视频监控系统中基于FPGA的视频处理

文章摘要： XilinxFPGA无与伦比的DSP处理能力意味着有可能支持非常高的分辨率(画质高达1080p)，并且可以缩小大型DSP阵列的尺寸。XilinxFPGA是可重新编程的硬件，有了它，您就能够轻松地尝试新颖、高性能、基于硬件的视频和图像算法，收到立杆见影之效，使您的最终产品与众不同。 现成的IP Xilinx提供了视频IP模块组，以供在视频监控系统中快速设计、仿真、实现和验证视频和图像处理算法。其中包括设计DVR用的基本基元和高级算法。 此外，Xilinx及其合作伙伴提供了一系列压缩编码、解码和编解码解决方案，从为需要快速实现的人提供现成的内核，一直到为希望通过

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    XilinxFPGA无与伦比的DSP处理能力意味着有可能支持非常高的分辨率(画质高达1080p)，并且可以缩小大型DSP阵列的尺寸。XilinxFPGA是可重新编程的硬件，有了它，您就能够轻松地尝试新颖、高性能、基于硬件的视频和图像算法，收到立杆见影之效，使您的最终产品与众不同。

    现成的IP 

    Xilinx提供了视频IP模块组，以供在视频监控系统中快速设计、仿真、实现和验证视频和图像处理算法。其中包括设计DVR用的基本基元和高级算法。 

    此外，Xilinx及其合作伙伴提供了一系列压缩编码、解码和编解码解决方案，从为需要快速实现的人提供现成的内核，一直到为希望通过高质量和低比特率使自己的产品与众不同的人提供构造模块参考设计和硬件平台。 

    将XilinxFPGA用于某些编解码模块中的极其繁重的处理任务，意味着您可以支持多通道HD编码，节约宝贵的系统处理器周期，通过减少或排除DSP处理器阵列大量节约成本，并轻松地将从接口到进一步视频处理的更多功能和能力集成到系统中。最重要的是，FPGA提供了可扩展的解决方案，从而能在相同的系统中支持不同的配置、额外的通道或新的编解码方案。 

    XilinxFPGA可通过强化系统逻辑和实现新外设进一步降低DVR系统成本。Xilinx及其合作伙伴还为视频监控系统的快速发展提供系统接口：先进的存储器接口、PCIExpress、德州仪器的VLYNQ和EMIF接口、硬盘接口和ITU-RBT656接口。 

    Xilinx工具简化设计 

    XilinxSystemGeneratorforDSP允许使用Xilinx视频IP模块组构建和调试Simulink中的高性能DVR系统。使用SystemGenerator开发并实现视频处理算法，可以获得经过彻底验证和可以轻松执行的设计。 

    Xilinx已开发出各种经过预测试的新型视频IP模块组。您可以通过在SystemGenerator内拖放模块来轻松构建视频/影像系统，从而省下用HDL语言编写这些基本构建模块的宝贵时间。 

    为了处理从开发板到PC的庞大的视频数据流，SystemGeneratorforDSP引入了另一种新颖的高速硬件协同仿真(通过以太网接口)。这种接口允许低延迟的高流量，事实证明它对于在SystemGenerator环境中构建视频/影像系统极其有用。 

    另一种基于MATLAB语言的设计工具是Xilinx开发的AccelDSP综合工具，这是基于高级MATLAB语言的工具，用于为XilinxFPGA设计DSP模块。此工具可实现浮点到定点的自动转换，能生成可综合的VHDL或Verilog语言，并且可以为验证创建测试平台。您还可以用MATLAB算法生成定点C++模型或SystemGenerator模块。AccelDSP是XilinxXtremeDSP?解决方案的一个关键组件，它集最先进的FPGA、设计工具、知识产权内核、合作伙伴关系以及设计和教育服务于一体。 

    结论 

    在视频监控系统中，视频信号由多个摄像机生成。FPGA从视频解码器接收ITU-RBT656格式的数字视频，然后将经过处理的视频输出到监视器进行显示，同时将其输出到数字媒体处理器或DSP进行压缩后存入硬盘。 

    利用XilinxFPGA，您可以使自己的符合标准的系统有别于竞争对手的产品，同时仍然为您的应用获得最佳平衡。利用Xilinx的视频IP模块组，您可以轻松构建具有高度灵活性和可扩展性的DVR系统，从而既满足低端市场又满足高端市场。通过将PCIe内核与视频IP模块组集成到一起，您可以开发低成本的PC扩展卡视频监控系统。使用XilinxFPGA中的VLYNQ内核，您可以通过XilinxFPGA将来自多部摄像机的众多视频流轻松地连接到TI的DaVinci处理器。 

    AccelChip与XilinxSystemGenerator的集成将算法开发者青睐的基于MATLAB的算法综合与系统工程师和硬件设计者使用的图形设计流程结合起来。它使用丰富的MATLAB语言及其附带的工具箱创建复杂DSP算法的SystemGeneratorIP模块。通过合并使用这些工具，设计团队可以为实现而利用硬件建模这一最有效的手段，从而让算法开发者完全参与FPGA的设计过程，并且更快地完成更优质的设计。

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