一种多源视频融合系统设计方法

石燕志+张鑫+张建

摘要：本文重点介绍了多源视频融合系统的工作原理和通信过程，通过将不同制式的视频源信号数字化，经过高压缩视频编码器压缩编码，加载自主知识产权的优化H.264算法，最终输出统一格式的视频流信号，实现在低带宽条件下的高质量视频传输，有效的节省了带宽，更适用于现有网络环境中高质量图像信号传输和海量存储。

关键词：多源；视频融合；视频编码；窄带宽

中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）06-0166-02

1 多源视频融合系统工作原理介绍

本文提出的多源视频融合系统主要分为两块设计板卡，一块是核心板，一块是底板，如图1所示。上层为核心板，主要由端口、CPU控制模块、闪存控制模块、DDR控制模块组成；下层为底板，包含电源控制模块、网络控制模块、视频采集系统、串口通信模块及SD存储卡。

在此系统中，核心板和底板通过端口进行通信，电源控制模块为整个系统供电，系统工作原理如图2所示。视频采集系统将采集到的不同制式（CVBS、YC、PAL等）的视频源信号数字化，通过端口传输给上层的核心板，核心板中的CPU控制模块接收到信号后，对其进行压缩编码操作，加载自主知识产权的优化H.264算法，输出统一格式的视频流信号，之后将该视频流经过网络传输模块传输给服务器终端，保障在窄带宽的条件下实现图像的实时高速传输。

2 多源视频融合系统核心板功能模块介绍

系统核心板各功能模块通信过程框图如图3所示，下面分别对各个模块进行详细介绍。

2.1 CPU控制模块

作为整个系统中的核心部分，CPU控制模块的处理芯片采用DM368，它是TI公司研制的一款高清视频编解码芯片，主要应用于高清视频监控领域，可以实现1080P 30帧高清视频的实时编码压缩和传输。其拥有3路独立DAC支持模拟视频输出（NTSC/PAL），支持USB 2.0 OTG，拥有独立的DSP音视频编码解码器，432MHz ARM926EJ-S内核，支持低功耗模式。

2.2 闪存模块

系统中的闪存模块由存储空间为512M * 8 bits的SLC NAND flash存储器组成，具有备用128M位的4G位NAND闪存，其NAND单元为固态应用市场提供了最具成本效益的解决方案。作为大型非易失性存储应用的最佳解决方案，闪存模块用于存储系统程序、配置文件及常数。

2.3 DDR模块

系统中的DDR模块采用MT47H64M16HR-25E型号芯片，与传统的单数据速率相比，DDR技术实现了一个时钟周期内进行两次读/写操作。在系统中，DDR模块用于存储压缩编码过程中的中间数据、缓存及各种变量。

3 多源视频融合系统底板功能模块介绍

系统底板各功能模块通信过程框图如图4所示，下面分别对各个模块进行详细介绍。

3.1 视频采集系统

视频采集系统作为整个系统中的重要组成部分，采用TVP5146PFP视频解码器，使用简易，超低功耗，封装较小。其支持NTSC、PAL、YC、CVBS等视频制式，适应多种信号源连接的10个模拟视频输入端，具有用户可编程视频输出格式。内置4个30MSPS、10位ADC且带可编程增益控制的通道，带可编程的位置、极性和宽度控制的行、场同步输出及场识别信号输出。通过标准I2C接口控制色调，对比度，亮度，饱和度和锐度等诸多参数。

3.2 电源控制模块

电源控制模块主要由TI公司的TPS65023RSB高集成度多通道电源管理芯片作为主要控制部分，它含有三个降压转化器分别为CPU、外设、IO端口等提供电源支撑，高效稳定可靠。在本系统中，电源控制模块为整个核心板和底板供电，保障系统的正常运行。

3.3 网络控制模块

网络控制模块采用LXT971A快速以太网PHY收发器，可直接支持100 Mbits/s和10 Mbits/s应用，主要完成系统与其他外接设备进行的网络通信过程。

3.4 串口通信模块

串口通信模块主要完成系统调试功能，完成对整个系统可靠性和稳定性的测试。

3.5 SD存储卡

SD存储卡主要用于系統配置和软件升级，最大支持64G内存。

4 结语

本文重点介绍了多源视频融合系统的工作原理和通信过程，对其各个子功能模块进行了详细介绍，通过将不同制式的视频源信号数字化，经过高压缩视频编码器压缩编码，加载自主知识产权的优化H.264算法，最终输出统一格式的视频流信号，实现在低带宽条件下的高质量视频传输，有效的节省了带宽，目前此系统已经应用在了社会图像资源整合项目工程中，通过对系统搭建、部署、配置，多源视频融合系统可以保障在较低带宽下对图像资源进行高效传输和安全存储。endprint