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基于H.264编码技术的竞赛视频图像采集终端设计

  摘要:信息技术在大型综合性体育赛事中的应用,不断促进着体育信息化的发展。同时也提高了对竞赛信息系统中信息技术的要求。如何利用先进的编码技术处理采集到的竞赛过程影像,保证图像质量、压缩比、传输效率、传输速度等性能是本课题研究的重点。研究中提出了基于H.264编码技术的竞赛视频图像采集终端的总体设计思想,完成了视频图像采集终端的设计与实现。
  关键词:视频图像;编码技术;H.264
  中图分类号:TP37 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)30-0208-03
  The Competition Collection Terminal Designed Based on H.264 Video Coding Technology
  BAI Wei-wei ,WANG Ling-yun
  (Kaili University, Kaili 556011, China)
  Abstract: Information technology in large-scale comprehensive sports events, and constantly promote the development of sports information.But also improve information technology requirements of the information system .How to use advanced coding technology processing the acquired images during the Competition,Ensure image quality, compression ratio, transmission efficiency, transmission speed and other properties is the focus of this research.Study puts forward the overall design idea based on H.264 video coding technology race Acquisition Terminal,Completed the design and implementation of video capture terminal.
  Key words: video; coding techniques; H.264
  竞赛信息技术是一门融合了感测、通信、网络、计算机、多媒体、控制等技术并应用于体育行业的技术。随着社会对大型综合性运动会的关注度和参与度不断提高,在当今计算机与信息技术高度发展的环境下,竞赛信息技术不断广泛深入应用是必然趋势。
  竞赛视频采集终端是竞赛信息监控系统的重要组成部分。传统意义上的竞赛信息监控系统的监控内容主要包括竞赛数据即成绩信息,但在当今高水平体育竞技对公平公正提出更高要求的情况下,对竞赛图像的监控成为必然。本文研究的重点是竞赛视频采集终端,针对的是竞赛信息监控系统中视频数据采集终端所应用的技术与方案展开讨论与研究。
  1 编码标准
  图像数据的特点是数据量大,这不仅对计算机的处理速度与存储器的存储容量提出了很高的要求,同时也给通信干线信道的带宽带来了极大的压力。要想只通过优化硬件设施来解决这个问题是不现实的,从软件着手才是根本,对图像信息进行合理有效的压缩是一个好的解决方案。压缩方式很大程度上决定了图像质量、压缩比、传输效率、传输速度等性能[1]。
  随着多媒体技术的发展,相继推出了许多压缩编码标准,目前主要有JPEG/M-JPEG、H.261/H.263、MPEG和H.264等标准[2-3],本系统采用了基于H.264标准的压缩编码算法。H.264是 ITU-T VCEG 和 ISO/IEC MPEG 的联合小组于2003年3月正式�C布的标准,同时被收录为MPEG-4的第十部分,称为 AVC(Advanced Video Coding)。H.264提供了一种比已存标准性能更高的视频编码标准,具体体现在一下几个方面[4]。
  1)针对流媒体的应用
  为算术编码等之外的一些视频工具定义了一个档次。针对网络流媒体的数据方式不同、应用方式不同,可以蚕蛹不同的码率,对于视频流的接入与拼接,有很好的效果。对于错误的恢复,效果也很好。
  2)具有良好的网络适应性
  在网络适应性方面,利用分层的概念将框架结构进行分成两层,一层对视频数据进行压缩,称之为视频编码层(VCL)。另一层则是根据不同的网络环境对视频流进行编码,称之为网络提取层(NAL)。同时利用IP网络的相关特性在两层上都提供了多种容错工具。能有效减轻网络环境带来的不良影响的同时适应IP网络的特点。
  3)具有高效的压缩性能
  H.264的编码方式对于压缩性能的提升是至关重要的。当编码方式具有高的压缩性能时,才能在传输相同质量的视频数据时,占用更小的带宽,也就是说,在带宽不变的情况下,可以传输质量更好图像数据。这对于信道资源的利用是相当有利的。
  2 硬件设计
  图像信息采集终端采用以DSP微处理器TMS320DM642为核心的开发板作为硬件开发平台,设计中采用到的硬件电路模块包括前端数据采集模块、中央处理器模块、存储模块与网络传输模块。
  2.1 硬件平台介绍[5]
  为了提高开发效率,确保系统稳定性,系统硬件平台直接采用增强型VMD642-C开发板。该开发板以TI公司生产的DSP芯片TMS320DM642处理器为核心,DM642是一款高性能数字信号处理器,专门应用于视频领域。


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