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H.264是ITU-T的视频编码专家组（VCEG）和ISO/IEC的活动图像编码专家组（MPEG）共同开发的新一代视频压缩编码标准。新标准采用了一系列先进的编码技术，包括空间域的帧内预测、多参考帧帧间预测、1/4像素精度运动估计、4×4整数变换和基于上下文的熵编码等。这些新编码技术使得H.264具有高压缩比、高图像质量、良好的网络适应性等优点，在数字电视、视频实时通信、网络视频流媒体传输等多个方面的应用越来越广泛。然而，H.264极高的运算复杂度对硬件的实现提出了挑战。FPGA既继承了ASIC的大规模、高集成度、高可靠性的优点，又克服了ASIC设计周期长、投资大、灵活性差的缺点，是视频编解码系统开发的重要平台。论文在深入研究H.264编码算法的基础上，采用Actel公司的CoreMP7开发板，设计了基于FPGA的视频采集与H.264编码系统。分析并提出了编码的详细流程。完成了视频采集与编码各主要功能模块的硬件设计，并对部分模块进行了FPGA实现和功能仿真。论文工作主要包括以下几个方面：1、设计了视频采集与编码的系统结构。基于OV7670数字图像传感芯片，设计了视频采集的流程与硬件结构。2、详细阐述了帧内预测编码技术，设计了所有预测模式通用的处理单元（PE）和并行式的帧内预测模块硬件结构，充分利用了FPGA的并行处理能力。3、详细阐述了帧间预测编码技术，重点研究了运动估计的UMHexagonS算法，并从多个方面对算法进行了改进，改进的算法比原算法节省了7%~14%的运动估计时间。同时，设计了基于改进UMHexagonS算法的运动估计器。4、对整数DCT变换与反变换、Hadamard变换与反变换以及各种类型残差数据对应的量化与反量化过程进行了研究，设计并实现了各自的硬件结构，在ModelSim中对电路模块进行了功能仿真。5、详细介绍了熵编码原理，设计了Exp-Golomb编码和CAVLC编码的流程和硬件结构，并进行了FPGA实现，对编码的总体及内部各重要模块进行了功能仿真。