基于OMAP3530的图像编码和视频图像叠加的研究与设计

作     者：曾珂 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李绍荣

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：OMAP3530 Codec Engine 图像叠加 H.264 

摘      要：在信息过载的当今,人们日常所接受的信息有超过一半是来自视频图像。视频图像作为当今社会的主要信息载体。相比音频文字,它拥有更大的信息量和更直观的表现形式。另外,人们逐渐移动化的数字生活也越来越依赖嵌入式设备作为视频图像处理系统,它作为移动终端可以满足人们对体积小、功耗低等要求。而运用最为广泛的视频图像处理功能是多图层的视频图像叠加显示,它是对原视频图像内容进行特定字符图形的叠加显示。在不破坏原视频图像内容的前提下,可以进一步丰富信息量,这类嵌入式设备广泛运用于安防、娱乐、教育等场景下。但由于现有的嵌入式解决方案大多数依赖于特定的专用OSD叠加芯片或类似FPGA+DSP的双核解决方案,存在视频图像处理系统存在实现成本高、功能扩展性差、不支持叠加显示参数动态调节等问题。针对上述情况,本文设计了一种视频图像处理系统,它采用的是德州仪器的OMAP3530平台。OMAP3530集成有ARM和DSP两个核心,可以实现百分百的协同工作。本文包含的研究内容主要包含以下三个方面:(1)实现了 Codec Engine双核软件架构。在此基础上完成了多线程应用程序的开发,充分利用了处理器性能,也保证了 ARM和DSP能够正常协同工作。(2)基于V4L2实现队列式的循环采集和显示,通过OMAP3530平台的硬件模块进行字符图形叠加显示,叠加显示过程无需考虑字符图形的复杂程度,通过加入sysfs接口使得程序运行过程可以动态调节参数实现透明度调节。解决了现有图像叠加方法实现灵活性差和开发成本高的问题。最终叠加显示的画面帧率为25fps,响应时间在20ms内,人眼不会感觉到有明显的延迟丢帧。(3)考虑到视频图像的远程查看需求,实现H.264视频编码和网络传输。通过裁剪移植开源X264,并最终封装为OMAP3530平台的编码器。实际编码产生的H.264码流经过RTP协议封包传输,在远程PC端实时解码播放,能够达到预期的效果。最后经过测试证明,本系统达到了预期的目标,但仍有很大的优化空间,本文在最后章节对工作进行了总结,以及对未来研究方向进行了展望。