基于FPGA的视频监控系统的研究

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随着社会的不断发展、生活水平的提高、工业自动化不断兴起,人和人、人和公共基础设施之间的突发事件也越来越频繁,并且这些突发事件往往具有毫无征兆、难以预测的特征,在这些问题面前,视频监控变得尤为重要。基于FPGA的处理技术具有性能稳定、开发周期短、配置灵活等特点,因而在本系统中采用FPGA作为视频监控系统的核心处理器件。JPEG图像编解码算法是国际上关于静止图像和灰度图像的第一个国际编码标准,JPEG不仅适用于静止图像的压缩编码,而且也可以用来作为视频图像的压缩标准。本文详细研究了基于FPGA的视频图像处理技术,在此基础上设计出一套系统软硬件平台。硬件部分包括视频采集模块、视频编码模块和网络传输模块、网络接收模块、视频解码模块、视频显示模块。软件部分包括JPEG图像编解码算法和基于LWIP的网络传输协议。由于系统功能比较复杂,对FPGA芯片速度以及内部逻辑资源要求较高,因此采用了XILINX公司的VIRTEX-II PRO系列的XC2VP50的FPGA芯片。本视频监控系统分为输入端与输出端两部分。在输入端,视频图像直接由摄像头产生,经由视频编码模块将其压缩为JPEG格式图像数据。在输出端,压缩图像数据通过视频解码模块解码后通过视频显示模块在终端实现显示。对于输入端与输出端之间的实时数据传输,采用移植在Xilinx FPGA上的嵌入式网络Lwip协议栈,,使用UDP传输形式,从而在输出端得到低延时的原始视频图像数据。
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