基于医学应用的高清晰度视频解码器及其硬件实现

摘要

目前视频在医学领域中的应用越来越广泛,随着医院的信息化建设进程,医学视频数字化处理成为了当前一个研究热点.与普通视频相比,医学视频的主要特点是对分辨率要求更高,要求对图像的细节描述更详细,针对医学视频的解码技术研究具有了更明显的理论意义和广阔的应用前景.伴随这高速发展的信息技术,视频解码技术已经日趋成熟.但是,实际应用效果证明,普通的民用视频解码器的医学领域中的使用效果并不理想,尤其对于PAL制来讲,影响到视频清晰度的许多关键技术还有待提高.当前多数PAL制视频解码器A/D采样位数为8位到10位,其亮色分离电路多采用2D数字梳状滤波器.该文针对医学视频的特殊要求,并根据医学视频独有的特点,提出并设计了基于PAL制的高清晰度视频数字解码方法并验证了这种方法的可行性.该文提出的视频解码器通过提高A/D采样位数,采样频率来提高其描述细节的能力,并首次在PAL制亮色分离电路中采用了数字3D自适应梳状滤波器,解决了亮色串扰的问题.由于视频在医学领域的应用是近几年才得到了迅速发展,市场上并没有针对医学视频的专用解码器.该文对视频解码器的结构进行了详细分析,设计了解码器的各个模块,并对各个模块做了硬件仿真,取得了正确的仿真结果,为后续解码器的实现奠定了基础.

目录

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第一章绪论

1.1医学影像的特点与发展

1.2视频解码器国内外研究现状

1.3课题来源及主要研究内容

第二章模拟视频信号及其数字化

2.1模拟彩色视频信号

2.1.1复合视频信号CVBS

2.1.2分量视频信号

2.1.3分离视频信号S-Video

2.2视频信号频谱

2.2.1亮度信号频谱

2.2.2色度信号频谱

2.3 PAL制编码

2.3.1 PAL色度信号

2.3.2 PAL色同步信号

2.3.3 PAL制调制与编码

2.4视频信号的数字化

2.4.1信号抽样与抽样噪声

2.4.2量化及量化噪声

2.4.3视频信号的编码

2.4.4数字化参数的选择

2.5本章小结

第三章PAL制数字视频解码器结构分析

3.1数字化箝位电路

3.2亮色分离电路

3.2.1梳状滤波器的原理

3.2.2梳状滤波器的频率特性

3.2.3数字梳状滤波器

3.3色度信号处理

3.4亮度信号处理通道

3.5色度空间转换

3.6本章小结

第四章PAL制数字视频解码器的FPGA实现

4.1 FPGA实现视频解码的可行性

4.2数据结构设计

4.3系统模块划分

4.4系统主要功能模块实现

4.4.1数字化箝位电路(Digital Clamper)

4.4.2数字鉴相

4.4.3 FIR滤波器

4.4.5 SDRAM控制接口

4.4.6数字2D自适应梳状滤波器

4.4.7视频运动图像检测(Motion Detector)

4.4.8数字3D梳状滤波器

4.4.9色度解码

4.4.10色度空间转换矩阵

4.5本章小结

第五章视频解码器的硬件电路设计

5.1同步分离模块

5.1.1基本同步分离电路

5.1.2提高同步稳定性

5.1.3电路设计

5.2副载波恢复

5.3 A/D与D/A

5.3.1视频ADC和DAC的转换特性参数

5.3.2 A/D与前端运放

5.3.3 D/A电路

5.4印刷电路板(PCB)设计

5.5本章小结

结论

参考文献

在校期间发表的论文

致谢