论文摘要
对弓网故障的检测是当今列车检测的一项重要任务。原始故障视频图像具有极大的数据量,使实时存储和传输故障视频图像极其困难。由于视频的数据量相当大,需要采用先进的视频编解码协议进行处理,进而实现检测现场的实时监控。H.264/AVC（Advanced Video Coding）作为MPEG-4的第10部分,因其具有超高的压缩效率、极好的网络亲和性,而被广泛研究与应用。H.264/AVC采用了先进的算法,主要有整数变换、1/4像素精度插值、多模式帧间预测、抗块效应滤波器和熵编码等。本文使用硬件描述语言Verilog,以红色飓风Ⅱ开发板作为硬件平台,在开发工具QUARTUSⅡ6.0和MODELSIMSE 6.1B环境中完成软核的设计与仿真验证。以Altera公司的CycloneⅡFPGA（Field Programmable Gate Array）EP2C35F484C8作为核心芯片,实现视频图像采集、存储、显示以及实现H.264/AVC部分算法的基本系统。FPGA以其设计灵活、高速、具有丰富的布线资源等特性,逐渐成为许多系统设计的首选,尤其是与Verilog和VHDL等语言的结合,大大变革了电子系统的设计方法,加速了系统的设计进程。本文首先分析了FPGA的特点、设计流程、verilog语言等,然后对静态图像及视频图像的编解码进行详细的分析,比如H.264/AVC中的变换、量化、熵编码等;并以JM10.2为平台,运用H.264/AVC算法对视频序列进行大量的实验,对不同分辨率、量化步长、视频序列进行编解码以及对结果进行分析。接着以红色飓风Ⅱ开发板为平台,进行视频图像的采集存储、显示分析,其中详细分析了SAA7113的配置、CCD信号的A/D转换、I2C总线、视频的数字化ITU-R BT.601标准介绍及视频同步信号的获取、基于SDRAM的视频帧存储、VGA显示控制设计;最后运用verilog语言实现H.264/AVC部分算法,并进行功能仿真,得到预计的效果。本文实现了整个视频信号的采集存储、显示流程,详细研究了H.264/AVC算法,并运用硬件语言实现了部分算法,对视频编解码芯片的设计具有一定的参考价值。