多視頻格式向iidc協(xié)議視頻格式轉(zhuǎn)換的自動控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于視頻處理、圖形圖像領(lǐng)域，具體涉及一種多種視頻格式向IIDC協(xié)議視頻格式轉(zhuǎn)換的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]IIDC是為實(shí)時(shí)視頻傳輸而定的IEEE1394(以下簡稱1394)數(shù)據(jù)格式。
[〇〇〇3]因IIDC支持多種分辨率及幀率，且1394有傳輸速率高，支持熱插拔及支持點(diǎn)到點(diǎn)傳輸，甚至在一個1394系統(tǒng)中，各種速度的設(shè)備可在不影響通訊速度的情況下共存等優(yōu)點(diǎn)，在一些車載、機(jī)載及民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于現(xiàn)有的視覺傳感器輸出視頻協(xié)議及分辨率各異，且傳輸不能組網(wǎng)，不支持熱插拔等，在許多場景下都需將不同的視頻格式轉(zhuǎn)化為IIDC格式的1024X768分辨率、60Hz幀頻的數(shù)據(jù)格式。
[0004]隨著電子技術(shù)，大規(guī)模集成電路的發(fā)展，采用現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FPGA)實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理在可配置性，穩(wěn)定性等方面有著諸多優(yōu)勢。研究基于FPGA的多種視頻格式向符合IIDC視頻格式的自動轉(zhuǎn)換控制方案具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，還未出現(xiàn)多視頻格式向IIDC視頻格式轉(zhuǎn)換的芯片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種基于FPGA的多視頻格式向IIDC協(xié)議視頻格式轉(zhuǎn)換的自動控制系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007]多視頻格式向IIDC協(xié)議視頻格式轉(zhuǎn)換的自動控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：
[0008]協(xié)議檢測模塊，建立有多種視頻協(xié)議數(shù)據(jù)庫，對輸入視頻進(jìn)行比較分析，進(jìn)行匹配；
[0009]視頻采集模塊，采集匹配確定的輸入視頻；
[0010]開關(guān)控制器，以協(xié)議檢測模塊得出的匹配信息作為控制信號，將控制輸出視頻采集模塊發(fā)來的視頻信號；
[〇〇11]視頻數(shù)據(jù)處理模塊，設(shè)置有視頻幀雙緩沖區(qū)，采用乒乓操作的方式對依次存入緩沖區(qū)A和緩沖區(qū)B中視頻數(shù)據(jù)幀進(jìn)行隔行轉(zhuǎn)逐行以及雙線性插值算法，以便將不同的視頻數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)化為IIDC視頻格式的數(shù)據(jù);再將IIDC視頻格式的數(shù)據(jù)按照乒乓操作的方式依次存入緩沖區(qū)C和緩沖區(qū)D;
[0〇12]發(fā)送控制模塊，將緩沖區(qū)C和緩沖區(qū)D中的視頻數(shù)據(jù)按照IIDC視頻格式輸出。
[0013]在以上方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還進(jìn)一步作了如下優(yōu)化：
[〇〇14]協(xié)議檢測模塊中對應(yīng)于多種視頻協(xié)議設(shè)置有相應(yīng)的檢測單元，所述視頻采集模塊中設(shè)置有與這些檢測單元一一對應(yīng)的采集單元；
[0015]輸入視頻的數(shù)據(jù)及控制信號線分別送入各檢測單元，若某種視頻協(xié)議匹配輸入視頻，則對應(yīng)于該種協(xié)議的檢測單元產(chǎn)生高電平使能信號CE，驅(qū)動所述視頻采集模塊中對應(yīng)的采集單元，同時(shí)其他檢測單元產(chǎn)生低電平使其后端對應(yīng)的采集單元處于復(fù)位狀態(tài)。
[0016]各檢測單元通過分析一個完整幀圖像內(nèi)行場同步信號的時(shí)間間隔及消隱區(qū)視頻數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，判定輸入視頻是否屬于某種視頻協(xié)議。
[0017]開關(guān)控制器是一個多路選擇開關(guān)控制器，以各檢測單元輸出的CE為控制信號量，各采集單元采集的視頻數(shù)據(jù)流為輸入，選通CE為高電平對應(yīng)的采集視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行后續(xù)的緩存操作。
[0018]緩沖區(qū)A和緩沖區(qū)B緩存連續(xù)到來的相鄰兩幀圖像的有效像素，對緩沖區(qū)A和緩沖區(qū)B進(jìn)行乒乓操作，將當(dāng)前幀圖像填充到緩沖區(qū)A時(shí)，對緩沖區(qū)B中緩存的上一幀圖像采用隔行轉(zhuǎn)逐行以及雙線性插值算法轉(zhuǎn)化為1024X768分辨率大小，并填充到發(fā)送緩沖區(qū)C中；在下一時(shí)間周期，將下一幀圖像緩存入緩沖區(qū)B而對緩沖區(qū)A中的圖像幀進(jìn)行雙線性插值處理并存入發(fā)送緩沖區(qū)D;最后緩沖區(qū)C和緩沖區(qū)D中的視頻數(shù)據(jù)按照IIDC 1024X768分辨率60Hz幀率視頻格式輸出。
