一种先进运动估计算法的硬件实现

文中介绍了一种先进运动估计处理(MEP)的算法实现。所介绍的MEP用于图像间的运动估计,它计算参考图像在搜索图像区域中不同位移时,两幅图像对应像素点亮度信息的差值之和,并选取最小值作为运动向量。而其硬件实现则采用较先进的处理单元阵列,外挂DSP处理器和外置SRAM存储器,所以算法处理速度可以迅速加快,相反硬件实现的面积也较小。     

运动估计的分层搜索算法及FPGA实现

针对H．263，MPEG4 SP等低比特率的视频编码特点，在全搜索块匹配算法的基础上提出了一种适合在硬件上实现的运动估计新算法，以及实现这一算法的硬件结构。这种结构充分利用硬件资源，采用了并行结构及数据复用技术，从而大大节省计算时间。对于CIF格式的图像，运动矢量搜索范围为-16～ 15．5，帧速率可达25帧／s。     

AVS视频硬件解码器运动补偿单元的设计

本文基于音视频编解码标准AVS运动补偿部分算法。提出了一种高效的硬件结构。该设计以8×8块为基本运算单元,由运动向量MV计算、参考像素读取及像素插值3级流水线结构组成,并采用VerilogHDL语言完成了硬件设计,实验数据表明本设计能够完全满足AVS高清视频实时解码的要求。     

针对硬件实现的整像素运动预测快速算法

一般基于预测的算法采用块匹配算法来消除相继帧简单冗余.通常,基于块的运动估计快速搜索算法采用的是减少搜索点的快速算法,文中介绍了一种适用于窄带低码率活动图像的帧间预测编码方法.根据H.264标准中的算法和编码方案,提出了一种帧间预测的硬件实现架构.运动预测完全针对亮度分量,采用基于中心预测和中途截止的快速搜索,给出了搜索窗结构.最后对其编码效果进行了分析.     

一种基于图像特性的快速运动估计算法

提出了一种应用在H.264中的基于图像特性的快速运动估计算法，简称图像特性快速算法（CPFA）。该算法利用图像序列时间和空间的相关性，为当前待编码宏块定义广宏块支持区的矢量参考集，通过该参考集对图像的运动特性进进判定，然后根据图像特性采用自适应的搜索策略，实现了一种简单高效的搜索方法。实验表明，CPFA在保证重建图像质量没有明显下降的前提下，编码速度有了显著提高。     

AVS运动补偿模块的一种硬件优化设计

根据AVS标准中的插值算法特点提出了一种用于AVS解码芯片的运动补偿硬件模块设计方案.该设计对AVS标准定义的多种插值模式进行了合理优化和复用,有效节省了硬件资源.同时,提出了一种按照宏块划分类型获取参考数据的方法,减小了数据读取带宽,提高了存储器读取效率.综合仿真结果表明,该设计占用资源少,达到了实时解码的需求.     

一种用于动态视频超分辨率的多尺度最小二乘仿射块匹配图像配准方法

动态视频的超分辨率复原中,连续各帧图像间的精确匹配具有非常重要的意义。该文提出一种基于多尺度最小二乘仿射块匹配的图像配准方法。首先定义了一个指标Dmv来衡量图像的整体和局部匹配效果,并以此为基础设计了一种多尺度块选择机制,根据图像的运动情况选择匹配块大小,以兼顾图像中运动平坦和非平坦区域的匹配效果。与传统的块匹配方法不同,该文采用基于仿射模型的最小二乘配准方法实现各图像块的匹配,并通过修正步长的归一化处理解决了不同大小图像块在匹配时的收敛问题,从而在提高参数估计精度的同时降低了算法的运算量。最后,通过实验对算法的匹配性能及其对超分辨率复原算法整体性能的影响进行了测试。实验结果表明,该方法不仅可以实现更为准确的运动估计,当用于最大后验概率MAP超分辨率复原算法时,能够进一步有效提高算法的复原性能和实现速度。     

一种自适应的关键帧选取算法

文章针对传统的视频编码方法中,当预测图像中绝大多数图像块在参考帧中都找不到相似的块时,其预测效果急剧降低的问题,在对具有预测关系的视频图像集进行分析计算的基础上,设计了一种动态选择关键帧的算法.实验结果表明,该方法能有效地提高视频图像的压缩率.     

