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          基于FPGA的速率自適應(yīng)圖像抽取算法

          作者:裴楠 李珂 時間:2014-02-13 來源:摘自《電子發(fā)燒友》 收藏

            1.3 速率自適應(yīng)設(shè)計

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/221482.htm

            圖像抽取的比例(即抽取圖像的間隔)與輸入速率和回放速率相關(guān),在工程應(yīng)用中,輸入圖像速率為 13.33 Mb/s,回放速率為50 Kb/s,其中圖像有效數(shù)據(jù)率為41.808 Kb/s,一幅圖像大小為131 080 B,每幅圖像形成149個幀,下行共149×1 024 B=152 576 B.

            以50 Kb/s 速率進(jìn)行回放,回放一幅圖像需要152 576×8/41 808=29.19 s,此過程中記錄圖像29.19×10=291.9,約292幀,即間隔約292幀抽取一幅圖像。

            實現(xiàn)速率自適應(yīng)的關(guān)鍵是抽取方法的各個環(huán)節(jié)和輸入速率、回放速率均沒有耦合。

            輸入數(shù)據(jù)通過幀頭尾識別,劃分為標(biāo)識出頭尾的,輸入數(shù)據(jù)速率改變,僅影響 的數(shù)據(jù)間隔。

            VCDU 的數(shù)據(jù)間隔實際影響寫控制模塊對 芯片操作的頻繁程度。因此在輸入速率符合入口速率的要求時,數(shù)據(jù)可以被正常存儲并產(chǎn)生附加信息,輸入速率對方法沒有影響。

            回放數(shù)據(jù)從讀出后,解析附加信息,進(jìn)行緩存、濾除無效數(shù)據(jù)后輸出回放?;胤潘俾实母淖?,將導(dǎo)致回放控制模塊加載頭尾寄存器的間隔改變。回放速率減慢,加載間隔增長,頭尾地址寄存器將被寫控制模塊刷新多次,即抽取圖像的間隔自動增大?;胤潘俾始涌?,加載間隔減小,由于在算法設(shè)計中考慮只有新的頭尾地址被存入時,回放模塊才能正確加載新地址,否則回放模塊會停止在當(dāng)前地址繼續(xù)等待新圖像。因此抽取圖像的間隔會自動減小,當(dāng)沒有新圖像時,抽取模塊會等待新數(shù)據(jù)進(jìn)入。

            速率的自適應(yīng)有利于算法的穩(wěn)定性和通用性,在輸入、回放速率改變時不需要改變抽取程序即可實現(xiàn)抽取回放功能。

            2 工程實現(xiàn)與驗證

            在工程中采用Xilinx 公司300 萬門,XQR2V3000[10]進(jìn)行實現(xiàn),占用資源(Slices)27%,經(jīng)仿真和測試驗證滿足需求。

            2.1 仿真情況

            仿真情況如圖3所示,在抽取回放過程中,回放指針關(guān)系正確,間隔相等,符合分析情況。

            2.2 工程驗證情況

            在下行速率50 Kb/s時,按前述計算,間隔292幀抽取一幅圖像。實際測試中,抽取圖像均為整幅圖像幀,且兩幅圖像之間連續(xù),抽取的圖像號為 0,291,581,872,1 167,1 457,1 749,2 040,2 334,2 627,2 917,3 209,3 500,3 793,4 083,4 377,4 668,4 961,5 251,5 543,5 837,6 128,6 421,6 711,7 003,圖像號、圖像間距的測試結(jié)果與理論值對比如圖4(a),(b)所示,實際測試圖像間隔與計算值符合,誤差小于3幅圖像。

            在下行速率250 Kb/s時,有效數(shù)據(jù)率為241.808 Kb/s,按上文計算方式計算,間隔約50幀抽取一幅圖像。實際測試中,抽取圖像均為整幅圖像幀,且兩幅圖像之間連續(xù),抽取的圖像號為 0,50,100,151,201,251,302,353,403,453,504,555,605,655,706,757,807,857,908,959,1 009,1 059.圖像號、圖像間距的測試結(jié)果與理論值對比如圖4(c)、(d)所示,實際測試圖像間隔與計算值符合,誤差小于1幅圖像。

            兩種速率下,實際測試圖像間隔與計算值符合,驗證了方法的功能性能符合需求,且具有速率自適應(yīng)特點。

            3 結(jié)語

            本文設(shè)計實現(xiàn)了一種速率自適應(yīng)的抽取方法,適用于深空探測器載荷自主管理和地面可視化應(yīng)用,實現(xiàn)了完整實時抽取。采用實現(xiàn)算法,經(jīng)過測試,抽取圖像完整,等間距,可適用于不同下傳速率,滿足可視化要求??梢宰鳛楹罄m(xù)深空探測載荷自主管理的技術(shù)參考。

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