[0019]本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)動態(tài)檢測RawRGB、BT.656、BT.709及SMPTE273等協(xié)議的視頻信號，自動完成視頻處理并統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為符合IIDC協(xié)議的1024X768、幀頻為60Hz視頻信號，視頻轉(zhuǎn)換流暢，輸出清晰穩(wěn)定。具體有以下技術(shù)效果：
[0020]1、充分利用1394總線的特點(diǎn)，利用1394的IIDC數(shù)據(jù)格式傳輸視頻數(shù)據(jù)，可在1個1394系統(tǒng)既傳輸視頻數(shù)據(jù)又傳輸控制，且支持熱插拔。
[0021]2、建立視頻檢測以及采集的IP核，可極大地縮短開發(fā)周期，并可使用在其他項(xiàng)目的開發(fā)中，代碼復(fù)用率很高。
[0022]3、采用現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FPGA)來實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)幀的檢測、匹配、轉(zhuǎn)換以及傳輸，可根據(jù)應(yīng)用對輸入的視頻幀的檢測、采集IP核進(jìn)行裁剪，配置靈活；同時(shí)FPGA設(shè)計(jì)采用并行流水線操作，實(shí)時(shí)性高，視頻轉(zhuǎn)換流暢，圖像輸出清晰；同時(shí)可修改雙線性插值算法，滿足用戶不同分辨率以及不同幀率的需求的簡易定制。
[〇〇23] 4、IIDC視頻傳輸格式不僅應(yīng)用于機(jī)載、車載設(shè)備且在民用領(lǐng)域有著廣泛的廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[〇〇24]圖1為本發(fā)明的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[〇〇25]以下結(jié)合圖1，對本發(fā)明的方案作進(jìn)一步詳述。
[0026]首先，通過建立的多種視頻協(xié)議數(shù)據(jù)庫對輸入的視頻信號進(jìn)行比較分析，匹配;對視頻信號進(jìn)行采集;設(shè)計(jì)了視頻幀雙緩沖區(qū)A和B，采用乒乓操作的方式對緩沖區(qū)中視頻數(shù)據(jù)幀進(jìn)行隔行轉(zhuǎn)逐行以及雙線性插值算法，以便將不同的視頻數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)化為符合IIDC的1024X768，幀頻為60Hz的視頻格式；后將IIDC視頻格式的數(shù)據(jù)按照乒乓操作的方式存入緩沖區(qū)C或D;最后從緩沖區(qū)中把圖像數(shù)據(jù)按照IIDC視頻格式輸出，從而實(shí)現(xiàn)了到IIDC視頻格式1024X768分辨率，幀頻為60Hz的轉(zhuǎn)換。
[〇〇27] 實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)具體如下：
[〇〇28] a.設(shè)計(jì)針對各種常用視頻協(xié)議（包括RawRGB、BT.656、BT.709及SMPTE273)的檢測模塊，檢測模塊通過分析一個完整幀圖像內(nèi)行場同步信號的時(shí)間間隔及消隱區(qū)視頻數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，判定輸入視頻是否屬于該種協(xié)議；
[0029]b.將輸入視頻的數(shù)據(jù)及控制信號線(HS、VS和DE)分別送入各視頻協(xié)議檢測模塊，若某種協(xié)議匹配輸入視頻，則該種協(xié)議的檢測模塊產(chǎn)生高電平使能信號CE，驅(qū)動其對應(yīng)的采集模塊，同時(shí)其他協(xié)議檢測模塊產(chǎn)生低電平使其后端處對應(yīng)的視頻采集模塊處于復(fù)位狀態(tài)；
[0030]c.設(shè)計(jì)一個多路選擇開關(guān)控制器，以各視頻協(xié)議檢測模塊輸出的CE為控制信號量，各視頻協(xié)議采集模塊采集的視頻數(shù)據(jù)流為輸入，選通CE為高電平對應(yīng)的采集視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行后續(xù)的緩存及縮放處理操作；
[0031]d.設(shè)計(jì)雙緩沖區(qū)A和B，緩存連續(xù)到來的相鄰兩幀圖像的有效像素，對緩沖區(qū)A和B進(jìn)行乒乓操作，將當(dāng)前幀圖像填充到緩沖區(qū)A時(shí)，對B中緩存的上一幀圖像采用隔行轉(zhuǎn)逐行以及雙線性插值算法轉(zhuǎn)化為1024X768分辨率大小，并填充到發(fā)送緩沖區(qū)C中；在下一時(shí)間周期，將下一幀圖像緩存入緩沖區(qū)B而對緩沖區(qū)A中的圖像幀進(jìn)行雙線性插值處理并存入發(fā)送緩沖區(qū)D;