一种快速、鲁棒的压缩视频光流场估计算法

该文针对视频运动特性的快速分析需求,提出了一种压缩域中的光流场估计算法。首先利用DCT变换后的两个AC系数估计出图像的空间偏导数,在此基础上再利用预测残差以及运动矢量对图像的时间偏导数进行估计。另外对编码过程中未进行前向运动预测的宏块特性进行了详细的分析,给出了这些宏块相对于前向参考帧的运动信息估计方法,并对时域不连续的图像块给出了一种修正的偏导数估计方法,以此解决遮挡、切换等现象。然后通过最小二乘法并结合图像的偏导数进行光流场估计。实验表明该方法在准确度上可以达到或超过像素域中的L-K估计方法,比起现有的压缩域估计方法也有一定提高,而在计算时间上相比像素域估计有了大幅度降低。     

AVS编码器中帧内预测模块的硬件设计

根据AVS标准中帧内预测算法的特点,提出了一种应用于AVS高清实时编码器的帧内预测硬件设计方案.该设计中将亮度和色度预测共用一个预测单元,采用6路数据并行流水处理的结构,提高了处理速度.同时在分析AVS帧内预测各模式算法的基础上,结合移位寄存器操作实现各模式运算单元的进一步资源共享,简化了参考数据选择机制,减少资源消耗.实验结果表明,该设计完全能够满足高清视频图像(1 920×1 080,30 f/s(帧/秒))实时编码要求.     

基于块容量标签的密文图像可逆数据隐藏方法

密文图像的可逆数据隐藏技术既能保证载体内容不被泄露,又能传递附加信息。本文提出了一种基于块容量标签(block capacity label, BCL)的高容量密文图像可逆数据隐藏算法。该方案在图像加密之前进行预处理,首先将图像分为两个区域：参考像素区域和预测像素区域。然后将预测像素区域分为不重叠的块,根据所提出的算法确定分块的BCL,在对图像进行加密之后嵌入BCL,生成加密图像;在秘密数据嵌入阶段,根据BCL和数据隐藏密钥嵌入秘密数据。实验测试了BOWS-2数据集,平均嵌入容量为3.806 8 bpp,与现有方法相比,该方法可以获得更高的秘密数据嵌入容量,并可以实现原始图像的完美重建。     

一种线阵CCD的数据采集系统

本文介绍了一种可用于非接触测量应用的线阵CCD图像数据采集系统,给出了完整的硬件、软件设计方案,包括硬件电路设计、WINDOWS驱动程序设计与应用程序设计。对系统实现的进行了详细分析。本设计稳定可靠,能稳定实现线阵CCD图像数据采集,具有一定的商业应用价值。     

无人机机载视觉测速系统设计

具有鲁棒性和高更新速率的速度和位置估计对可无人机的航行至关重要。本论文给出了一种具有高感光度的视觉传感器设计，使用ARM核M4单片机STM32以250Hz的实时更新速率来估计无人机的运动状态，使用板载惯性传感器进行角速率补偿，使用超声波传感器测量距离。在硬件设计基础上，提出了一种基于预测的图像块匹配算法，实现速度的精准测量。     

H.264和AVS多模视频解码器中运动矢量预测的硬件实现

文章比较了H.264和AVS两个标准在运动补偿中运动矢量预测算法的差别,提出了一种实现H.264中主档次（main profile）下的第4级别（level 4）和AVS中的基准档次面向高清应用时运动矢量预测复用的硬件结构.提出了一种新颖的缓存管理更新机制,极限情况下用于运动矢量的片上缓存大小减少了75%.用FPGA验证结果表明资源占用情况是单独实现AVS的2.3倍,是单独同时实现两个标准的70%.能实现对1080i 30Hz高清图像实时解码.     

