多视频格式向iidc协议视频格式转换的自动控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于视频处理、图形图像领域，具体涉及一种多种视频格式向IIDC协议视频格式转换的控制系统。
【背景技术】
[0002]IIDC是为实时视频传输而定的IEEE1394(以下简称1394)数据格式。
[〇〇〇3]因IIDC支持多种分辨率及帧率，且1394有传输速率高，支持热插拔及支持点到点传输，甚至在一个1394系统中，各种速度的设备可在不影响通讯速度的情况下共存等优点，在一些车载、机载及民用领域有着广泛的应用。由于现有的视觉传感器输出视频协议及分辨率各异，且传输不能组网，不支持热插拔等，在许多场景下都需将不同的视频格式转化为IIDC格式的1024X768分辨率、60Hz帧频的数据格式。
[0004]随着电子技术，大规模集成电路的发展，采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现数字信号处理在可配置性，稳定性等方面有着诸多优势。研究基于FPGA的多种视频格式向符合IIDC视频格式的自动转换控制方案具有广阔的应用前景。目前，还未出现多视频格式向IIDC视频格式转换的芯片。
【发明内容】
[0005]本发明提出一种基于FPGA的多视频格式向IIDC协议视频格式转换的自动控制系统。
[0006]本发明的技术方案如下：
[0007]多视频格式向IIDC协议视频格式转换的自动控制系统，其特征在于，包括：
[0008]协议检测模块，建立有多种视频协议数据库，对输入视频进行比较分析，进行匹配；
[0009]视频采集模块，采集匹配确定的输入视频；
[0010]开关控制器，以协议检测模块得出的匹配信息作为控制信号，将控制输出视频采集模块发来的视频信号；
[〇〇11]视频数据处理模块，设置有视频帧双缓冲区，采用乒乓操作的方式对依次存入缓冲区A和缓冲区B中视频数据帧进行隔行转逐行以及双线性插值算法，以便将不同的视频数据帧转化为IIDC视频格式的数据;再将IIDC视频格式的数据按照乒乓操作的方式依次存入缓冲区C和缓冲区D;
[0〇12]发送控制模块，将缓冲区C和缓冲区D中的视频数据按照IIDC视频格式输出。
[0013]在以上方案的基础上，本发明还进一步作了如下优化：
[〇〇14]协议检测模块中对应于多种视频协议设置有相应的检测单元，所述视频采集模块中设置有与这些检测单元一一对应的采集单元；
[0015]输入视频的数据及控制信号线分别送入各检测单元，若某种视频协议匹配输入视频，则对应于该种协议的检测单元产生高电平使能信号CE，驱动所述视频采集模块中对应的采集单元，同时其他检测单元产生低电平使其后端对应的采集单元处于复位状态。
[0016]各检测单元通过分析一个完整帧图像内行场同步信号的时间间隔及消隐区视频数据的变化规律，判定输入视频是否属于某种视频协议。
[0017]开关控制器是一个多路选择开关控制器，以各检测单元输出的CE为控制信号量，各采集单元采集的视频数据流为输入，选通CE为高电平对应的采集视频数据流进行后续的缓存操作。
[0018]缓冲区A和缓冲区B缓存连续到来的相邻两帧图像的有效像素，对缓冲区A和缓冲区B进行乒乓操作，将当前帧图像填充到缓冲区A时，对缓冲区B中缓存的上一帧图像采用隔行转逐行以及双线性插值算法转化为1024X768分辨率大小，并填充到发送缓冲区C中；在下一时间周期，将下一帧图像缓存入缓冲区B而对缓冲区A中的图像帧进行双线性插值处理并存入发送缓冲区D;最后缓冲区C和缓冲区D中的视频数据按照IIDC 1024X768分辨率60Hz帧率视频格式输出。
[0019]本发明能够实时动态检测RawRGB、BT.656、BT.709及SMPTE273等协议的视频信号，自动完成视频处理并统一转换为符合IIDC协议的1024X768、帧频为60Hz视频信号，视频转换流畅，输出清晰稳定。具体有以下技术效果：
[0020]1、充分利用1394总线的特点，利用1394的IIDC数据格式传输视频数据，可在1个1394系统既传输视频数据又传输控制，且支持热插拔。
[0021]2、建立视频检测以及采集的IP核，可极大地缩短开发周期，并可使用在其他项目的开发中，代码复用率很高。
[0022]3、采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)来实现视频数据帧的检测、匹配、转换以及传输，可根据应用对输入的视频帧的检测、采集IP核进行裁剪，配置灵活；同时FPGA设计采用并行流水线操作，实时性高，视频转换流畅，图像输出清晰；同时可修改双线性插值算法，满足用户不同分辨率以及不同帧率的需求的简易定制。
[〇〇23] 4、IIDC视频传输格式不仅应用于机载、车载设备且在民用领域有着广泛的广阔的应用前景。
【附图说明】
[〇〇24]图1为本发明的原理图。
【具体实施方式】
[〇〇25]以下结合图1，对本发明的方案作进一步详述。
