基于运动补偿的去隔行系统的研究与FPGA设计

摘要

本文采用基于运动补偿的算法,对去隔行系统及其FPGA设计作了深入的研究.该系统包括三个关键模块运动估计模块是去隔行系统的设计重点,设计为双向运动估计,采用菱形快速搜索算法,主要分为计算和控制两大部分.计算部分为SAD计算模块,采用累加树和流水线技术;控制部分根据菱形搜索算法的第三步搜索的特点,对比较模块、SAD暂存器等模块做了具体的设计.对于运动补偿模块采用双向补偿的算法,补偿精度为半像素.根据半像素点的位置将运动补偿计算分为四个状态,并通过对四个状态计算特点的分析设计了加法器的结构复用.同时基于视频数据处理的需要,设计了四个具有双体存储结构的内部缓存器,由FPGA内部的嵌入式阵列块实现.根据运动估计模块和运动补偿模块的计算特点,分别对缓存器的结构、读写时序和列序号控制进行设计,有效提高了数据的存取效率.本文对于这三个去隔行系统的关键模块都给出了RTL级设计和模块的功能仿真,并在最后一章中给出了去隔行系统的FPGA设计.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明

引言

1概述

1.1隔行扫描的缺陷

1.2去隔行算法概述

1.3基于非运动补偿的去隔行算法

1.3.1线性类算法

1.3.2非线性类算法

1.4基于运动补偿的去隔行算法

1.4.1运动估计算法

1.4.2运动补偿算法

1.5 FPGA技术

1.6本文的主要工作

2运动估计模块和运动补偿模块的结构设计及功能仿真

2.1运动估计模块

2.1.1 DSA的搜索步骤及分析

2.1.2运动估计模块总体设计

2.1.3 SAD计算模块

2.1.4系统节拍产生器

2.1.5 DSA第三步搜索的设计

2.1.6比较模块

2.1.7功能仿真结果

2.2运动补偿模块

2.2.1双向运动补偿算法原理

2.2.2半像素精度补偿

2.2.3双向运动补偿的四种状态

2.2.4运动补偿模块设计

2.2.5功能仿真结果

3缓存器模块的结构设计与功能仿真

3.1 EAB结构与应用

3.1.1 FPGA的三种存储资源

3.1.2 EAB结构以及注意事项

3.2双体缓存器结构

3.3读写时序设计

3.4列序号控制

3.4.1采用列序号控制的原因

3.4.2多存储体的构成

3.4.3多存储体的读写控制

3.5功能仿真结果

4去隔行系统的FPGA设计

4.1边界搜索区域数据处理

4.2去隔行系统时序分配

4.2.1电视信号处理时间

4.2.2系统运行时间

4.3串行结构及FPGA设计

4.3.1时序分配

4.3.2缓存器模块

4.3.3运动估计模块

4.3.4运动补偿模块

4.3.5异步FIFO模块

4.3.6 FPGA设计结果及分析

5结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

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