MPEG-4形状编码器二进制运动估计的VLSI结构设计

阐明了所设计的二进制运动估计的VLSI硬件结构.首先介绍了MPEG-4形状编码中BME的基本原理,以及前人设计的一种DDBME结构;接着分析指出DDBME在利用数据冗余方面的缺陷,并给出了一种改进的运动估计结构,通过扩大PE阵列以及重新安排数据的分发机制,可以达到75%的数据利用率.硬件仿真结果与软件运行结果的对比表明了本设计的正确性,综合结果也说明了本设计可以在最低5.93 MHz的频率下满足MPEG-4 Core Profile & Level2的实时编码,可用于MPEG-4的VLSI实现.     

一种基于FPGA的通用实时差错隐藏算法

整帧图像丢失和部分宏块数据丢失是视频通信中的两种常见现象.由于差错隐藏原理不同,现有算法只能分别处理这两种差错,不利于硬件统一实现.文中通过改进基于光流理论的差错隐藏算法,在处理整帧图像丢失的算法框架中融合处理部分宏块丢失的算法,提出了一种能处理这两种情况的通用差错隐藏算法,并针对FPGA实时处理要求进行了算法优化.仿真结果表明在差错隐藏性能方面,该算法优于H.264参考算法.     

一种适用于甚低比特率视频编码的运动估计技术

提出了一种有效的适用于甚低比特率视频编码的运动估计新技术。通过强加一定的空间连续性准则使得运动场结构更加平滑，并且将具有相同运动矢量的相邻图像子块合并为一组，对于这一组中的所有图像子块，只需传输一个运动矢量及简单表示组中各图像子块位置的信息。这样可减少对运动矢量编码传输的代价，同时又得到类似于采用经典块匹配技术所得的预测误差。     

用于H.264的高性能整像素运动估计VLSI的设计

给出了一种用于H.264变块尺寸全搜索块匹配算法的运动估计电路的改进结构,并完成了VLSI设计。通过脉动阵列和全流水线的设计,达到最高的数据重用率、最小的I/O引脚数和100%的硬件计算效率。采用HJTC 0.18μm 1P6M CMOS工艺,完成了运动估计芯片的VLSI实现,芯片面积为4 mm×4 mm,最高工作频率125 MHz。仿真表明,本设计能实时处理SHDTV(1920×1080,60 f/s)视频序列,满足H.264的应用需求。     

电子稳像技术在DM642上的实现

实现了一种基于块匹配法（Block Matching Algorithm）的电子稳像系统。系统使用TI公司的TMS320DM642专用图像处理芯片,稳像算法采用求和绝对误差（SAD,the Sum of Absolute Difference）作为块匹配的匹配准则来估算原始视频图像的运动矢量,SAD准则便于硬件实现。系统利用运动矢量对图像进行运动补偿后得到稳定的视频图像输出。     

基于纹理图像的MPEG-4运动补偿电路的VLSI设计

在采用外部存储和内部缓存的两级存储方案的基础上,提出了一种基于纹理图像的MPEG-4ASP@L5运动补偿电路的硬件结构,并完成了VLSI设计。针对运动向量的预测算法,在满足实时译码的前提下对电路的内部缓存LM2进行了优化。对于重叠块运动补偿算法,提出了一种有效的双循环替换缓存结构。采用TSMC0.25μm1P5MCMOS工艺,完成了运动补偿电路的VLSI实现,芯片内核面积为1.31mm×1.31mm,最高工作频率150MHz。系统仿真结果表明该电路可在120MHz的频率下对符合ASProfile标准的ITU-R601格式的纹理视频流进行实时运动补偿。