[0026]首先，通过建立的多种视频协议数据库对输入的视频信号进行比较分析，匹配;对视频信号进行采集;设计了视频帧双缓冲区A和B，采用乒乓操作的方式对缓冲区中视频数据帧进行隔行转逐行以及双线性插值算法，以便将不同的视频数据帧转化为符合IIDC的1024X768，帧频为60Hz的视频格式；后将IIDC视频格式的数据按照乒乓操作的方式存入缓冲区C或D;最后从缓冲区中把图像数据按照IIDC视频格式输出，从而实现了到IIDC视频格式1024X768分辨率，帧频为60Hz的转换。
[〇〇27] 实现细节具体如下：
[〇〇28] a.设计针对各种常用视频协议（包括RawRGB、BT.656、BT.709及SMPTE273)的检测模块，检测模块通过分析一个完整帧图像内行场同步信号的时间间隔及消隐区视频数据的变化规律，判定输入视频是否属于该种协议；
[0029]b.将输入视频的数据及控制信号线(HS、VS和DE)分别送入各视频协议检测模块，若某种协议匹配输入视频，则该种协议的检测模块产生高电平使能信号CE，驱动其对应的采集模块，同时其他协议检测模块产生低电平使其后端处对应的视频采集模块处于复位状态；
[0030]c.设计一个多路选择开关控制器，以各视频协议检测模块输出的CE为控制信号量，各视频协议采集模块采集的视频数据流为输入，选通CE为高电平对应的采集视频数据流进行后续的缓存及缩放处理操作；
[0031]d.设计双缓冲区A和B，缓存连续到来的相邻两帧图像的有效像素，对缓冲区A和B进行乒乓操作，将当前帧图像填充到缓冲区A时，对B中缓存的上一帧图像采用隔行转逐行以及双线性插值算法转化为1024X768分辨率大小，并填充到发送缓冲区C中；在下一时间周期，将下一帧图像缓存入缓冲区B而对缓冲区A中的图像帧进行双线性插值处理并存入发送缓冲区D;
[〇〇32] e.最后双缓冲区中C和D中的视频数据按照IIDC 1024X768分辨率60Hz帧率视频格式输出，从而实现输入视频到IIDC视频格式的1024X768分辨率60Hz的转换。
【主权项】
1.多视频格式向IIDC协议视频格式转换的自动控制系统，其特征在于，包括：协议检测模块，建立有多种视频协议数据库，对输入视频进行比较分析，进行匹配；视频采集模块，采集匹配确定的输入视频；开关控制器，以协议检测模块得出的匹配信息作为控制信号，将控制输出视频采集模块发来的视频信号；视频数据处理模块，设置有视频帧双缓冲区，采用乒乓操作的方式对依次存入缓冲区A和缓冲区B中视频数据帧进行隔行转逐行以及双线性插值算法，以便将不同的视频数据帧转化为IIDC视频格式的数据;再将IIDC视频格式的数据按照乒乓操作的方式依次存入缓冲区C和缓冲区D;发送控制模块，将缓冲区C和缓冲区D中的视频数据按照IIDC视频格式输出。2.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于:所述协议检测模块中对应于多种视频协议设置有相应的检测单元，所述视频采集模块中设置有与这些检测单元一一对应的采集单元；输入视频的数据及控制信号线分别送入各检测单元，若某种视频协议匹配输入视频，则对应于该种协议的检测单元产生高电平使能信号CE，驱动所述视频采集模块中对应的采集单元，同时其他检测单元产生低电平使其后端对应的采集单元处于复位状态。3.根据权利要求2所述的自动控制系统，其特征在于:所述各检测单元通过分析一个完整帧图像内行场同步信号的时间间隔及消隐区视频数据的变化规律，判定输入视频是否属于某种视频协议。4.根据权利要求2所述的自动控制系统，其特征在于:所述开关控制器是一个多路选择开关控制器，以各检测单元输出的CE为控制信号量，各采集单元采集的视频数据流为输入，选通CE为高电平对应的采集视频数据流进行后续的缓存操作。5.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于:缓冲区A和缓冲区B缓存连续到来的相邻两帧图像的有效像素，对缓冲区A和缓冲区B进行乒乓操作，将当前帧图像填充到缓冲区A时，对缓冲区B中缓存的上一帧图像采用隔行转逐行以及双线性插值算法转化为1024X768分辨率大小，并填充到发送缓冲区C中；在下一时间周期，将下一帧图像缓存入缓冲区B而对缓冲区A中的图像帧进行双线性插值处理并存入发送缓冲区D;最后缓冲区C和缓冲区D中的视频数据按照IIDC 1024X768分辨率60Hz帧率视频格式输出。
【专利摘要】本发明提出一种基于FPGA的多视频格式向IIDC协议视频格式转换的自动控制系统。该系统中，设置有对应于多种视频协议设置有相应的检测单元，输入视频的数据及控制信号线分别送入各检测单元，若某种视频协议匹配输入视频，则对应于该种协议的检测单元产生高电平使能信号CE，驱动对应的采集单元，同时其他检测单元产生低电平使其后端对应的采集单元处于复位状态；多路选择开关控制器，以各检测单元输出的CE为控制信号量，各采集单元采集的视频数据流为输入，选通CE为高电平对应的采集视频数据流进行后续的缓存及缩放处理操作，将不同的视频数据帧转化为IIDC视频格式的数据。
【IPC分类】H04N21/4363, H04N5/262
【公开号】CN105430297
【申请号】CN201510924318
【发明人】封安, 姚彬, 窦爱萍, 刘金学, 陈亮, 杨敬宝
【申请人】中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月11日