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基于TM5的MPEG（Rate Control）算法研究与基于PCI总线的逐扫视频采集系统的硬件设计

作　者: 蒋鑫
导　师: 徐胜荣
学　校: 浙江大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 数据压缩 MPEG TM5 场景切换检测 码率控制算法 PCI总线 逐行扫描 视频采集系统
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 136次
引　用: 1次
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内容摘要


随着科技的迅速发展，数字化的通信方式越来越深地影响着人们的生活方式，并且凭借着自身所特有的优异性能而迅速成为一种潮流。然而，数字化在满足人们需求的同时，也带来了数据量急剧增加，这样数据的编码压缩就成为了数字化必不可少的关键技术。对于多媒体信息，特别是其中的视频信息来讲，情况更是如此。如果不对这些信息作压缩处理，要实现多媒体通信根本就不可能。基于此，国际标准化组织制定了相应的通用编码标准，用以规范化视频数据和音频数据压缩编码方法和编码数据流组织，从而使得由不同生产厂家开发的产品之间能够互相兼容，以促进多媒体通信的规范化和普及。在这些通用的国际标准中，尤其以MPEG-2标准的应用前景最为广泛。TM5模型是一个世界范围内广泛应用的MPEG编码实现的测试模型，它很好的完成了MPEG的算法实现，为MPEG-1／MPEG-2标准的进一步修改和推广起到了非常重要的作用。因为其主要只是供给标准的算法研究而非商业应用，在免费公开源代码的同时与实际应用存在着一定的差距。实际视频应用中，场景切换经常发生。本文前一部分讨论如何改进TM5中的rate control算法，使其克服了无法很好应对场景切换的问题。 本文的第二部分介绍了基于PCI总线的逐行扫描视频采集系统硬件部分的设计。讨论了最新视频逐行处理专用芯片的使用和配置、PCI总线规范以及如何用FPGA实现系统控制信号和模拟实现PCI总线传输。

全文目录


中文摘要  2-3
英文摘要  3-7
第一章 绪论  7-20
  §1-1 数据压缩的必要性和数据冗余性分析  7-9
    §1-1-1 数据压缩的必要性  7-8
    §1-1-2 数据冗余性及进行数据压缩的可行性分析  8-9
  §1-2 图像压缩编码的典型方法  9-14
    §1-2-1 量化法  10
    §1-2-2 熵编码  10
    §1-2-3 预测编码  10-11
    §1-2-4 变换编码（非小波变换）  11-13
    §1-2-5 分形编码  13
    §1-2-6 模型编码  13-14
    §1-2-7 小波变换编码  14
  §1-3 图像编码的通用标准及其压缩原理简介  14-19
    §1-3-1 JPEG  15-16
    §1-3-2 H．261  16
    §1-3-3 MPEG-1  16-17
    §1-3-4 MPEG-2  17-18
    §1-3-5 MPEG-4  18
    §1-3-6 MPEG-7  18-19
  §1-4 本论文的研究内容和组织  19-20
第二章 MPEG-1／MPEG-2的TM5模型  20-33
  §2-1 TM5模型概述  20-21
    §2-1-1 TM5模型的发展  20
    §2-1-2 TM5技术文档的关键内容  20-21
  §2-2 TM5模型中运动估测和运动补偿  21-23
    §2-2-1 运动矢量估测  21-23
    §2-2-2 运动补偿  23
  §2-3 TM5模型中画面编码类型和选择  23-24
    §2-3-1 画面编码类型  23-24
  §2-4 TM5模型中变换和量化  24-26
    §2-4-1 2维DCT变换  24-25
    §2-4-2 内部编码宏块的量化  25-26
    §2-4-3 非内部编码宏块的量化  26
  §2-5 TM5模型中画面编码  26-32
    §2-5-1 I型画面的编码  26-29
    §2-5-2 P型画面的编码  29-30
    §2-5-3 B型画面的编码  30-32
  §2-6 本章小结  32-33
第三章 基于TM5的改进型Rate Control算法  33-49
  §3-1 TM5中描述的Rate Control算法  33-38
    §3-1-1 TM5 Rate Control算法的详细描述  33-37
    §3-1-2 TM5 Rate Control算法的局限性  37-38
  §3-2 针对TM5 Rate Control局限性的算法改进  38-43
    §3-2-1 场景切换的识别  38-40
    §3-2-2 快速场景切换检测算法  40-41
    §3-2-3 处理场景切换问题的Rate Control算法  41-43
  §3-3 本论文算法实现及其结果  43-48
    §3-3-1 本论文算法实现  43
    §3-3-2 测试序列生成  43-44
    §3-3-3 场景切换识别显示  44-45
    §3-3-4 改进型Rate Control算法的编码效果  45-47
    §3-3-5 其他场景切换自适应算法  47-48
  §3-4 本章小结  48-49
第四章 基于PCI总线的逐行扫描视频采集系统设计  49-78
  §4-1 系统功能原理介绍  49-50
  §4-2 系统模块详细及相应实现芯片介绍  50-75
    §4-2-1 A／D转换视频解码模块  50-52
    §4-2-2 视频数据处理模块  52-55
    §4-2-3 数据交换模块  55-56
    §4-2-4 中央控制模块  56-57
    §4-2-5 PCI总线接口模块  57-75
  §4-3 逐行扫描采集系统相关设计知识简介  75-77
    §4-3-1 配置芯片的I~2C总线  75-76
    §4-3-2 系统功能模块应用FPGA设计相关知识介绍  76-77
  §4-4 本章小结  77-78
参考文献  78-83
致谢  83

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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