一种视频叠加装置及方法与流程

本发明涉及视频图像处理领域，尤其涉及一种视频叠加装置及方法。

背景技术：

随着计算机技术的发展，视频图像处理技术的应用越来越广泛，其中，视频叠加技术是图像视频处理中的一个重要研发方向，通过视频叠加技术可以在视频信号中叠加字符或图像信号，在屏幕的特定位置上与视频信号同时显示，以使人们同时获取多个有效信息。

处理数据量大以及处理过程的实时性是视频图像处理的重要特性。实时性是指图像视频数据的传输和处理是按一定的速度连续进行的，为了保证连续性的特点，就必须保证视频的处理速度不能低于视频数据的传输速度，也就是说，图像数据的处理不应该导致图像数据传输发生阻塞、中断、或丢失等现象。否则，图像视频的处理过程就不具备实时性的特点。为了保证视频处理具有足够高的速度，可以采用硬件实现实时处理算法。

作为数字电路系统，视频图像数据的实时处理是按照系统时钟一个节拍、一个节拍进行的，由于视频图像数据处理量大，在一个系统时钟周期内不可能完成实时处理算法，为了满足视频图像数据处理的实时性要求，通常采用流水线设计方法。流水线设计方法是将实时处理算法裂解成一系列比较简单的级联子函数，经过这样的分解后，一个电路模块在一个系统时钟内实现一个子函数的功能。在每一个系统时钟周期内，每一个电路模块都对前级送来的输入数据完成一个特定的子函数算法后将结果保存在锁存器内，然后再下一个系统时钟周期到来时，将结果输出到后级电路模块中，与此同时，对前级送来的新的数据开始进行同样特定的子函数运算。

因此，视频图像数据的实时处理过程就按照系统时钟一个节拍、一个节拍地完成，与流水线一样，在整个过程中，每一个电路模块就如同一道道固定的工序，实时各自特定的子函数功能，最终，整个视频图像实时处理系统便能实现比较复杂的实时图像处理功能。

fpga(field－programmablegatearray)，即现场可编程门阵列，它是一种高集成度的用户可编程asic芯片，其内部具有丰富的可编程模块资源，并且每个模块内均有组合逻辑函数发生器和触发器，这些模块在芯片内部以阵列方式分布，各模块间的可编程连线资源丰富，高速、高扇出、低漂移的全局时钟网络也是fpga芯片的重要特点，因此，fpga芯片非常适合于流水线的数据处理方式。

lvds(low-voltagedifferentialsignaling，低电压差分信号)这种技术的核心是采用极低的电压摆幅高速差动传输数据，可以实现点对点或一点对多点的连接，具有低功耗、低误码率、低串扰和低辐射等特点，其传输介质可以是铜质的pcb连线，也可以是平衡电缆。lvds在对信号完整性、低抖动及共模特性要求较高的系统中得到了越来越广泛的应用。

sdram(synchronousdynamicrandomaccessmemory，同步动态随机存储器)，同步是指内存工作需要同步时钟，内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准；动态是指存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失；随机是指数据不是线性依次存储，而是自由指定地址进行数据读写。

dvi接口：dvi(digitalvisualinterface)，即数字视频接口。dvi接口速度快、画面清晰、支持hdcp协议。

vga接口：vga(videographicsarray)即视频图形阵列。具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点。

目前，视频叠加技术中，当多个视频叠加时，叠加后的视频存在分化线漂移的问题。

因此，需要一种能够解决分化线漂移问题并两路视频叠加准确的视频叠加装置和方法。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，本发明提供的视频叠加装置，包括：

第一动态视频信号存储模块，用于接收动态视频信号采集模块传输的动态视频信号，存储动态视频信号，并将动态视频信号传输至存储控制模块；

存储控制模块，用于接收第一动态视频信号存储模块传输的动态视频信号，控制动态视频信号的实时存储，并将动态视频信号传输至第二动态视频信号存储模块；

第二动态视频信号存储模块，用于接收存储控制模块传输的动态视频信号，存储动态视频信号，并将动态视频信号传输至视频叠加模块；

本地视频信号存储模块，用于存储本地视频信号，并将本地视频信号传输至视频叠加模块；

视频叠加模块，用于接收第二动态视频信号存储模块传输的动态视频信号和本地视频信号存储模块传输的本地视频信号，对动态视频信号和本地视频信号进行叠加，并将叠加后的视频信号传输至显示模块；

