IP视频监控器的视频编码器的研究与实现

摘要

随着经济高速发展和人们生活水平的不断提高，安全问题越来越受到重视。市场需求的扩大和信息技术的发展，促进视频监控技术迅速发展，视频监控应用领域拓展到生活的各个方面，如教育、政府、交通、娱乐、医疗等，数字化、网络化和无线化是现代视频监控技术的发展趋势。 本文首先综述了现代视频监控技术现状及发展，分析了IP视频监控技术的关键是视频快速处理和降低传输带宽，为了支持多路视频同时压缩、传输，系统必须提高数据的压缩比，降低传输时的带宽，提高视频数据的处理速度，因此，视频监控器中编码器的高效实现十分重要。在此基础上，制定出多路IP视频监控器的设计方案，采用TMS320DM6446硬件平台和基于高效H.264压缩算法软件平台，实现实时多路编码。 本文着重于IP视频监控器的视频编码器的研究与实现，通过对H.264数字视频压缩原理的分析，对其中若干关键技术进行研究的基础上，分析其优缺点，它具有高的压缩比，节省了传输时的带宽，却带来了计算量开销增大，选择合适的处理平台实现高效的H.264编码算法是关键。针对C64+体系结构软硬件的特点，首先对H.264实现算法级优化，对代码结构和数据结构进行改进从而实现代码级的优化；再使用C64+处理器的媒体指令集对编码器关键模块进行优化，使编码器执行效率得到很大提高；最后为了方便项目中其他模块的调用，设计出符合xDM接口标准H.264算法模块，该模块可以运行在DSP上，并可以被运行在ARM上的Linux应用程序调用。 通过在硬件平台上实验，验证所设计的H.264算法模块对CIF格式的视频数据的压缩速度为63fps左右，图像质量良好，可以满足2路IP视频监控器项目提出的要求。该编码器的实现对IP视频监控器的设计与实现起到关键作用，且本算法具有自主知识产权，可广泛地应用于如手机电视、无线车载多媒体终端等需要高效图像压缩的领域，对视频传输的产品研发具有关键的实际应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 引言

1.1 研究和应用背景

1.1.1现代视频监控的现状及发展

1.1.2 IP视频监控技术关键技术

1.1.3视频编码器的重要性

1.2 课题来源

1.3 论文章节安排

第2章多路IP视频监控器方案

2.1 多路IP视频监控器原理

2.2 多路IP视频监控器方案

2.2.1平台选型

2.2.2基于DM6446的多路IP视频监控硬件方案

2.2.3基于DM6446的多路IP视频监控软件实现方案

2.2.4 H.264视频编码器在项目中的位置

2.3 H.264／AVC编码器原理

2.3.1基本概念

2.3.2 H.264／AVC视频编码器的结构

2.3.3 H.264编码器的关键技术

2.4 本章小结

第3章H.264编码器快速算法的实现

3.1 帧内预测快速算法的实现

3.1.1现有的帧内预测算法的缺点

3.1.2 4x4宏块的掩码及代价函数

3.1.3 DSP实现的考虑

3.1.4获得宏块的搜索模式

3.1.5帧内预测快速算法描述

3.1.6实验结果和结论

3.2 帧间预测快速算法的实现

3.2.1本文帧间预测算法流程

3.2.2匹配准则

3.2.3基于SSE的提前终止阈值选取

3.2.4跳过宏块的检测

3.2.5改进小钻石搜索法

3.2.6实验结果和结论

3.3 本章小结

第4章 H.264编码器的DSP优化

4.1 代码裁剪

4.2 代码移植

4.3 代码优化

4.3.1项目级优化

4.3.2 C语言程序级优化

4.3.3线性汇编级优化

4.4 本章小结

第5章X264在达芬奇软件架构下的实现与测试结果

5.1 达芬奇软件架构

5.2 Codec Engine编程框架

5.2.1 Codec Engine

5.2.2 VISA API

5.2.3 xDIAS与xDM

5.3 各层的调用关系和开发工具

5.3.1各层的调用关系

5.3.2 XDC工具

5.4 达芬奇软件架构下的H.264实现

5.4.1创建算法包的注意事项

5.4.2组织算法包

5.4.3编码器的xDM封装

5.4.4创建DSP server

5.4.5编写用户应用程序

5.5 测试结果

第6章总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

[参考文献]

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