浅析数字高清视频处理综合设计

代文承

摘要：现今，数字高清视频信号普及领域逐渐扩大，高清数字视频为应用行业带来优质体验的同时，存在带宽高、数据吞吐量大等现实问题，基于此，应与时俱进的创新图像系统设计方法，运用先进技术提高数字高清视频信号的稳定性。本文首先进行必要性分析，然后具体介绍视频处理设计中嵌入式技术应用的意义，最后重点探究新时期数字高清视频处理综合设计及实现。

关键词：高清视频;视频处理;设计探究

随着时代的不断发展，视频处理手段以及设计要求相应提高，要想取得数字高清视频处理设计的良好效果，务必探索最新设计思路，并应用先进技术。这不仅符合新时期社会发展要求，而且还能深化信息行业改革，为相关行业发展提供动力。可见，该论题探究具有理论补充、实践指导作用，希望同行能够从中有所收获。

1 必要性分析

科技水平提高的同时，视频发展阶段日渐细化，并且视频数字化趋势日益显著。现下，数字高清视频功能不断丰富，视频处理系统兼容效果相应优化，进而能够满足使用者在高清晰度、快速处理等方面的需要。简言之，数字高清视频处理系统与时代发展保持同步。然而数字高清视频处理阶段，需客观处理高数据率、深层次开发、负载清除等问题，由于处理时间有限，因此，应积极探索满足使用要求、迎合处理需要的综合处理平台。在此期间，合理设计视频接口硬件和视频接口软件，掌握图像压缩与处理最佳方式，确保数字高清视频信号在多领域应用。可见，高清视频处理综合设计工作刻不容缓，对于设计工作者来讲，应集思广益，为视频处理综合设计工作提出合理化建议，并作出积极贡献。

2 新时期数字高清视频处理综合设计

数字高清视频处理综合设计，主要围绕视频接口硬件、视频接口软件、图像压缩与处理这三方面详细设计，并针对各项设计内容进行实践分析，以此检验设计内容的合理性，并为设计实践提供切实可行的指导。

2.1 视频接口硬件

视频图像综合处理的过程中，主要借助DSP 处理器模块和FPGA 接口模块完成综合处理目标。设计工作开展前，应具体掌握硬件功能，如视频数字化模拟、高清视频图像缓存及预处理、数字图像系统平台构建。同时，合理设计系统方案，确保硬件设计工作在系统方案的指导下有序开展，从而提高视频接口硬件的实效性。设计活动组织时，借助视频解码芯片ADV7188完成PAL 制式解码任务，优选适合的输入模式，将数字视频信号、控制信号有序置于FPGA;针对视频信号处理时，为合理控制数据速率，应借助LMH0341对其进行串/ 并转换，最终成功设计HD-SDI 接口，确保数字高清视频信号常规处理。DSP 处理器模块设计时，应明确该处理器处理对象—高清图像，并了解DSP 处理器运行特点，根据数字高清视频处理系统使用需要，优选高性能DSP 处理器—TMS320C6416T-1000。FPGA 接口模块设计时，应合理控制接口数量，并根据信号及数据处理需要，适当配置RAM 资源。最后统一整理上述视频接口硬件设计资料，有依据的制作综合处理模块硬件框图。

2.2 视频接口软件

现下，数字视频标准不断细分，较常见的视频标准主要有BT601、BT656、SMPTE259、SMPTE292、SMPTE274 等，不同标准的实现要求各异，这在系统实现阶段应格外注意。数字高清视频接口软件设计的过程中，为实现视频图像有效数据获取这一目标，遵循串并转换→干扰码清除→状态机识别→图像数据提取这一流程。其中，高速收发器作为模块化通信技术的一种，支持多种搭配形式，从而实现协议信号收发、数据还原、信号恢复等目标。当前，FPGA 具备高速收发器硬核集成功能。有效数据抽取方案制定的过程中，SMPTE292、SMPTE274在其中起到重要的辅助作用，通过解扰码和解串行等针对性处理，来获取有效图像数据，并保证数字高清视频处理系统性能。抽取状态机设计阶段，应遵循高清图像有效数据抽取流程，根据行/ 场状态机判定结果最终顺利抽取有效图像数据，在此期间，行/ 场状态机应协调配合，直到完成HD-SDI 数据流时序调整，以及有效图像数据抽取目的。为检测上述数字高清图像获取结果，通过串并转换、FPGA 校验，最终获取灰度图像数据，在这一过程中，图像获取速率与图像源速率应保持同步状态，均为25帧/s[3]。

2.3 图像压缩与处理

图像压缩、处理的过程中，既要分析图像大小、类型、缓存、分辨率，又要具体掌握视频帧速率。在此期间，准确计算数字高清图像数据速率，根据数据源、总线接口数据率合理制定乒乓缓存方案，确保设计完成的乒乓缓冲区具有高速率、大容量等优势，同时，具体规定灰度图像、真彩图像的幀容量。图像数据缓存后，DSP 针对图像数据有序读取、高效处理，并借助库函数完成单帧图像类型划分任务，直观展示各单帧图像参数。图像人工智能应用实践中最为常见的优化设计技术，尤其遗传算法已经在相关领域中得到了相对广泛的应用，对此需摆正认识。已有的案例证明，通过CAD 技术可以降低产品设计的难度，并缩短新产品的研发周期。而在人工智能技术的辅助下，CAD 技术可以与当前的时代需求实现更加紧密的结合，这方面的改革有助于提高产品的性能及生产效率。

3 结束语

人工智能技术在电气自动化控制中的应用能够产生一系列“连锁反应”，它既可以提高该技术在相关行业领域中的实践应用水平，又可以为电气自动化控制技术的发展指明方向。人工智能是一项内容复杂、涉及面广的技术，尤其对其理论和实践应用等问题的研究仍在稳步推进之中，所以在人工智能应用于电气自动化控制问题理论研究不够深入的前提下提高其应有水平也就成为了我们必须要审慎对待的命题。再者，当前电气自动化控制系统中也存在着一些矛盾和问题，未来我们需要进一步推进相关工作的研究实践，确保人工智能可以在电气自动化控制领域中发挥出应有的作用，上文中笔者对此类问题进行了分析探究。

参考文献：

[1]陈齐，马禄彬.试论人工智能在电气自动控制中的应用[J].山东工业技术，2019（13）：145.

[2]李泳霄，易义宁，周泉锦.如何利用人工智能技术开展电气自动化控制[J].科技风，2019（12）：84+87.

[3]王海月.人工智能技术在电气自动化控制中的应用思考[J].农业技术与装备，2018（07）：80+82.

[4]任昊翔.关于对电气自动化控制中人工智能技术应用的思考[J].现代经济信息，2019（03）：376-377.

（作者单位：武汉大学信息管理学院）