一种基于块匹配算法的SAD运算加速器

基于块匹配算法的运动估计是图像和视频应用中的关键技术。SAD运算是运动估计中最主要的运算形式,具有极高的计算复杂度和传输带宽需求。本文提出了一种可配置的SAD运算加速器结构,采用一个16×1规模的PE阵列和一个加法树结构加速SAD运算的执行。本文将PE阵列和加法树结构的流水线进行细致划分,有效提高了工作频率。加速器采用DMA事件机制,大部分的数据传输可以与SAD计算并行进行,减少了数据传输延迟引起的性能下降。实验结果显示,搜索16×16大小的搜索窗口,本文结构只需要4102个周期。基于SMIC0.13μm的CMOS标准单元工艺对本文结构进行综合,最高工作频率可达到750MHz,面积约为16.8k门和3.5KB的片上存储器。     

适用于AVS的高性能整像素运动估计硬件设计

提出了一种适用于AVS的高性能整像素运动估计的硬件设计。该设计采用了二维内置SAD加法树计算阵列结构,通过合理的安排片上存储,极大地降低了I/O带宽;运用了加1电路选择进位加法器,进一步缩小了结构面积,提高了处理速度。实验表明,使用SMIC 0.18μm CMOS工艺库在250 MHz频率下综合,所提出的结构只需102 K门,满足对AVS高清视频实时处理的要求。     

基于FPGA的全搜索运动估计硬件电路设计

设计了一种分层的二维阵列全搜索运动估计硬件电路。与传统的二维阵列全搜索运动估计电路相比,它在处理单元(PE)的并行结构设计以及存储器设计方面作出了改进,节约了硬件资源和编码时间。根据各模块的时序关系合理安排并行流水线结构,采用一列像素并行处理,实现了运动估计实时编码。     

具有高效缓冲策略的运动估计阵列处理器结构

基于改进的线性处理器阵列,提出了一种用于全搜索运动估计的阵列处理器结构,它可以并行执行运算而只要求串行的数据输入.分析表明这种结构不仅执行效率高,而且内部缓冲区很小.由于其简单的结构和规则的数据流,它可以方便地在FPGA器件中实现,用作实时编码器的协处理器.     

可重构密码协处理器的概念及其设计原理

提出了可重构密码协处理器的概念并论述了其设计原理。所谓可重构密码协处理器实际上是一个其内部逻辑电路结构和功能可被灵活改变的密码处理单元,它能够在主处理器的控制和驱动下灵活、快速地实现多种不同的密码操作,以便适应不同密码算法的需求。基于可重构密码协处理器的可重构密码系统具有灵活、快速、安全的特点,在保密通讯和网络安全等领域中具有良好的应用前景。     

Brent-Luk脉动阵列的一种仿真方法

在阵列算法提高处理速度问题的研究中,针对实现大规模Brent-Luk(BL)特征值分解脉动阵列需要的逻辑资源过多的问题,提出了阵列的一种仿真方法.使用较小的阵列仿真大规模BL阵列的功能从而节省逻辑资源.仿真阵列与BL阵列的结构相似,处理单元间的互连与原BL阵列的规模无关,而且处理单元间的数据交换简单,减少了数据交换,在逻辑资源限定的情况下,可实现仿真阵列的加速,并进行仿真计算.结果表明,仿真方法可高效地实现BL阵列的处理速度.     

网络处理器中协处理器设计方法研究及实现

随着深亚微米工艺的迅速发展,现代网络处理器芯片广泛采用MPSoC体系结构实现。针对网络处理器中协处理器的特点,本文研究了其设计方法,提出了三种多个处理单元间的协处理器共享机制,而后在基于NiosⅡ软核的网络处理器中实现了多种协处理器结构,以支持不同的设计需求。     

SYSTOLIC计算

SYSTOLIC概念在70年代末,Kung提出了一个新的非冯式体系结构,称为SYSTOLIC结构[l,“J。这种计算结构对于规整的算法,能获得极高的吞吐率。其特点是:大量的处理单元互连成阵列(因而人们通常称SYS-TOLIC结构为SYSTOLIC阵列),只有周边处理单元能访问存储器,数据从周边处理单元输人,     