[〇〇32] e.最后雙緩沖區(qū)中C和D中的視頻數(shù)據(jù)按照IIDC 1024X768分辨率60Hz幀率視頻格式輸出，從而實(shí)現(xiàn)輸入視頻到IIDC視頻格式的1024X768分辨率60Hz的轉(zhuǎn)換。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.多視頻格式向IIDC協(xié)議視頻格式轉(zhuǎn)換的自動控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：協(xié)議檢測模塊，建立有多種視頻協(xié)議數(shù)據(jù)庫，對輸入視頻進(jìn)行比較分析，進(jìn)行匹配；視頻采集模塊，采集匹配確定的輸入視頻；開關(guān)控制器，以協(xié)議檢測模塊得出的匹配信息作為控制信號，將控制輸出視頻采集模塊發(fā)來的視頻信號；視頻數(shù)據(jù)處理模塊，設(shè)置有視頻幀雙緩沖區(qū)，采用乒乓操作的方式對依次存入緩沖區(qū)A和緩沖區(qū)B中視頻數(shù)據(jù)幀進(jìn)行隔行轉(zhuǎn)逐行以及雙線性插值算法，以便將不同的視頻數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)化為IIDC視頻格式的數(shù)據(jù);再將IIDC視頻格式的數(shù)據(jù)按照乒乓操作的方式依次存入緩沖區(qū)C和緩沖區(qū)D;發(fā)送控制模塊，將緩沖區(qū)C和緩沖區(qū)D中的視頻數(shù)據(jù)按照IIDC視頻格式輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述協(xié)議檢測模塊中對應(yīng)于多種視頻協(xié)議設(shè)置有相應(yīng)的檢測單元，所述視頻采集模塊中設(shè)置有與這些檢測單元一一對應(yīng)的采集單元；輸入視頻的數(shù)據(jù)及控制信號線分別送入各檢測單元，若某種視頻協(xié)議匹配輸入視頻，則對應(yīng)于該種協(xié)議的檢測單元產(chǎn)生高電平使能信號CE，驅(qū)動所述視頻采集模塊中對應(yīng)的采集單元，同時(shí)其他檢測單元產(chǎn)生低電平使其后端對應(yīng)的采集單元處于復(fù)位狀態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述各檢測單元通過分析一個完整幀圖像內(nèi)行場同步信號的時(shí)間間隔及消隱區(qū)視頻數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，判定輸入視頻是否屬于某種視頻協(xié)議。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述開關(guān)控制器是一個多路選擇開關(guān)控制器，以各檢測單元輸出的CE為控制信號量，各采集單元采集的視頻數(shù)據(jù)流為輸入，選通CE為高電平對應(yīng)的采集視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行后續(xù)的緩存操作。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動控制系統(tǒng)，其特征在于:緩沖區(qū)A和緩沖區(qū)B緩存連續(xù)到來的相鄰兩幀圖像的有效像素，對緩沖區(qū)A和緩沖區(qū)B進(jìn)行乒乓操作，將當(dāng)前幀圖像填充到緩沖區(qū)A時(shí)，對緩沖區(qū)B中緩存的上一幀圖像采用隔行轉(zhuǎn)逐行以及雙線性插值算法轉(zhuǎn)化為1024X768分辨率大小，并填充到發(fā)送緩沖區(qū)C中；在下一時(shí)間周期，將下一幀圖像緩存入緩沖區(qū)B而對緩沖區(qū)A中的圖像幀進(jìn)行雙線性插值處理并存入發(fā)送緩沖區(qū)D;最后緩沖區(qū)C和緩沖區(qū)D中的視頻數(shù)據(jù)按照IIDC 1024X768分辨率60Hz幀率視頻格式輸出。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于FPGA的多視頻格式向IIDC協(xié)議視頻格式轉(zhuǎn)換的自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)中，設(shè)置有對應(yīng)于多種視頻協(xié)議設(shè)置有相應(yīng)的檢測單元，輸入視頻的數(shù)據(jù)及控制信號線分別送入各檢測單元，若某種視頻協(xié)議匹配輸入視頻，則對應(yīng)于該種協(xié)議的檢測單元產(chǎn)生高電平使能信號CE，驅(qū)動對應(yīng)的采集單元，同時(shí)其他檢測單元產(chǎn)生低電平使其后端對應(yīng)的采集單元處于復(fù)位狀態(tài)；多路選擇開關(guān)控制器，以各檢測單元輸出的CE為控制信號量，各采集單元采集的視頻數(shù)據(jù)流為輸入，選通CE為高電平對應(yīng)的采集視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行后續(xù)的緩存及縮放處理操作，將不同的視頻數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)化為IIDC視頻格式的數(shù)據(jù)。
【IPC分類】H04N21/4363, H04N5/262
【公開號】CN105430297
【申請?zhí)枴緾N201510924318
【發(fā)明人】封安, 姚彬, 竇愛萍, 劉金學(xué), 陳亮, 楊敬寶
【申請人】中國航空工業(yè)集團(tuán)公司西安航空計(jì)算技術(shù)研究所
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月11日