基于TI高性能DSP的多核视频处理系统研究与实现

摘要

信息时代里，视频处理朝着高清化、智能化、远程化方向迅速发展，海量高分辨率的视频数据对处理器的性能提出了强大的挑战。事实上，视频处理技术广泛应用在智能交通、军用雷达、无人机航拍、医学影像、计算机视觉等领域，运动目标检测跟踪则在智能视频处理中发挥着关键作用。这些应用都需要强大的视频处理系统平台和良好的软件设计方案。
　　本文研究基于TI DM8168和C6678实现高性能的多核视频处理系统，二者基于PCIe2.0接口互连，设计并实现了两个视频应用，其一为高清视频Sobel多核并行处理系统，其二为多目标检测跟踪系统。
　　异构多核SoC DM8168拥有丰富的视频外设接口，专用于视频应用系统， C6678为TI新一代架构的八核DSP，具备强大的多核并行处理能力，并且二者的功耗均较低。PCIe具备引脚少、高可靠性、高带宽传输等优点，可满足二者间视频数据的高速传输。在系统的设计与实现中，DM8168主要负责核心控制、视频前后端处理、外设控制等，C6678主要负责视频数据的多核并行处理以及和DM8168的交互。
　　本文的大致研究思路为：其一，研究DM8168的SoC多核架构、基于Syslink/IPC的多核通信及其实现机制；其二，重点研究 C6678多核架构及多核处理技术，并实现多核并行处理；其三，研究PCIe通信机制。基于这三大方面的基础，研究Linux和SYS/BIOS系统下的开发，完成DM8168端多通道视频应用软件设计、PCIe驱动模块设计、C6678端视频多核并行处理软件框架设计，实现高清视频Sobel八核并行处理系统。此外，研究了C6678自启动原理及实现方法，便于平台的系统化。实现了八核并行处理系统后，进一步研究MeanShift目标跟踪算法，结合系统平台和多核并行处理框架进行算法移植，实现多目标检测跟踪系统，并进行优化和分析。针对传统MeanShift目标跟踪算法存在的不足，在抑制背景、尺度自适应两方面展开研究，结合改进思想和算法在系统平台上的实现，完成算法调试及分析，并使其跟踪效果得以一定的改善。
　　本文设计、调试、实现的高性能多核视频处理系统，可以扩展用于其它高复杂度、大运算量的算法实现，为其提供系统平台和多核处理软件框架，这是本文的核心研究目的。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

缩略词表

第一章 绪论

1.1 视频处理概述

1.2 多核DSP的发展及应用

1.3 目标跟踪算法

1.4 系统方案设计

1.5 本文的研究意义及内容安排

第二章 多核处理系统平台研究

2.1 系统平台介绍与开发环境搭建

2.2 处理器架构研究

2.3 C6678自启动研究及实现

2.4 高速I/O接口

2.5 本章小结

第三章 多核处理技术研究与实现

3.1 DM8168的核间通信

3.2 多核导航器

3.3 C6678的核间通信

3.4 C6678的存储管理

3.5 C6678多核并行处理框架

3.6 本章小结

第四章 高清视频Sobel多核处理软件设计与实现

4.1 DM8168端软件设计

4.2 C6678端软件设计

4.3 PCIe驱动设计

4.4 PCIe直通测试与分析

4.5 高清视频Sobel八核并行处理系统实现

4.6 本章小结

第五章 基于多核处理平台的MeanShift目标跟踪系统实现

5.1 MeanShift基本理论及目标跟踪应用

5.2传统MeanShift跟踪存在的不足及改进点

5.3 结合多核处理系统的目标跟踪算法实现

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果