主頁（http://www.130131.com）：視頻監(jiān)控系統(tǒng)中基于FPGA的視頻處理 【中國集群通信網(wǎng)】視頻監(jiān)控系統(tǒng)是火車站、機(jī)場、銀行、娛樂場所、購物中心甚至家庭保安的重要組件。隨著安全風(fēng)險(xiǎn)增加，對視覺監(jiān)視和記錄事件的需求以多種使用模式激增。因此，新架構(gòu)必須為橫跨一整套日漸繁雜的視頻監(jiān)控系統(tǒng)要求的成本效益方案提供可擴(kuò)展性。上市時(shí)間的壓力、新CODEC標(biāo)準(zhǔn)、日益廣泛的要求(包括先進(jìn)的目標(biāo)探測、運(yùn)動探測、目標(biāo)跟蹤和目標(biāo)跟蹤特性)，這些不過是新型視頻監(jiān)控架構(gòu)所面臨挑戰(zhàn)中的幾項(xiàng)。伴隨挑戰(zhàn)而來的是對可擴(kuò)展為不同性能范圍的實(shí)現(xiàn)的需求。 對于從低端到高端以及從單機(jī)到PC擴(kuò)展卡的任何視頻監(jiān)控系統(tǒng)，XilinxFPGA都是理想的解決方案。 視頻監(jiān)控和DVR系統(tǒng) 數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)字視頻錄像機(jī)(DVR)正在迅速采用先進(jìn)的數(shù)字視頻壓縮。大多數(shù)DVR制造商從MPEG4向H.264高清晰度(HD)CODEC轉(zhuǎn)移，對更高分辨率和壓縮速度的需求也隨之增加。專用芯片(ASSP)對大批量應(yīng)用很有用，但缺少靈活性，開發(fā)成本高，而且開發(fā)時(shí)間較長；大多數(shù)高級數(shù)字媒體處理器則只能執(zhí)行H.264HD解碼(而H.264HD編碼比解碼還要復(fù)雜得多)。滿足H.264HD性能要求的最佳解決方案是使用一個(gè)FPGA加上一個(gè)外部DSP或數(shù)字媒體處理器。 使用低成本的XilinxFPGA，可以更進(jìn)一步提供運(yùn)動探測、視頻縮放、顏色空間轉(zhuǎn)換、硬盤接口和DDR2存儲器接口，還可以將兩個(gè)27-MHzITU-RBT656數(shù)據(jù)流時(shí)分多路傳輸?shù)揭粋�(gè)54MHz數(shù)據(jù)流中，同時(shí)為DSP處理器提供視頻加速。要將兩個(gè)ITU-RBT656數(shù)據(jù)流多路傳輸?shù)揭粋�(gè)ITU-RBT656數(shù)據(jù)流中，僅需要一個(gè)通道視頻端口來獨(dú)立地傳輸完整的二通道視頻數(shù)據(jù)。要為只有一個(gè)ITU-RBT656視頻輸入端口的數(shù)字媒體處理器提供接口，這種實(shí)現(xiàn)方法非常有用。 對于使用德州儀器公司DaVinci處理器(僅有一個(gè)ITU-RBT656視頻輸入端口)的DVR設(shè)計(jì)，需要一種更有效的實(shí)現(xiàn)方法將兩個(gè)或更多ITU-RBT656數(shù)據(jù)流時(shí)分多路傳輸?shù)揭粋�(gè)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，您用少得多的I/O引腳就能傳輸視頻流，而且可以降低系統(tǒng)成本，因?yàn)槠骷姆庋b可以變得更小。 PC擴(kuò)展卡DVR系統(tǒng) 過去十年來，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165Mbps。如此，在總體PCI帶寬為1Gbps的情況下，您在一條PCI總線上最多只能混用6個(gè)未經(jīng)壓縮的視頻采集或視頻重放設(shè)備。您可以在擴(kuò)展卡上使用MPEG4CODEC芯片組來縮小總線上的帶寬，但這會增加成本，并且使您受到現(xiàn)有MPEG4芯片組的限制。 PCIExpress(PCIe)技術(shù)使流量大幅度提升。PCIExpress分解為多個(gè)通道。每通道在每個(gè)方向上包含一個(gè)差分對，該方向每個(gè)差分對的數(shù)據(jù)流量為2Gbps。主板上的每個(gè)PCIe插槽都有自己的通道，這些通道不與其他任何插槽共享。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2Gbps到x16通道的32Gbps不等。有了PCIe數(shù)據(jù)流量，您就可以擺脫每張PCI卡6個(gè)未壓縮視頻通道的限制。 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-RBT656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，然后饋入XilinxPCIe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(jì)。 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和阿爾法混合等簡單效果，再到格式和顏色空間轉(zhuǎn)換，XilinxFPGA都是實(shí)時(shí)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。 XilinxFPGA無與倫比的DSP處理能力意味著有可能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。XilinxFPGA是可重新編程的硬件，有了它，您就能夠輕松地嘗試新穎、高性能、基于硬件的視頻和圖像算法，收到立桿見影之效，使您的最終產(chǎn)品與眾不同。 現(xiàn)成的IP Xilinx提供了視頻IP模塊組，以供在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中快速設(shè)計(jì)、仿真、實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證視頻和圖像處理算法。其中包括設(shè)計(jì)DVR用的基本基元和高級算法。 此外，Xilinx及其合作伙伴提供了一系列壓縮編碼、解碼和編解碼解決方案，從為需要快速實(shí)現(xiàn)的人提供現(xiàn)成的內(nèi)核，一直到為希望通過高質(zhì)量和低比特率使自己的產(chǎn)品與眾不同的人提供構(gòu)造模塊參考設(shè)計(jì)和硬件平臺。 將XilinxFPGA用于某些編解碼模塊中的極其繁重的處理任務(wù)，意味著您可以支持多通道HD編碼，節(jié)約寶貴的系統(tǒng)處理器周期，通過減少或排除DSP處理器陣列大量節(jié)約成本，并輕松地將從接口到進(jìn)一步視頻處理的更多功能和能力集成到系統(tǒng)中。最重要的是，F(xiàn)PGA提供了可擴(kuò)展的解決方案，從而能在相同的系統(tǒng)中支持不同的配置、額外的通道或新的編解碼方案。 XilinxFPGA可通過強(qiáng)化系統(tǒng)邏輯和實(shí)現(xiàn)新外設(shè)進(jìn)一步降低DVR系統(tǒng)成本。Xilinx及其合作伙伴還為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的快速發(fā)展提供系統(tǒng)接口：先進(jìn)的存儲器接口、PCIExpress、德州儀器的VLYNQ和EMIF接口、硬盤接口和ITU-RBT656接口。 Xilinx工具簡化設(shè)計(jì) XilinxSystemGeneratorforDSP允許使用Xilinx視頻IP模塊組構(gòu)建和調(diào)試Simulink中的高性能DVR系統(tǒng)。使用SystemGenerator開發(fā)并實(shí)現(xiàn)視頻處理算法，可以獲得經(jīng)過徹底驗(yàn)證和可以輕松執(zhí)行的設(shè)計(jì)。 (中國集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陳曉亮) |
