Design of FPGA Camera Module with AVB based Multi-viewer for Bus-safety

In this paper, we proposed a multi-viewer system with multiple HD cameras based AVB(Audio Video Bridge) ethernet cable using IP networking, and FPGA(Xilinx Zynq 702) for bus safety systems. This AVB (IEEE802.1BA) system can be designed for the low latency based on FPGA, and transmit real-time with HD video and audio signals in a vehicle network. The proposed multi-viewer platform can multiplex H.264 video signals from 4 wide-angle HD cameras with existed ethernet 1Gbps. and 2-wire 100Mbps cables. The design of Zynq 702 based low latency to H.264 AVC CODEC was proposed for the minimization of time-delay in the HD video transmission of car area network, too. And the performance of PSNR(Peak Signal-to-noise-ratio) was analyzed with the reference model JM for encoding and decoding results in H.264 AVC CODEC. These PSNR values can be confirmed according the theoretical and HW result from the signal of H.264 AVC CODEC based on Zynq 702 the multi-viewer with multiple cameras. As a result, proposed AVB multi-viewer platform with multiple cameras can be used for the surveillance of audio and video around a bus for the safety due to the low latency of H.264 AVC CODEC design.

AVB 기반의 버스안전용 멀티뷰어의 FPGA 카메라모듈 설계

본 논문에서는 버스안전을 위한 다중 HD 카메라 기반의 IP통신망 AVB(Audio Video Bridge) 이더넷 케이블을 연동한 FPGA(Xilinx Zynq702)로 멀티뷰어 플랫폼을 제안하였다. 이러한 AVB(IEEE802.1BA) 시스템은 차량용 네트워크에서 다중 HD 비디오와 오디오 디지털 신호의 실시간 전송이 가능하다. 제안한 멀티뷰어 플랫폼은 기존 이더넷 케이블 1Gbps전송과 2-선 100Mbps 스트림 전송방식을 통해 4개의 초광각 HD 카메라로 부터 H.264 비디오 신호를 다중화하기 위한 지연속도의 개선을 위해 FPGA로 설계하였다. 아울러, 차량용 HD 동영상 전송망에서 시간지연을 최소화하기 위한 AVB 플랫폼은 Zynq 702기반의 H.264 AVC 저지연 코덱의 설계 방안을 제안하였다. 이러한 H.264 AVC 코덱의 부호화/복호화 결과확인을 위해 JM 모델을 참조한 PSNR(Peak Signal-to-noise-ratio)을 분석하였다. 설계한 Zynq 702기반의 H.264 AVC CODEC은 다중 HD 카메라의 다중뷰어 동영상 손실 압축에서 화질 손실에 대한 PSNR은 이론 값과 유사한 HW 결과 값을 확인하였다. 이로서 제안한 AVB기반의 다중 HD 카메라 연동형 멀티뷰어 플랫폼은 H.264 AVC CODEC의 저지연 특성이 차량용 특성에 만족함으로서 버스안전을 위한 주변의 오디오와 비디오 영상감시가 가능할 것이다.