高清内窥镜视频处理系统的硬件设计

论文摘要

本文调研了内窥镜的发展历史,针对医用电子内窥镜对图像质量要求越来越高这一现状,设计了基于FPGA+双DSP的嵌入式高清内窥镜视频处理系统。该系统用FPGA对采集和显示的视频数据进行预处理,用两片DaVinci-HD DSP并行运算,实现了高清视频的H.264High-Profile实时编解码,用PowerPC嵌入式处理器完成了系统管理以及视频数据的本地存储与网络传输。性能测试结果表明,该系统能够实时处理分辨率为1080i60的视频,视频编解码达到H.264High-Profile标准。本文详细论述了高清内窥镜视频处理系统的硬件设计和实现,包括系统功能需求分析、总体架构设计、各功能单元具体实现、PCB设计和系统调试。全文共分为五个部分：第一章介绍了内窥镜高清图像发展状况以及高清视频标准HDTV,并给出了本课题的研究内容与意义。第二章在分析系统需求的基础上提出了系统的总体架构设计。第三章详细论述了系统各功能单元的具体实现。第四章论述系统的高速PCB布局、布线以及系统的调试。第五章对论文研究进行了总结,并且对将来进一步发展的方向进行了展望。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景概述
• 1.1.1 电子内窥镜技术发展概述
• 1.1.2 本课题组早期的研究成果
• 1.1.3 嵌入式系统发展概述
• 1.1.4 高清视频技术标准简介
• 1.1.5 H.264/AVC编码简介
• 1.2 课题的意义
• 1.3 课题的研究内容和目标
• 第2章 系统硬件总体架构设计
• 2.1 系统功能需求
• 2.2 系统硬件总体方案
• 2.2.1 嵌入式处理器MPC8313介绍
• 2.2.2 Davinci-HD介绍
• 2.2.3 处理器数据互连
• 2.3 系统总体架构框图
• 2.4 本章小结
• 第3章 系统硬件模块设计
• 3.1 DSP模块设计
• 3.1.1 Davinci-HD DDR2设计
• 3.1.2 Davinci-HD PCI接口设计
• 3.2 CPU模块设计
• 3.2.1 DDR2 SDRAM设计
• 3.2.2 NOR和NAND FLASH设计
• 3.2.3 UI显示控制器设计
• 3.2.4 硬盘控制器设计
• 3.2.5 以太网接口设计
• 3.2.6 USB2.0设计
• 3.2.7 通用输入输出接口与中断设计
• 3.2.8 其他外围设计
• 3.3 FPGA模块设计
• 3.3.1 视频输入接口设计
• 3.3.2 视频输出接口设计
• 3.3.3 FPGA设计
• 3.4 电源模块设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 系统硬件实现与测试
• 4.1 信号完整性分析
• 4.1.1 传输线基本理论
• 4.1.2 反射
• 4.1.3 串扰
• 4.2 系统硬件实现
• 4.2.1 PCB布局
• 4.2.2 PCB布线
• 4.3 系统硬件测试
• 4.4 系统性能测试
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者简历