FPGA技術(shù)在視頻處理領(lǐng)域的應(yīng)用

　　視頻處理綜述：視頻處理是目前多媒體領(lǐng)域最熱門(mén)的技術(shù)，主要分為視頻編解碼和目標(biāo)信息識(shí)別兩大類(lèi)。前者為了節(jié)省視頻數(shù)據(jù)的傳輸帶寬，主要依靠傳統(tǒng)的信息論理論，目前已經(jīng)比較成熟;后者則為了提取用戶信息，是了人工智能、計(jì)算機(jī)以及信息論等多門(mén)學(xué)科研究成果的交集，目前還處于快速發(fā)展階段。

　　1.視頻編解碼應(yīng)用

　　雖然目前正在使用的視頻編解碼器多達(dá)數(shù)百種，但是，為了實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化并希望采用的編解碼器能提供最佳的基準(zhǔn)，大多數(shù)消費(fèi)設(shè)備只采用了少數(shù)幾種編解碼器。

　　目前常用的3類(lèi)視頻編解碼器如下所列：(1)MPEG-2。該技術(shù)今天仍在大量應(yīng)用，主要用于廣播信號(hào)和DVD電影的編碼，甚至目前刻在藍(lán)光DVD上的商業(yè)視頻節(jié)目也是用MPEG-2進(jìn)行編碼。隨著大多數(shù)的HD DVD采用VC-1和H.264標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼，這種情況即將有所改變。(2)MPEG4。MPEG-1、MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上形成的MPEG-4包含了許多組成部分，算上正在批準(zhǔn)過(guò)程中的部分，總共有22個(gè)。它能以更低的速率傳輸與MPEG-2相同質(zhì)量的視頻圖像，而且MPEG-4引入了描述自然的或合成的對(duì)象等新概念來(lái)構(gòu)成場(chǎng)景并支持與用戶的交互，給視頻節(jié)目制作商提供了改進(jìn)的內(nèi)容保護(hù)功能和創(chuàng)建更靈活、可復(fù)用內(nèi)容的能力。由于這些改進(jìn)，視頻可以通過(guò)寬帶鏈路進(jìn)行傳輸，衛(wèi)星和DVB提供商也采用了MPEG-4。(3)H.264/MPEG-4 AVC。H.264(MPEG-4第10部分)高級(jí)視頻編碼(AVC)，主要以其高數(shù)據(jù)壓縮率和質(zhì)量而出名。由國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)局(ITU-T)視頻編碼組開(kāi)發(fā)的H.264包含了豐富的視頻處理性能。

　　2.視頻識(shí)別

　　移動(dòng)目標(biāo)的視頻檢測(cè)與跟蹤是圖像處理、分析應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域，是當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域的研究前沿。移動(dòng)目標(biāo)視頻檢測(cè)與跟蹤技術(shù)，在機(jī)器人視覺(jué)、交通監(jiān)測(cè)、可視預(yù)警、機(jī)器導(dǎo)航等民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，同時(shí)在火力攔截、導(dǎo)彈電視和紅外視頻制導(dǎo)等軍用方面也發(fā)揮著重要作用?？勺R(shí)別的視頻行為包括：a. 突然入侵檢測(cè)、b. 移動(dòng)物體檢測(cè)、c. 運(yùn)動(dòng)路徑檢測(cè)、d. 遺留物體檢測(cè)、e. 指向接近檢測(cè)、f. 移走物體檢測(cè)這6大類(lèi)。

　　其中，各類(lèi)編解碼算法，特別是視頻處理算法對(duì)計(jì)算性能的要求已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng) DSP 處理器的能力。在這些應(yīng)用中，FPGA可用做協(xié)處理器來(lái)承擔(dān)性能關(guān)鍵的處理工作，也可以作為獨(dú)立的視頻處理引擎。與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)處理器相比，FPGA構(gòu)造的并行計(jì)算特性可支持更高的采樣速率和更大的數(shù)據(jù)吞吐能力，性能可達(dá)3至4倍，同時(shí)計(jì)算功效也更高。