MPEG-2TS流节目信息检测方案设计及实现

摘要

数字产品在飞速发展，数字电视技术也在迅速的赶超时代的脚步,数字电视节目版权保护则成为数字电视越来越关键的技术。利用水印技术实现视频版权保护成为一种有效的保护手段，目前的很多保护方法都是将水印嵌入到具体视频帧中。本课题以数字电视节目版权保护与数字视频水印技术相结合为目的，采用FPGA(Field Programmable Gate Array)技术对MPEG-2（Moving Picture Experts Group）编码标准的TS流(transport stream，传输流)进行了节目信息特征的检测和视频帧的提取，为将数字视频水印嵌入到数字电视节目视频中提供了实践基础，并针对此数字电视版权保护方案提出一种机顶盒设计方案。
　　本文首先对数字电视广播系统原理和MPEG-2标准做了简单的介绍。重点且详细的分析了MPEG-2 TS流的数据结构，运用FPGA编程语言verilog设计功能模块来提取PAT（Program Association Table,数字电视专用信息的节目关联表）、PMT（Program Map Table，节目映射表）和PES（Packetized Elementary Streams，打包基本码流）的相关信息，并对模块功能进行了功能仿真，然后使用友晶公司的开发板DE2-115进行调试，通过signal TAP抓取信号，经过数据的对比，证明本文的方案是可行的。课题中的功能模块用verilog语言进行编辑，编译环境为QuartusII11.0。经分析结果表明：此设计能够将数字电视节目视频TS流信息正确地提取出来。
　　本文还提出了一种基于FPGA的MPEG-2 TS流检测的硬件设计方案，对此硬件结构和具体功能进行了描述。对硬件芯片进行了芯片的选型说明，接口的设计以及绘制了各模块的相关的电路原理图。

目录

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1 绪论

1.1 数字电视发展现状

1.2 数字电视版权保护

1.3 本课题的研究意义

2 数字电视系统及其相应标准

2.1 数字电视系统简介

2.1.1 数字电视系统基本原理

2.1.2 数字电视标准

2.2 MPEG-2标准介绍

2.2.1 MPEG-2系统层

2.2.2 MPEG-2视频层

2.3 FPGA技术简介

2.3.1 FPGA芯片所具备的特点

2.3.2 硬件描述语言Verilog HDL

3 TS流信息表研究及FPGA设计

3.1 MPEG-2 TS流

3.1.1 MPEG-2 TS流结构

3.1.2 PSI信息分析

3.1.3 PAT表信息分析

3.1.4 PMT表信息分析

3.1.5 PES信息分析

3.2 MPEG-2 TS流特征检测及视频帧提取的FPGA设计

3.2.1系统整体设计

3.2.2同步字节检测模块设计

3.2.3 PID检测模块的设计

3.2.4 PAT表分析模块设计

3.2.5 PMT分析模块设计

3.2.6视频帧提取模块设计

3.3本章小结

4 MPEG-2TS流解析功能验证及硬件平台设计

4.1验证平台介绍及验证结果分析

4.1.1 TS流软件解析及结果说明

4.1.2 TS流同步模块验证结果与分析

4.1.3 PAT信息检测模块验证结果与分析

4.1.4 PMT信息检测模块仿真结果与分析

4.2 TS流信息检测硬件平台设计

4.2.1 供电部分

4.2.2 FPGA程序配置模块

4.2.3 存储模块

4.2.4 传输模块

5 全文总结

致谢

参考文献

在读期间参与的科研项目