视频图像实时处理系统设计与实现

论文摘要

随着网络技术的飞速发展,基于网络的视频应用日益增长。远程医疗技术借助视频网络技术来交换相隔两地的患者的医疗临床资料及专家的意见,以声像、图形或其它形式传递医学信息。因此视频图像的实时处理与传输对于远程医疗的建设具有重要意义。而视频编码速度及视频接收与播放的性能是其中的主要问题,针对以上要求,本文展开如下研究:采用IP网络的TCP/IP协议,以嵌入式多媒体处理器DM642构建硬件平台,使用客户机/服务器模式建立了视频实时传输系统。在视频处理服务器端,分析了MPEG-4标准的开源代码XVID的结构,并利用多线程的流水线结构实现视频处理中的算法,完成了服务器的程序优化。针对DM642具有8个并行运算单元的特点,采用软件流水方式或者线性汇编方式,对视频编码中的大量循环算法优化;同时,结合DM642中存储系统多级缓存的特点,使用数据打包处理技术、EDMA技术对视频处理中的数据获取方式优化,并采用内联函数、TI公司IMG库函数等从代码执行效率上优化。实验结果显示,根据以上方法,可以达到每秒30帧以上的CIF图像处理速度,满足视频数据实时处理的要求,为视频图像的实时传输和显示奠定了基础。在系统的客户端,为了保证视频图像的实时回放,提出了一个双端双缓冲结构,结合多线程的应用,实现视频图像的实时解码与播放。实验结果表明,采用该结构,可达到每秒30帧的视频流的播放帧率,保证了视频播放的连续性,满足实际应用的要求。综上所述,利用多媒体处理器DM642的特点,通过对视频图像实时处理系统的软件结构、代码执行速度的优化,可以很好的处理实时的视频数据,应用到远程医疗系统中,具有重要的应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 远程医疗网络中的视频处理系统
• 1.1.1 远程医疗系统的需求分析
• 1.1.2. 远程医疗系统结构
• 1.1.3 远程医疗网络中的视频通信系统
• 1.2 本文结构及系统实际效果图
• 第2章 视频图像处理与传输的系统平台
• 2.1 硬件平台及其特点
• 2.2 TMS320DM642 的结构与特点
• 2.3 处理器指令集
• 2.4 处理器的存储器结构
• 2.4.1 DM642 片内存储器结构
• 2.4.2 DM642 片外存储器结构
• 2.5 处理器流水线结构
• 2.6 系统软件开发环境
• 第3章 视频编码与实现
• 3.1 低比特率压缩编码标准MPEG-4
• 3.1.1 MPEG-4 视频压缩编码的主要功能和特点
• 3.1.2 MPEG-4 视频压缩编码标准中的新技术
• 3.1.3 MPEG-4 分层描述语法结构
• 3.1.4 基于对象的视频图像编码
• 3.2 MPEG-4 标准的实现代码XVID
• 3.2.1 用intra 模式编码一帧
• 3.2.2 用inter 模式编码一帧
• 3.2.3 XVID 编码器的主要函数
• 第4章 视频处理系统服务器的实现
• 4.1 服务器的基本结构
• 4.2 服务器的数据流及软件模块
• 4.2.1 视频数据采集
• 4.2.2 XVID 视频压缩
• 4.2.3 网络传输
• 4.3 TMS320DSP 算法参考框架RF5 的应用
• 4.3.1 TMS320DSP 算法参考框架RF5
• 4.3.2 本程序中使用的RF5 结构
• 4.4 XVID 代码的移植与优化实现
• 4.4.1 TMS320C6000 编译器设置
• 4.4.2 C/C++代码优化
• 4.4.3 线性汇编优化
• 4.4.4 存储系统的利用
• 第5章 视频处理系统客户端的实现
• 5.1 基于PC 的视频处理系统客户端
• 5.2 客户端软件模块
• 5.2.1 网络接收模块
• 5.2.2 双端双缓冲模块
• 5.2.3 XVID 解码模块
• 5.2.4 视频播放模块
• 5.3 视频处理系统运行界面与结果分析
• 5.4 总结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表的论文
• 附录B 部分 XVID 原函数及优化后的函数