显示模块，用于接收视频叠加模块传输的叠加后的视频信号，并对叠加后的视频信号进行显示。

本发明的视频叠加装置还包括：动态视频信号采集模块，用于采集动态视频信号，并将动态视频信号传输至第一动态视频信号存储模块。

本发明的视频叠加装置还包括：缓存模块，用于接收存储控制模块传输的动态视频信号，暂时存放动态视频信号，并将动态视频信号返回至存储控制模块。

视频叠加模块包括：

信号接收单元，用于接收第二动态视频信号存储模块传输的动态视频信号和本地视频信号存储模块传输的本地视频信号，并将动态视频信号和本地视频信号传输至信号量化单元；

信号量化单元，用于接收信号接收单元传输的动态视频信号和本地视频信号，将动态视频信号和本地视频信号量化为rgb格式，并将量化后的动态视频信号和本地视频信号传输至信号叠加单元；

信号叠加单元，用于接收信号量化单元传输的量化后的动态视频信号和本地视频信号，利用本地视频信号的场同步和行同步脉冲来同步叠加所述动态视频信号，以生成叠加后的视频信号，并将叠加后的视频信号传输至显示模块。

动态视频信号为lvds视频信号。

本地视频信号为vga视频信号。

第一动态视频信号存储模块和第二动态视频信号存储模块均为双端口存储器。

显示模块为阴极射线管显示器。

根据本发明的一个方面，本发明提供的视频叠加方法，包括以下步骤：

第一动态视频信号存储模块接收动态视频信号采集模块传输的动态视频信号，存储该动态视频信号，并将该动态视频信号传输至存储控制模块；

存储控制模块接收第一动态视频信号存储模块传输的动态视频信号，控制该动态视频信号的实时存储，并将该动态视频信号传输至第二动态视频信号存储模块；

第二动态视频信号存储模块接收存储控制模块传输的动态视频信号，存储该动态视频信号，并将该动态视频信号传输至视频叠加模块；

本地视频信号存储模块存储本地视频信号，并将该本地视频信号传输至视频叠加模块；

视频叠加模块接收第二动态视频信号存储模块传输的动态视频信号和本地视频信号存储模块传输的本地视频信号，对该动态视频信号和该本地视频信号进行叠加，并将叠加后的视频信号传输至显示模块；

显示模块接收视频叠加模块传输的叠加后的视频信号，并对该叠加后的视频信号进行显示。

视频叠加模块包括：

信号接收单元，用于接收第二动态视频信号存储模块传输的动态视频信号和本地视频信号存储模块传输的本地视频信号，并将动态视频信号和本地视频信号传输至信号量化单元；

信号量化单元，用于接收信号接收单元传输的动态视频信号和本地视频信号，将动态视频信号和本地视频信号量化为rgb格式，并将量化后的动态视频信号和本地视频信号传输至信号叠加单元；

信号叠加单元，用于接收信号量化单元传输的量化后的动态视频信号和本地视频信号，利用本地视频信号的场同步和行同步脉冲来同步叠加所述动态视频信号，以生成叠加后的视频信号，并将叠加后的视频信号传输至显示模块。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1.本发明的存储控制模块接收第一动态视频信号存储模块传输的动态视频信号，控制动态视频信号的实时存储，并将动态视频信号传输至第二动态视频信号存储模块，消除动态视频信号在时间上的传输延迟，确保动态视频信号的实时性和连续性，从而确保与本地视频信号的实时准确地叠加。

2.本发明的信号叠加单元接收信号量化单元传输的量化后的动态视频信号和本地视频信号，利用该本地视频信号的场同步和行同步脉冲来同步叠加该动态视频信号，以生成叠加后的视频信号，因此两路视频信号完全同步，并准确地叠加，不存在分化线漂移问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的设置。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明的视频叠加装置结构示意图；

图2为本发明的视频叠加方法流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所设置。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为了解决现有视频叠加技术中的分化线漂移和两路视频叠加不准确的问题，本发明提供一种视频叠加装置及方法。

