基于fpga和dsp的高清视频图像系统设计与实现

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1、万方数据⋯-礴试1寨城与挟臻纯瓤件肛El成T舯N。C电M聂s测URE量MEN技T术TECHNOLOGY第203411卷年第11期基于FPGA+DSP的高清视频图像系统设计与实现高杨刘荣科胡伟(北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191)摘要：无人机在侦察、测绘等领域对图像分辨率的要求不断提高，随之带来了数据量的显著增大，其次，视频图像系统与传统遥控遥测系统的融合也是设计中需要考虑的。针对以上问题，设计并实现了一种基于FPGA+DSP的机载高清视频图像系统，包括机载设备端和地面站端两部分，最高支持分辨率为1280×720，每秒25帧的MPEG-4实时视频编解

2、码，平均码速率在5Mbps以下。图像分辨率和视频码率可通过上行遥控指令动态切换。视频数据与遥测数据实现了组帧传输。设备体积小、功耗低、可靠性高，成功完成了挂飞实验。关键词：MPE昏4；高清视频；遥控；遥测；FPGA；DSP中图分类号：V243．5文献标识码：ADesignandimplementationofhighdefinitionvideoimagesystembasedonFPGA+DSPGaoYangLiuRongkeHuWei(BeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsElectronicandInfo

3、rmationEngineeringInstiiute，Beijing100191)Abstract：TherequirementsofvideoimageresolutioniseverincreasingintheUAVreconnaissance，mappingandotherfields，whichbringasignificantamountofdataincrease．Inaddition，theintegrationofvideoimagingsystemandtraditionaltelecontrolandtelemeteringsystemi

4、srequiredinsystemdesignconsideration．Tosolvetheproblemsabove，wedesignandimplementanairbornehighdefinitionvideoimagesystembasedonFPGA+DSP，includingtwoparts：airborneequipmentendandgroundstationend，itsupportedthemaximumresolutionof1280×720，25framespersecondinMPEG-4real-timevideoencoding

5、anddecodingwiththeaveragecoderatebelow5Mbps．Imageresolutionandvideocoderatecanbeswitchedupbytelecommanddynamically．Thevideodataandtelemetrydataaretransmittedinthesameframe．Theequipmentwithsmallsize，lowpowerconsumption，highreliability，successfullycompletedflightexperiments．Keywords：MP

6、EG-4；highdefinitionvideo；telecontrol；telemetering；FPGA；DSP0引言无人机广泛应用于军事侦察以及民用测绘等领域，其中的机载视频图像系统是机载电子系统中的重要环节之一。无人机在高空飞行中对地面景物摄像，所得图像帧内目标像素小且目标数量大[1]，这要求增大图像分辨率以提高目标物体的辨识度。此时数据量随之显著增加，与有限的无线带宽资源成为矛盾，故要求应用高效的视频编解码技术。在侦察等特殊应用领域要求视频传输的实时性，此时需要保证实时的视频编解码以及较小的图像延迟。在需多路视频传输且总数据率固定的情况下，可通过降低单

7、路视频分辨率或提高单路压缩比来实现，故系统应可动态切换分辨率和压缩比，具备较大的灵活性。无人机与地面的通信中，除了要回传视频数据以外，还要向地面传输飞行器本身的下行遥测数据01]，若采用两个独立信道会导致传输效率较低，此时设计一个包括传统遥测数据和视频数据的广义遥测系统成为必需。文献E43设计并实现了一种机载视频图像压缩系统，但最高支持的图像分辨率为704×576，不能满足当今对高分辨率图像的需求。文献[5]给出了一种机载高清实时视频编码器的解决方案，适用于机载设备端的设计，但未给出包括地面站端软硬件设计在内的系统完整解决方案。针对以上特点，本文设计并实现了一种

8、基于FPGA+DSP的机