航天小型攝像機的PILZ視頻編碼器設計 
隨著技術的突飛猛進,在各行各業(yè)中如實時視頻通信和視頻流媒體方面,在航天探索宇宙的zui前沿,視頻壓縮正發(fā)揮著不可替代的作用。并隨著可編程邏輯器件的快速發(fā)展,視頻壓縮系統(tǒng)現(xiàn)在正朝著高速、高壓縮率、高可靠性以及小型化的方向不斷推進。

航天小型攝像機的PILZ視頻編碼器設計 
由此以小型化為設計目標實現(xiàn)視頻壓縮正是當前研究的熱點?；谛⌒突暮教煸O計理念,完成了對攝像機的視頻編碼系統(tǒng)設計和實現(xiàn)。設計的系統(tǒng)采用FPGA實現(xiàn)方案,并使用外部存儲器SDRAM進行數(shù)據(jù)的緩存。系統(tǒng)具體采用了簡單高效的算法,利用流水線處理過程完成,并在實現(xiàn)中加入了可靠性設計,保障其在航天環(huán)境中正常工作。主要研究工作有:首先,圍繞PILZ視頻編碼器的研究,簡單介紹了視頻壓縮的研究背景,標準在專家研究發(fā)布下不斷推進的歷程,并總結(jié)了標準特別是應用zui廣的MPEG-4和H.264的特點,以及結(jié)合航天編碼器基于FPGA設計,闡述FPGA在該領域中投入應用的歷程。接著,介紹了視頻壓縮編碼實現(xiàn)的基本原理,采用通用的混合方式,包括對時域,空間域及碼字的壓縮,并闡述了視頻編解碼器的基本框架和實現(xiàn)流程,這些標準采用的技術框架基本*,具體闡述了MPEG-4和H.264不同的技術細節(jié)和實現(xiàn)方式,涉及的模式。其次,研究對比了當前流行的實現(xiàn)架構(gòu),闡述了各個方案的優(yōu)缺點。并且針對航天應用以及小型化設計的目標,編碼系統(tǒng)確定采用FPGA架構(gòu)實現(xiàn)。在編碼器關鍵實現(xiàn)技術的理論基礎上,詳細闡述了基于FPGA架構(gòu)的編碼器實現(xiàn)設計流程和具體實現(xiàn)模塊,其中CMOS傳感器控制模塊,自動曝光功能,編碼單元對圖像信號進行處理并實現(xiàn)圖像壓縮,輸出壓縮碼流。對比常見的搜索方式,重點闡述了圖像壓縮部分采用的具有針對性的運動估計搜索方法,并且匹配準則采用SAD。系統(tǒng)通過合理利用硬件資源,闡述實現(xiàn)采用的模塊化設計思想和靈活并行流水線技術,提高視頻編碼系統(tǒng)的處理速度。

航天小型攝像機的PILZ視頻編碼器設計 
zui后,本系統(tǒng)的FPGA程序首先通過軟件對各個模塊和系統(tǒng)總體進行功能仿真,仿真正確后在硬件平臺上驗證,提出的系統(tǒng)滿足小型化需求,并證明其具有較好的性能和處理速度。