图1为本发明的视频叠加装置结构示意图，如图1所示，本发明提供的视频叠加装置，包括：

第一动态视频信号存储模块，用于接收动态视频信号采集模块传输的动态视频信号，存储动态视频信号，并将动态视频信号传输至存储控制模块；

存储控制模块，用于接收第一动态视频信号存储模块传输的动态视频信号，控制动态视频信号的实时存储，并将动态视频信号传输至第二动态视频信号存储模块，具体地，首先，第一动态视频信号存储模块存储周期t0的视频信号，传输至存储控制模块，然后，存储控制模块将周期t0的视频信号传输至第二动态视频信号存储模块，此时，第一动态视频信号存储模块更新存储下一个周期t1的视频信号，如此循环形成流水式传输。

第二动态视频信号存储模块，用于接收存储控制模块传输的动态视频信号，存储动态视频信号，并将动态视频信号传输至视频叠加模块；

本地视频信号存储模块，用于存储本地视频信号，并将本地视频信号传输至视频叠加模块；

视频叠加模块，用于接收第二动态视频信号存储模块传输的动态视频信号和本地视频信号存储模块传输的本地视频信号，对动态视频信号和本地视频信号进行叠加，并将叠加后的视频信号传输至显示模块；

显示模块，用于接收视频叠加模块传输的叠加后的视频信号，并对叠加后的视频信号进行显示。

本发明的存储控制模块接收第一动态视频信号存储模块传输的动态视频信号，控制动态视频信号的实时存储，并将动态视频信号传输至第二动态视频信号存储模块，消除动态视频信号在时间上的传输延迟，确保动态视频信号的实时性和连续性，从而确保与本地视频信号的实时准确地叠加。

本发明的信号叠加单元接收信号量化单元传输的量化后的动态视频信号和本地视频信号，利用该本地视频信号的场同步和行同步脉冲来同步叠加该动态视频信号，以生成叠加后的视频信号，因此两路视频信号完全同步，并准确地叠加，不存在分化线漂移问题。

本发明的视频叠加装置还包括：动态视频信号采集模块，用于采集动态视频信号，并将该动态视频信号传输至所述第一动态视频信号存储模块。

当动态视频信号采集模块采集的动态视频信号为模拟信号时，本发明的视频叠加装置还包括：第一模数转换模块，用于接收该动态视频信号采集模块传输的动态视频信号，将该动态视频信号转换成动态数据视频信号，并将该动态数据视频信号传输至第一动态视频信号存储模块。

当本地视频信号传输至本地视频信号存储模块之前为模拟信号时，动态视频信号采集模块采集的动态视频信号为模拟信号时，本发明的视频叠加装置还包括：第二模数转换模块，用于接收本地视频信号，将该本地视频信号转换成本地数据视频信号，并将该本地数据视频信号传输至本地视频信号存储模块。

第一模数转换模块和第二模数转换模块可以为ad9054abstz-135，8位，135msps模数转换器，但不限于此。

本发明的视频叠加装置还包括：缓存模块，用于接收存储控制模块传输的动态视频信号，暂时存放动态视频信号，并将动态视频信号返回至存储控制模块。输入缓冲单元，用于暂时存放输入的动态视频信号，并将该动态视频信号传输至输出缓冲单元；输出缓冲单元，用于暂时存放待输出的动态视频信号，并将该动态视频信号传输至存储控制模块。缓存模块作为临时存储介质，实现动态视频信号的实时更新，进一步确保动态视频信号的实时性和连续性。缓存可以为sdram芯片，例如sdram芯片可以为sd32mx8-75133mhzcl3k4s560832j-uc75samsung型号的芯片，但不限于此。

视频叠加模块包括：

信号接收单元，用于接收第二动态视频信号存储模块传输的动态视频信号和本地视频信号存储模块传输的本地视频信号，并将动态视频信号和本地视频信号传输至信号量化单元；

信号量化单元，用于接收信号接收单元传输的动态视频信号和本地视频信号，将动态视频信号和本地视频信号量化为rgb格式，并将量化后的动态视频信号和本地视频信号传输至信号叠加单元；

