基于Blackfin DSP的MPEG-4视频信息处理系统设计

论文摘要

视频信息视频信息是一种大数据量的信息,很难直接传输,因此就要对视频信息进行处理也就是对它进行压缩。通过对现有一些压缩标准的分析比较,MPEG一4标准以其面向对象进行编码的新特性而被广泛应用。目前以MPEG-4进行压缩的方案有三种,其中基于通用DSP的MPEG-4视频信息处理系统以其易升级、易更新、成本低等特性而受到青睐。通过对符公司DSP芯片的比较,本文采用Blacknn DSP作为核心处理器结合MPEG-4标准的特性进行视频压缩。本文从基础理论分析、硬件电路设计、软件程序设计三个方面着手阐述了MPEG-4视频信息压缩处理系统的整个设计过程。从图象信息,压缩编码基本原理到MPEG-4压缩标准原理、MPEG-4压缩编码核心算法逐步深入的完成了对MPEG-4压缩过程的分析。在理论研究的基础上结合现有的MPEG-4编码方案完成了基于Blackfin DSP的编码器设计方案,硬件电路由视频采集模块、外部存储模块、核心处理模块组成,结合Blackfin DSP的硬件结构为各个模块选择合适的芯片最终完成了MPEG-4视频信息压缩处理系统的硬件平台。软件程序设计是本文的核心部分,核心算法的运算量又大大制约了编码系统的编码速度,因此对核心算法的改进又成为关键,本文对原有算法加以改进提出了更快更有效的算法。另外本文还利用芯片的硬件结构的特点从流水线结构、存储器结构和处理器结构等方面对编码器进行优化最终完成了实时视频信息压缩处理系统的设计。从本文实验结果可以看出经过优化后的MPEG-4视频信息压缩系统压缩速度是优化前的6倍多,最终达到了压缩比为60倍的特性,满足了实时视频图像处理的需要。可见本文提出的基于Blackfin DSP的MPEG-4视频信息压缩处理系统是非常可行的有很大的发展前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 图像压缩的可能性
• 1.3 图像压缩技术的发展和研究现状
• 1.3.1 图像压缩技术的发展
• 1.3.2 图像压缩技术的研究现状
• 1.3.3 MPEG-4 视频信息压缩编码系统实现方案比较
• 1.4 数字信号处理（DSP）的发展
• 1.5 研究工作及论文内容
• 1.6 本章小结
• 第2章 MPEG-4 压缩标准基本技术研究
• 2.1 MPEG-4 标准主要功能
• 2.2 MPEG-4 标准的特点
• 2.3 MPEG-4 的视频格式
• 2.3.1 颜色空间
• 2.3.2 MPEG-4 的图像格式
• 2.3.3 MPEG-4 视频流的数据结构
• 2.4 MPEG-4 视频压缩编码基本结构介绍
• 2.4.1 形状信息编码
• 2.4.2 运动信息编码
• 2.4.3 纹理编码
• 2.5 MPEG-4 的框架和级
• 2.6 本章小结
• 第3章 MPEG-4 视频压缩编码系统硬件结构
• 3.1 视频压缩编码系统总体硬件框架
• 3.2 BLACKFIN 核心结构
• 3.2.1 芯片结构
• 3.2.2 DSP 内核结构
• 3.2.3 DSP 主要外设结构
• 3.2.4 指令和流水线结构
• 3.2.5 数据存储区结构
• 3.3 视频采集模块
• 3.4 外部存储模块
• 3.5 集成调试环境VISUAL DSP++4.5
• 3.6 本章小结
• 第4章 MPEG-4 视频压缩编码系统的算法实现
• 4.1 MPEG-4 视频压缩编码系统基本流程框图
• 4.2 视频对象VOP 分割
• 4.3 运动信息编码技术
• 4.3.1 图像填充技术
• 4.3.2 运动估计技术
• 4.4 纹理信息编码技术
• 4.4.1 离散余弦变换（DCT）
• 4.4.2 二维DCT
• 4.4.3 一维DCT 快速算法
• 4.5 量化
• 4.5.1 帧内量化
• 4.5.2 帧间量化
• 4.5.3 反量化
• 4.5.4 扫描和熵编码
• 4.6 关键算法的改进
• 4.6.1 运动估计算法改进
• 4.6.2 DCT 变换改进
• 4.6.3 量化的改进
• 4.7 本章小结
• 第5章 MPEG-4 视频压缩编码系统软件设计及优化
• 5.1 MPEG-4 视频压缩编码系统主流程图
• 5.2 MPEG-4 视频压缩部分主流程图
• 5.3 帧内编码流程图
• 5.4 帧间编码流程图
• 5.5 编码方案的优化
• 5.5.1 结构优化
• 5.5.2 代码优化
• 5.5.3 汇编优化
• 5.6 本章小结
• 第6章 试验结果分析
• 6.1 优化前后性能比较
• 6.2 压缩前后比较
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