高清电子内窥镜视频处理系统FPGA设计

【摘要】电子内窥镜在现代医疗和工业领域中都具有重要的研究和应用价值。视频处理系统是电子内窥镜系统的核心部分,也是影响电子内窥镜各项性能指标的关键环节。本论文针对现代电子内窥镜在视频图像质量、分辨率以及实时性等方面不断增长的需求,基于FPGA研究开发了高清电子内窥镜视频处理系统的高清视频输入输出接口、高速数据传输通道和高带宽DDR3缓存机制。结合高清电子内窥镜视频的特点分析了系统FPGA的功能和性能需求,研究开发了系统FPGA的3G-SDI视频输入输出接口、高速PCI-Express接口和DDR3缓存机制。本系统使用TILE-Gx36众核处理器完成系统的控制以及视频图像的H.264编解码和拼接处理；使用Virtex-6系列高性能FPGA实现了2路1080p60高清视频数据的输入输出及缓存；并采用Gen2PCI-Express接口作为CPU和FPGA间的高速数据通道。本论文针对视频接口和视频格式,研究开发了视频数据的输入输出接口；利用FPGA的IPCore资源,研究开发了与CPU进行高速视频传输的PCI-Express接口,保障了系统的实时性；为FPGA扩展出—个DDR3SO-DIMM,结合FPGA丰富的BlockRAM资源,研究开发了多路数据的DDR3缓存机制和视频格式转换机制。调试及性能分析结果表明,FPGA的PCI-Express接口实际带宽可达14.1Gbps,DDR3的平均读写带宽达到28.6Gbps,满足了系统对于FPGA的高实时性及高处理带宽需求,实现了预期目标。
【作者】何灿；
【导师】田翔；陈耀武；
【作者基本信息】浙江大学，电子信息技术及仪器，2014，硕士
【关键词】高清电子内窥镜；视频处理系统；众核处理器；FPGA；3G-SDI；

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