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基于MPEG4编码的近距离无线视频传输系统

发布时间:2020-07-21 17:32:49 阅读: 来源:角钢厂家

摘要 为实现近距离无线视频传输,提出了一种基于MPEG-4编码的近距离无线视频传输方案。由CMOS摄像头OV7620采集到的数据,通过专用MPEG-4编码器,ML86410得到速率低于2 Mbit·s-1的MPEG-4数据流,在FPGA控制器的控制下,通过nRF24L01无线发送;接收端利用同系列芯片nRF24LU1接收无线数据,其自带USB协议和接口,再把数据流送入PC显示。通过仿真板电路测试,获得了良好的图像,证明电路可以实现视频无线传输的结论。关键词 MPEG-4编码;ML86410;无线传输;nRF24L01;nRF24LU1 无线视频通信作为第三代移动通信关键技术得到了广泛关注。但其是为远距离多用户服务的,开发难度大,需要众多辅助技术支持。然而,近距离无线视频通信可以采用较为成熟的技术实现,它可以应用于视频监控中不易连线的部分以及近距离巡视,它不同于3G技术中的视频传输,具有易于开发、传输距离近等特点。要实现无线视频传输,就要应用大压缩比的视频压缩编码满足无线传输速率的苛刻要求,MPEG-4编码是基于图像内容的第二代视频编码方案,并将对象合成的编码方案也结合在标准中,它根据图像的内容将图像分割为不同的视频对象(VO)。在编码过程中,前景和背景对像采用不同的编码策略:前景对像的编码压缩尽可能保留压缩对像的细节和平滑性;对背景视频对像,采用大压缩比的编码策略,而在解码端用其他的背景拼成新的的背景。因此它可以实现大压缩比的视频编码,不仅解决了块效应,同时解决了无线传输时的带宽限制问题,因此MPEG-4被作为无线通信系统中主要的视频编码标准。1 系统硬件总体方案 图1所示为无线视频传输系统框图。采用专用MPEG-4编码器,可以获得良好的性价比,因此采用日本OKI公司的ML86410芯片是较好的MPEG-4视频压缩解决方案;同时采用挪威Nordic公司的nRF24L01和nRF24LU1芯片实现无线传输,它们不仅具有高达2 Mbit·s-1的无线空中速率,而且后者带有增强型8051内核和USB2.0协议的无线Soc芯片,较好地解决了与PC机的连接问题;控制器采用广泛使用的低功耗FPGA来协调控制视频流的无线传输以及对OV7620和ML86410进行控制和模式配置,FPGA准确地逻辑性保证了传输的可靠性。

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从图中可以看出,在视频采集电路中,FPGA是整个系统的核心控制器。它的作用是无线接收配置参数,对图像CMOS传感器和ML86410进行初始化配置;当开始图像采集后,其负责接收MPEG-4视频数据,并进行无线传输。设计重点是实现了视频的无线传输,采用具有nRF24系列芯片,具有2 Mbit·s-1的空中速率;这样的速率对一般视频数据流是不能实现无线传输的,所以要采取具有高压缩率的MPEG-4视频编码,其要求的传输速率较低,当图像分辨率为176×144时,速率为4 800~64 000 bit·s-1。1.1 视频采集模块电路1.1.1 OV7620 OV7620是一种CMOS图像传感器,被广泛应用于网络摄像头、摄像手机等产品中。它是一种CMOS彩色/黑白图像传感器,支持连续和隔行两种扫描方式,VGA和QVGA两种图像格式;最高像素为664×492,帧速率为30 f·s-1;数据输出格式包括YUV、YcrCb和RGB这3种,能够满足一般图像采集系统的要求。OV7620内部具有可编程功能寄存器,设置有上电模式和SCCB编程模式,设计中采用了SCCB编程控制协议,连续扫描,8位YUV数据输出。1.1.2 ML86410压缩芯片 ML86410是日本OKI公司面向监视摄像机、网络摄像机等图像监控设备开发的一种能够实时进行MPEG-4图像压缩(编码)处理的单芯片。以往面向网络监视摄像机的视频编码方式一般采用Motion-JPEG方式,存在着压缩率低的问题。在网络上进行视频传输时,受网络带宽的影响,使得传输图像的尺寸缩小,并带来画质下降和动画图像的帧率降低等限制。于是,OKI采用MPEG-4视频编码国际标准,开发了具有高压缩率的高画质视频MPEG-4编码器芯片ML86410。它采用了独创的专用加速器,无需高速CPU、DSP,与以往方式相比实现了低功耗,并大幅度降低了产品成本。 ML86410由视频接口、MPEG-4编码器、主机接口电路、锁相环PLL和DRAM存储器控制组成。其特性如表1所示。

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