Research on FPGA implementation of network video surveillance based on H264.rar

With the development of science and technology and the improvement of public security requirements, video surveillance systems are increasingly used in industrial production, daily life, security and military. The network video surveillance system is realized by using FPGA-based SOPC technology, H. 264 compression coding technology and network transmission control technology. It has outstanding advantages in stability, function, cost and scalability, and has important academic and practical significance. The network video surveillance system designed in this project consists of an embedded image server with Nios Ⅱ as the core, related network equipment and several PC clients. The embedded image server collects images in real time, compresses them using the H. 264 encoding algorithm, and continuously monitors the network. The PC client can remotely access the server through the network, receive the encoded data, reconstruct the image using the H. 264 decoding algorithm and display it in real time, so that the monitoring personnel can effectively grasp the on-site situation. In the design stage of the embedded image server, this paper first selects the chip and the development platform. Then the image acquisition subsystem is constructed, and the image acquisition user-defined module is designed using the double-buffer ping-pong exchange method. Then, a SOPC system with dual Nios Ⅱ architecture was designed, and the solutions for customized connection, memory chip sharing, data movement, communication and mutual exclusion in dual soft-core design were explained. At the same time, the design of the network server was completed, and μC/OS-Ⅱ was used for multi-task management and scheduling. The design and implementation of the H. 264 video compression codec algorithm is the focus of this article. In this article, the H. 264 standard is first analyzed and the codec structure is planned. Then, a 16×16 intra-frame prediction algorithm is designed, and a macroblock scanning method is designed, using a two-decision strategy for prediction mode selection. Then a 4×4 sub-block scanning method is designed, and the integer transform and quantization algorithm program is written. Entropy coding adopts a combination of Exp-Golomb coding and CAVLC. For the non-zero coefficient value coding sub-algorithm except the trailing coefficient, a coding method based on representation range discrimination is implemented. Finally, the code stream composition format for network transmission is designed, and the corresponding decoding algorithm is designed for the coding algorithm. VC++ is used to complete the algorithm verification, and tests are carried out to observe the changes in compression rate and distortion under different parameters. After the algorithm verification is completed, this paper designs the PC client to enable it to have the functions of remote access, H. 264 decoding and real-time display. At the same time, the H. 264 encoding algorithm program is transplanted to NiosⅡ, and the embedded image server and several clients are connected to the network for joint debugging to build a complete network video monitoring system. The experimental results show that the video compression rate of this system is high and the monitoring image quality is good, which fully proves the successful design of the system hardware and software and image encoding and decoding algorithm. This system has the advantages of low cost, good scalability and wide application range, and has a very broad development prospect.