矩阵乘协处理器上BLAS level-3运算的设计

BLAS level 3运算的计算复杂度较高,其往往成为应用的性能瓶颈。采用线性阵列结构的矩阵乘协处理器可实现高性能、高效的矩阵乘运算。在矩阵乘协处理器上高效实现BLAS level 3运算,对大规模科学与工程仿真应用的计算加速至关重要。以矩阵乘为核心运算,结合线性阵列的结构特点,提出了矩阵乘协处理器上BLAS level 3运算的设计,并构建了相应的性能分析模型。实验结果表明,矩阵乘协处理器上SYMM、SYRK和TRMM运算的计算效率分别达到了99%,98%和80%,与SW26010和NVIDIA V100 GPU上矩阵运算的计算效率相比,最高提升了31%。     

一个进位保留加法阵列的HDL代码生成器

多加数的加法器是FPGA的一个比较常见的应用。仿真对比了其三种实现方案的性能和所消耗资源,得出进位保留加法阵列是首选方案。针对进位保留加法阵列实现的复杂性给出了一个加法阵列的代码生成器,极大地简化了加法阵列的设计工作。     

新一代视频编码标准H．26L及其特性分析

H.26L标准是ITU-T视频编码专家组(VCEG)和ISO/IE MPEG委员会正在制定的用于视频通信的新一代视频编码标准,其设计目的是对多种图象信源实现低比特率、实时和低延迟的视频编码.H.26L采用简单有效的块处理的实现途径,获得的编码效率大大优于现有标准.在继承现有视频标准分块变换、运动估计/补偿、量化和熵编码等成熟技术的基础上,H.26L采用了多种新技术,保证了编码的有效性.在介绍H.26L标准的基础上,对运动补偿中不同的块大小的组合方式、不同的亚像元补偿精度以及两种熵编码方法进行了实验分析.实验结果表明,综合考虑压缩比、PSNR和编、解码器复杂度,对于通常视频内容,选择8×8及更大的分块模式、1/4像素运动补偿精度和通用变长编码,能够获得最经济的压缩效果.     

基于HEXBS算法的运动估计器的设计

运动估计是视频压缩中最重要的环节。文中讨论了运动估计的基本原理,深入分析了HEXBS搜索算法及其特点与设计难点,设计了一种满足MPEG-4 SP@L1标准的全并行结构的高速运动估计电路,并通过FPGA验证,系统时钟频率达到30MHz,性能达到了实时编码的要求。     

Efficient motion vector recovery algorithm for H.264 based on a polynomial model

In this paper, we propose an efficient motion vector recovery algorithm for the new coding standard H.264, which is based on a polynomial model. To achieve better coding efficiency, the motion estimation scheme used in H.264 is different from previous coding standards. In H.264, a 16/spl times/16 macroblock can be divided into different block shapes for motion estimation. Each macroblock contains more motion vectors than previous coding standards. For nature video, the blocks within a small area likely belong to the same object, hence the motion vectors of neighboring blocks are highly correlated. Based on the correlation of neighboring motion vectors, we can use the motion vectors that are adjacent to the lost motion vectors to constitute a polynomial model, which can describe the change tendency of motion vectors within a small area. Through this model, the lost motion vectors can be predicted and the lost macroblocks can be reconstructed. Different video sequences are used to test the performance of proposed method. The simulation results show that the quality of corrupted video can be obviously improved by proposed algorithm.     

一种频域块匹配+预判全零系数的运动估计算法

用 H.2 63标准对低码率图像编码时 ,编码器的复杂性主要取决于运动估计、离散余弦变换等运算 ,为了减少编码器的运算量、提高编码速度 ,提出一种有效的频域块匹配 +预判全零系数的运动估计算法。这种算法充分利用离散余弦变换的特点 ,在频域内使用块匹配法进行运动估计 ,并将预判全零系数和运动搜索相结合。实验表明该算法不仅可以有效地提高编码速度 ,而且可以较好地保持 H.2 63高压缩比及运动图像的质量等特性。本文用该算法研制了甚低码率视频编码器的软件 ,该软件编码器可以在 PSTN上实现实时编解码 ,具有较大的使用价值。     

面向视频会议的运动估计快速算法

针对H.264/AVC视频压缩算法中运动估计模块计算复杂度高的问题,提出了一种基于积分图像的运动估计快速算法.算法通过对单元块进行预计算求和,在块匹配运算时使用单元块级绝对差值.该算法能够在保证视频编码质量的前提下,大幅度提高运动估计模块的计算效率.算法适用于视频会议等要求视频实时压缩的应用.     

