一种应用在智能家居的单FPGA芯片视频压缩系统

 项目背景及可行性分析

1，项目名称、项目的主要内容及目前的进展情况

项目名称：基于压缩参考帧的单FPGA芯片视频压缩系统项目的主要内容：本项目设计一种不需要外部存储就能在单片FPGA上进行视频压缩IP核。视频压缩算法采用MPEG-4框架，但引入压缩参考帧技术，使得在Virtex-4LX25器件上压缩QVGA分辨率（320×240）视频不需要外接存储芯片。

 目前的进展情况：系统的整体设计与系统框图已经完成，系统硬件平台调试通过，MPEG-4部分模块设计已经完成。

 2，项目关键技术及创新点的论述

项目关键技术：适合FPGA资源特点的高效性能运动估计模块；基于硬件资源复用的参考帧压缩。

 

创新点：通过复用变化、量化、编码、反变化、反量化硬件模块，并合理安排时序，以极少的硬件资源实现压缩参考帧。

 

3，技术成熟性和可靠性论述

基于Virtex-4LX25的MPEG-4的intra帧编码器已经运行成功，消耗资源很少；资源消耗极多的动估计模块的仿真显示，目标器件资源充足；时序安排规划表明，资源复用完全可行。这些都说明了整个系统框架的可行性。

 

项目实施方案

1.方案基本功能框图及描述

图1.中的FVCS为压缩参考帧视频编码器(CRF)的硬件运行平台，该平台上有一颗Virtex4-LX25芯片，并且带有三组通用IO口和一个CAN总线接口。一组通用IO口和Video Lens Module连接以获取原始数字视频信号。其它两个IO口可以连接测试接口（Testing Interface），进而连接模拟视频源、监视器和PC机。可见，整个系统构成一个灵活且易于调试、测试的综合FPGA之视频IP开发环境。

图2-1～图2-4则为FPGA中的CRF的模块框图；并且反映了压缩过程中，数据流在内部模块的流动状态。其中蓝色箭头为原始图像数据流，褐色箭头为第一次重构数据流，紫色箭头为第二次，也就是压缩后的参考帧恢复数据流。







 2.方案实施过程中需要开发的模块

由于MPEG－4的Intra模块已经开发完毕，并且整个系统基于硬件复用的原则，剩余的模块只有运动估计补偿模块（ME/MC）、重构模块（RECNSTR）和变长解码模块（VLD）

3.系统最终要达到的性能指标

该系统需要在Virtex4-LX25芯片上完成QCIF的高压缩比视频压缩。

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