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高清3D视频同步合成器关键技术研究

黎之乐  
【摘要】:立体视频制作技术是当前视频研究中的一个活跃领域,作为一种比普通视频提供更多信息内容和具有更多数据量的数字媒体,因其具有强烈的立体感和纵深感特性越来越受到人们的关注,已有越来越多的国内外学者从事这方面的研究。 本课题要研究的内容是设计并实现一套高清3D视频合成器,合成器采用的核心器件为FPGA。立体视频合成采集器主要解决立体电视节目制作过程中,双路视频数据的同步、高清立体视频实时合成、以及高清视频实时翻转合成等问题。常用的立体视频合成功能包括左右放置合成、上下放置合成以及色分合成。左右放置合成功能要求合成画面左半部分视频数据来自左眼视频,右半部分画面来自右眼视频,由于帧存储合成方案需要的存储资源为9.98MB,需求存储资源太大,无法在低端FPGA内实现,且延时高达40毫秒,因此本文提出了一种基于视频行存储的优化合成方案,将存储需求降至8KB,延时降为0.01毫秒;上下放置合成功能要求合成画面上半部分视频数据来自左眼视频,下半部分视频数据来自右眼视频,由于上下放置合成算法对存储空间需求大,因此需要使用外部DDRSDRAM存储器件,本文提出了一种可不间断连续同时读写操作的DDRSDRAM控制方法,非常适合用于视频数据流的处理;色分合成功能要求合成图像红色分量来自左眼视频,蓝绿色彩分量来自右眼视频,本文提出并验证了将浮点数颜色空间转换公式整型化实现的优化实现方案,大大简化了色分合成功能的FPGA实现过程,实现了高清视频图像RGB空间数据与YCbCr空间数据实时相互转换的功能,最大转换效率可达9790万像素点每秒。双路视频视间数据的同步有两种方法,一种是用Genlock同步信号同步两路摄像机的输出信号;另一种是通过立体视频合成采集器内部DDRSDRAM进行双视视频同步。基于DDRSDRAM的双视视频同步方案,可以广泛的扩展立体视频合成采集器的应用范围,大大降低输入视频设备的购置成本。 实验结果表明,立体视频合成采集器可以完成立体视频制作过程中,双视视频数据同步、输入高清视频实时翻转、立体视频实时合成等工作,满足设计要求,达到了设计目的。


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