一种基于H.264的可变块快速运动估计算法

H.264是最新的视频编码标准,它相对于以前的视频编码标准在编码效率上有了巨大的提高。高编码效率得益于采用了一系列新的编码技术,这也导致了较高的计算复杂度。H.264运用了可变块运动估计方法,这也是H.264编码过程中最耗时的模块。提出了一种基于H.264的可变块快速运动估计算法。该算法基于以下3种策略:静止块的预测、非静止块的预测搜索和合并过程中的自适应精细搜索。试验结果证明,该算法能够将计算复杂度降低到快速全搜索运动估计算法的3%,而PSNR和码率几乎与快速全搜索算法得到的结果相当。     

基于H.264的复杂度-失真最优的运动估计算法

为了满足嵌入式、移动设备的实时视频编码应用，提出一种可分级的复杂度-失真最优的运动估计算法，通过调整复杂度控制参数来实现视频编码器计算复杂度的可分级性，确保视频质量达到最优，在编码效率最高和失真最小间取得相对最佳平衡。实验结果表明，随着处理器计算能力的变化，该算法能自动调整编码器的计算复杂度，大大减少运动估计的运算量，同时图像质量和码率变化不大。     

一种适于实时应用的快速有效的自适应运动估计算法

运动估计是视频编码系统的关键部分,同时也是整个视频编码器中计算量最大的部分,运动估计性能的优劣直接影响到整个视频编码器的运行效率和整个视频序列的重构质量。该文提出了一种适用于实时应用的快速自适应运动估计算法,该算法首先利用运动矢量时空域的相关性预测初始运动矢量,然后对不同运动程度的图像块进行不同大小的菱形搜索,同时采用了高效的提前截止准则。实验结果表明,对于各种不同运动程度的视频序列,该文算法都可以获得和全搜索法基本相同的图像质量,同时可以节省超过99%的计算量,该文算法在搜索速度和搜索精度两方面比快速算法中性能突出的菱形搜索具有更大的优势,更适合实时应用。     

H.264帧间预测快速算法

帧间预测是实时视频编解码技术的研究重点,高精度的匹配和补偿可以减少帧间预测误差,提高视频图像的压缩效果．为了降低在视频编码标准H．264中帧间预测的高计算复杂度问题,提出一种帧间预测快速算法．该算法在利用运动矢量的时空相关性对最优匹配点位置进行预测的基础上,依次进行“十”字形分布的五点搜索和九点均布的矩形搜索;并在搜索过程中引入根据最优点和次优点界定搜索方向、搜索窗口自适应伸缩和中途截止等多种优化策略,以提高整像素块匹配的搜索速度．实验结果表明,与全搜索算法相比,文中算法在不降低搜索精度的情况下,其运动估计速度约为全搜索算法的12倍;与UMHexagonS算法相比,在重建图像质量和码率接近的情况下,速度提高了1．87倍．     

Optimization of Motion Estimation Algorithm Based on FPGA Hardware System and Video Tracking

Motion Estimation (ME) is a computationally expensive step in video tracking. A thorough search technique produces the best execution time and the best accuracy. Computational burden, many fast search algorithms limit and report the number of places to search. Motion estimation, analysis of image sequences, computer vision, tracking a target, and is a critical process in a wide range of fields and applications such as video coding. Precision motion estimation lowers significantly bit rate, but can require a complexity of higher computational. This is different reference frames, sub-pixel estimation, and video compression standards, including techniques such as variable block size, MPEG, especially true for a new generation. Only the motion estimation in H.261 is limited to an integer pixel accuracy, rather than the pixel grid, not in the object is often located, move to move between pixels. The system proposed in the motion vector optimization motion estimation (OME) pixel accuracy. By estimating the amount of displacement at a finer resolution, improve prediction, it can expect better performance than motion estimation using an integer pixel precision. Optimization motion estimation (OME) and the compensation method is very similar to that employed in other standards. The main is that block-based motion estimation and compensation is suitable for optimization structures in MPEG-4. Motion estimation (ME) is one of the most computationally-intensive companies in the video compression technology. Video compression algorithm, MPEG1, MPEG4, such as H.261 and H.264, a lot of the standard used. Improved compression performance. Energy effective motion estimation technique is reduced to the rest of the frame involved in motion compensation.