信号叠加单元，用于接收信号量化单元传输的量化后的动态视频信号和本地视频信号，利用本地视频信号的场同步和行同步脉冲来同步叠加所述动态视频信号，以生成叠加后的视频信号，并将叠加后的视频信号传输至显示模块。具体地，视频叠加装置中输入的lvds信号进行连续采样像素点，串行输入到控制芯片例如fpga芯片中，然后按照一定的时序要求将数据并行存入到缓存例如sdram芯片中，然后对vga输入进行采样，利用vga的场同步和行同步脉冲将同步从sdram芯片中取出lvds像素点数据，对这两个数据进行处理叠加。例如，视频叠加装置是将计算机输出的vga视频信号和雷达输出的lvds视频信号进行叠加。叠加后输出视频信号分辨率为1024×768，1920×1200等。

第一动态视频信号存储模块、存储控制模块、第二动态视频信号存储模块、本地视频信号存储模块和视频叠加模块可以在控制芯片例如fpda芯片上实现，例如fpda芯片可以为cycloneiii.ep3c5型号的芯片，但不限于此。本发明的视频叠加装置实现两路视频数据的叠加处理，该视频叠加装置采用大规模fpga为微控制器，输入输出信号均采用cpci总线形式，视频叠加装置的微控制器接收视频场同步信号，因此，两路视频信号完全同步，准确地叠加，不存在分化线漂移问题，从而有效地保证了叠加的准确度。采用cpci接口，提高了整个视频叠加装置的抗震动冲击能力、并符合电磁兼容性要求，具有气密性、防腐性，进一步提高了可靠性和负载能力。

动态视频信号可以为lvds视频信号，但不限于此。视频输入格式可以为vga格式或dvi格式。采用lvds视频信号为输入视频，其最长传输距离可达15m。lvds输入信号电缆长度不能长于15m。lvds视频差分信号输入线必须为双绞屏蔽线。

本地视频信号可以为vga视频信号，但不限于此。视频输入格式可以为vga格式或dvi格式。

当视频输出格式可以为vga格式时，在视频叠加模块与显示模块之间设置数模转换模块，该数模转换模块可以为ad9709astz，8位、125msps、双通道txdac+数模转换器，但不限于此。

第一动态视频信号存储模块和第二动态视频信号存储模块可以均为双端口存储器，但不限于此。

显示模块可以为阴极射线管显示器，但不限于此。

图2为本发明的视频叠加方法流程图，如图2所示，根据本发明的一个方面，本发明提供的视频叠加方法，包括以下步骤：

第一动态视频信号存储模块接收动态视频信号采集模块传输的动态视频信号，存储该动态视频信号，并将该动态视频信号传输至存储控制模块；

存储控制模块接收第一动态视频信号存储模块传输的动态视频信号，控制该动态视频信号的实时存储，并将该动态视频信号传输至第二动态视频信号存储模块；

第二动态视频信号存储模块接收存储控制模块传输的动态视频信号，存储该动态视频信号，并将该动态视频信号传输至视频叠加模块；

本地视频信号存储模块存储本地视频信号，并将该本地视频信号传输至视频叠加模块；

视频叠加模块接收第二动态视频信号存储模块传输的动态视频信号和本地视频信号存储模块传输的本地视频信号，对该动态视频信号和该本地视频信号进行叠加，并将叠加后的视频信号传输至显示模块；

显示模块接收视频叠加模块传输的叠加后的视频信号，并对该叠加后的视频信号进行显示。

视频叠加模块包括：

信号接收单元，用于接收第二动态视频信号存储模块传输的动态视频信号和本地视频信号存储模块传输的本地视频信号，并将动态视频信号和本地视频信号传输至信号量化单元；

信号量化单元，用于接收信号接收单元传输的动态视频信号和本地视频信号，将动态视频信号和本地视频信号量化为rgb格式，并将量化后的动态视频信号和本地视频信号传输至信号叠加单元；

信号叠加单元，用于接收信号量化单元传输的量化后的动态视频信号和本地视频信号，利用本地视频信号的场同步和行同步脉冲来同步叠加所述动态视频信号，以生成叠加后的视频信号，并将叠加后的视频信号传输至显示模块。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。