基于无人值守的远程智能监控平台的设计与实现

摘要

随着社会经济的高速发展，人民财富的不断累积，各项财产权益的维护日益得到重视。从煤矿井下监测到道路交通监视，从国防安全检查到小区安全维护，视频监控已经延伸到了人们生活中的每个角落。在网络与计算机发展的带动下，使得普通的视频监控系统正朝着网络化、智能化、高清化的方向发展。
　　在实现硬件平台上，本文选用了TI新一代达芬奇技术的TMS320DM6437 DSP芯片，DM6437拥有强大的数据处理能力以及VPSS子系统使其特别适合处理视频信息。在压缩标准上，选用了最新的H.264视频编码标准，H.264以其高压缩比、低码率以及友好的网络等特性已经成为视频编码压缩标准的主流。
　　本文首先通过对H.264编码器的复杂度分析，确定了相应的优化方案。针对H.264帧内预测，提出了基于宏块预判断的快速帧内算法：通过动态双阈值的设定对宏块模式进行了预判断，通过考虑相邻块和相邻预测方向的相关性，减少了预测方向。实验结果表明，在保持PSNR的前提下，平均压缩时间减少了72.99％，对比原算法有很大提高，通用性良好。
　　针对H.264中复杂度较高的运动估计，提出了基于非对称交叉菱形的快速算法。通过使用两个非对称菱形的搜索模型，在保证编码图像质量的前提下，相比交叉菱形算法，提升了31.83%的运算速度，特别适用于动态信息丰富的视频序列。
　　数据传输在H.264编码器复杂度中所占比例约为42%，也是本文优化的另一个重点。通过对所选DSP结构的研究，本文对DM6437 EDMA进行了重新配置与优化，同时对其缓存器也进行了环路的重新分配。实验结果表明，数据传输的时间（周期数）减少了大约50%，提高整体编码速度近15%，优化后的编码器从原始编码器的23fps提升了几乎5倍。

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第一章 绪论

1.1 课题的研究背景与意义

1.2 视频监控系统的发展状况

1.3 课题完成的工作与论文的结构安排

第二章 H.264视频编解码标准和算法

2.1 视频编码标准概述

2.2 H.264的档次和等级

2.3 H.264标准的关键技术

第三章 H.264快速算法的研究与实现

3.1 H.264编码器的研究

3.2 基于H.264宏块预判断的快速帧内算法

3.3 H.264运动估计的算法研究

3.4 基于非对称交叉菱形的快速块匹配运动估计算法

第四章 基于TMS320DM6437的DSP平台的介绍

4.1 TMS320DM6437的结构特点

第五章 基于DSP平台的H.264编码器的优化与实现

5.1 DSP平台的移植与优化研究

5.2 基于DM6437的EDMA研究

5.3 基于DM6437的EDMA优化

5.4 基于DM6437内存/缓存器的优化

5.5 乒乓缓存的使用

5.6 实验结果与总结

第六章 总结

参考文献

攻 读 硕 士 期 间 发 表 的 论 文

致谢