基于DSP的水下視頻壓縮編碼系統(tǒng)研究.pdf

1、目前,隨著人類認(rèn)識(shí)海洋能力的提高以及開(kāi)發(fā)海洋資源的迫切需求,深海探測(cè)與作業(yè)技術(shù)已經(jīng)成為海洋開(kāi)發(fā)研究的重要領(lǐng)域之一。在深海觀測(cè)作業(yè)中,目前最常用的方法是基于水下機(jī)器人(ROVs/AUVs')的視頻圖像觀測(cè)。視頻圖像觀測(cè)是最直接、最形象、最有效的深海近距離觀測(cè)方法。為了克服水聲信道傳輸速率的限制,水下機(jī)器人必須裝配高效的水下視頻壓縮編碼系統(tǒng),該系統(tǒng)可以對(duì)采集的海量水下視頻,針對(duì)水下圖像的特點(diǎn),進(jìn)行高效、快速壓縮與編碼,以滿足實(shí)時(shí)性的要求。為

2、此,本文使用高效的水下視頻壓縮編碼算法,根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)出穩(wěn)定可靠的水下視頻編碼系統(tǒng),主要完成的研究工作包括如下兩個(gè)部分:
　　 (1)水下視頻壓縮編碼硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。為了既保證壓縮編碼處理的實(shí)時(shí)性,又確保編碼硬件系統(tǒng)的穩(wěn)定性和擴(kuò)展性等,該系統(tǒng)采用基于DSP(TMS320DM642)與FPGA(CycloneⅡEP2C35)相結(jié)合的硬件架構(gòu),DSP負(fù)責(zé)算法程序的執(zhí)行、驅(qū)動(dòng)程序的控制、軟件線程的調(diào)度等,FPGA通過(guò)靈活的

3、擴(kuò)展接口,負(fù)責(zé)硬件系統(tǒng)與外部電路系統(tǒng)(如水聲通信模塊、硬盤(pán)、SD卡)的通信;視頻處理模塊作為硬件系統(tǒng)的核心,包括DSP片上視頻口外設(shè)、視頻解碼器TVP5150AM1(負(fù)責(zé)復(fù)合視頻信號(hào)輸入)、視頻編碼器SAA7121H(負(fù)責(zé)復(fù)合視頻信號(hào)輸出)以及視頻DACADV7123(負(fù)責(zé)VGA信號(hào)輸出)。
　　 (2)水下視頻壓縮編碼系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)、算法移植以及優(yōu)化?；贒SP/BIOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),設(shè)計(jì)了系統(tǒng)程序總體框架,其中包括硬件中斷

4、(HWI)線程、任務(wù)調(diào)度(TSK)線程,以及后臺(tái)管理(IDL)線程;根據(jù)TMS320DM642DSP視頻口的特點(diǎn),改進(jìn)了視頻口的通用驅(qū)動(dòng)程序;使用Verilog硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)了FPGA硬件邏輯,從而實(shí)現(xiàn)了DSP與水聲通信模塊連接;DSP可以通過(guò)FPGA硬件邏輯控制看門(mén)狗定時(shí)器,當(dāng)系統(tǒng)軟件運(yùn)行異常時(shí)復(fù)位芯片可使系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位;將基于VC++6.0平臺(tái)開(kāi)發(fā)的水下視頻壓縮編碼軟件系統(tǒng)移植到DSP嵌入式平臺(tái),并綜合運(yùn)用了各種DSP優(yōu)化技術(shù),如編