在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中使用FPGA進(jìn)行視頻處理
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對于使用德州儀器公司 DaVinci 處理器（僅有一個 ITU-R BT656 視頻輸入端口）的 DVR 設(shè)計，需要一種更有效的實(shí)現(xiàn)方法將兩個或更多 ITU-R BT656 數(shù)據(jù)流時分多路傳輸?shù)揭粋€ VLYNQ 數(shù)據(jù)流中，然后才能將其輸送到 DaVinci 處理器。使用上述實(shí)現(xiàn)方法，就能用少得多的 I/O 引腳傳輸視頻流，并且可以降低系統(tǒng)成本，因?yàn)槠骷姆庋b可以變得更小。圖 2 所示為此設(shè)計的框圖。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/166633.htm
PC 擴(kuò)展卡 DVR 系統(tǒng)
過去十年，PCI 總線為 PC 提供了很好的服務(wù)。然而，當(dāng)今的 PC 擴(kuò)展卡 DVR 系統(tǒng)所要求的帶寬，已經(jīng)大大超出了 PCI 總線力所能及的程度。未經(jīng)壓縮的視頻數(shù)據(jù)（剝除空白幀之后）約為 165 Mbps。因此，在總體 PCI 帶寬為 1 Gbps 的情況下，在一條 PCI 總線上最多只能混用 6 個未經(jīng)壓縮的視頻采集或視頻重放設(shè)備。如在擴(kuò)展卡上使用 MPEG-4 CODEC 芯片組來縮小總線上的帶寬，但這會增加成本，并且會受到現(xiàn)有MPEG-4芯片組的限制。
PCI Express (PCIe) 技術(shù)使流量大幅度提升。PCI Express 分解為多個通道。每通道在每個方向上包含一個差分對，每個差分對的數(shù)據(jù)流量為 2 Gbps。主板上的每個 PCIe 插槽都有自己的通道，這些通道不與其它任何插槽共享。各插槽的配置為 16 通道（亦稱 x16）、8 通道 (x8)、4 通道 (x4) 或 1 通道 (x1)。PCIe 允許每卡提供的數(shù)據(jù)量從 x1 通道的 2 Gbps 到 x16 通道的 32 Gbps 不等。有了 PCIe 數(shù)據(jù)流量，就可以擺脫每張 PCI 卡 6 個未壓縮視頻通道的限制。
使用與圖 1 所示同樣的設(shè)計，可通過用 PC 替換數(shù)字媒體處理器并且經(jīng) PCIe 總線將視頻流緩存到 PC 的方法，輕松快捷地實(shí)現(xiàn) PC 擴(kuò)展卡 DVR 系統(tǒng)。視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生四條獨(dú)立的數(shù)字 ITU-R BT656 流，然后這些流被送入低成本的 Spartan-3 器件進(jìn)行預(yù)處理。在 FPGA 中，視頻數(shù)據(jù)剝除空白幀并同步，為 PCIe 適當(dāng)打包，饋入 Xilinx PCIe 內(nèi)核。然后，軟件就可以讀取并播放輸入的視頻，對其進(jìn)行處理，或?qū)⑵鋬Υ娴酱疟P。圖 3 所示為 PC 擴(kuò)展卡視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計。
Xilinx 視頻和圖像處理算法
從多相視頻轉(zhuǎn)換器、二維 FIR 濾波器和屏幕顯示到覆蓋以及阿爾法混合等簡單效果，再到格式和顏色空間轉(zhuǎn)換，Xilinx FPGA 都是實(shí)時數(shù)字視頻、圖像處理和濾波的理想平臺。表 1 列出了一些常用視頻 IP 模塊組的應(yīng)用指南。
Xilinx FPGA的 DSP 處理能力支持非常高的分辨率（畫質(zhì)高達(dá) 1080p），并且可以縮小大型 DSP 陣列的尺寸。
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