基于Zynq的H.265编码与传输系统实现

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1、硕士学位论文，參Ｉ基于Ｚｙｎｑ的Ｈ．２６５编码与传输系统实现作者姓名刘建华学校导师姓名、职称王海教授企业导师姓名、职称李立研究员学校代码10701学号1504122088分类号TN919.8密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于Zynq的H.265编码与传输系统实现作者姓名：刘建华领域：仪器仪表工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：王海教授企业导师姓名、职称：李立研究员学院：机电工程学院提交日期：2018年6月ImplementationofH.265EncodingandTransmissionSystemBaseonZynqAthesi

2、ssubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinInstrumentandMeterEngineeringByLiuJianhuaSupervisor:WangHaiTitle:ProfessorSupervisor:LiLiTitle:ResearchFellowJune2018西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。尽

3、我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果；也不包含一为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同事对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一切法律责任学位论文若有不实之处，本人承担。本人签名：日期：＾西安电子科技大学关于论文使用授权的说明：本人完全了解西安电子科技大学有关保留和Ｉ吏用学位论文的规定，即研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文、，的复印件，允许查阅借阅论文；

4、学校可以公布论文的全部或部分内容允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。＿玉备：：导师签名本人签名，日期：日期：摘要摘要视频应用正经历由高清往超高清转换的过程。超高清视频提供了更高的分辨率、更高的帧率以及更高的色彩深度，而目前广泛的H.264编码难以对超高清视频进行有效的压缩。H.265编码技术在H.264编码的基础上显著提高了压缩效率，在不改变视频质量的基础上可将视频码率降低一半以上。目前，H.265的解码技

5、术已经比较成熟，但H.265编码由于其计算的高复杂度，可供选择的应用相对较少，且编码效率较低。随着超高清视频的发展，高性能的H.265编码传输系统的实现已成为当前视频应用领域亟待解决的问题。本文在ZynqUltraScale+MPSoC平台下通过软硬件协同设计实现了视频的H.265编码传输系统。在该系统中，视频的采集、预处理通过对ZynqUltraScale+MPSoC的可编程逻辑部分进行编程实现；视频的编码通过器件中集成的视频编解码单元硬核实现。通过硬件实现预处理和视频的编码，在提高整体性能的同时降低了系统的功耗。系统的软件设计通过采用GStreamer框架实现，采集

6、、编码以及网络传输实现为其中的独立组件，应用程序通过组合各组件实现完整的H.265视频编码与传输系统。应用程序的采集组件与编码组件间采用零拷贝技术避免了内存拷贝操作，降低了系统的CPU资源占用。本文在ZCU106开发套件上搭建了测试平台，通过软硬件协同测试对编码传输系统的性能进行了测试。测试结果表明，该系统能够稳定实现4K60fps视频的实时编码传输，且编码后视频码流的PSNR和SSIM值与x265相接近。本文还对系统的整体功耗进行了评估与分析，结果表明该系统片上功耗低于10W且具有较大优化空间，适合于嵌入式应用。此外，本文所实现编码传输系统在实现基本功能的同时，具有良

7、好的灵活性，可以通过添加视觉算法模块以及人工智能模块实现智能视频系统，具有一定的实际应用价值。关键词：ZynqUltraScale+MPSoC，H.265编码，V4L2，OpenMAXIL，GStreamerIABSTRACTABSTRACTTheVideoindustryisevolvingtopopularizeUltraHighDefinitionvideos.UHDvideosprovideshigherresolution,higherframerateandhighercolordepth.However,itisdiffic