模拟视频信号处理方法和模拟视频处理装置与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种模拟视频信号处理方法和一种模拟视频处理装置。

背景技术：

在视频处理领域，输入源可分为模拟信号和数字视频。vga视频信号作为一种模拟信号，因其具有未对视频分量进行合成、能传输超过1080p视频图像等优点，至今仍然被广泛采用。将vga信号作为视频输入源进行视频处理之前，需要首先完成模拟-数字转换工作。由于vga信号传输中不包含时钟信号，需要在信号接收端恢复该时钟信号来对模拟视频信号进行采样量化，若vga模/数转换过程中采样时钟频率与图像数据不匹配，就会导致转换后的图像质量异常，因此需要对其采样时钟频率进行相位调整，然而现有的处理方法大多存在步骤繁琐、消耗硬件资源较多等问题，亟待解决。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种模拟视频信号处理方法和一种模拟视频处理装置，可以快速、高效地实现模/数视频信号转换的优化调整，且降低硬件需求。

具体地，本发明实施例提供的一种模拟视频信号处理方法，包括步骤：

接收模拟视频信号并对其进行特征提取，得到模拟视频信号特征信息；对所述模拟视频信号进行同步信号分离，得到同步信号和模拟图像数据；对所述模拟视频信号特征信息进行时序参数匹配，得到与所述模拟视频信号特征信息相匹配的目标时序参数；根据所述目标时序参数产生第一配置参数和第三配置参数；依次产生多个第二配置参数；基于所述同步信号和所述第一配置参数，生成采样时钟；依次基于所述多个第二配置参数对所述采样时钟进行相位调整操作，得到多个调整后采样时钟；依次基于所述多个调整后采样时钟对所述模拟图像数据进行模数转换，得到数字图像数据；基于所述第三配置参数、所述同步信号和所述数字图像数据，得到数字视频信号；检测所述数字视频信号，得到行边缘特征信息；以及基于所述行边缘特征信息设定目标第二配置参数和目标第三配置参数。

在本发明的一个实施例中，所述模拟视频信号处理方法还包括：基于所述目标第二配置参数对所述采样时钟进行相位调整操作，得到目标采样时钟；基于所述目标采样时钟对所述模拟图像数据进行模数转换，得到第二数字图像数据；以及基于所述目标第三配置参数、所述同步信号和所述第二数字图像数据，得到数字视频信号。

在本发明的一个实施例中，所述检测所述数字视频信号，得到行边缘特征信息的步骤包括：在基于所述多个调整后采样时钟中的每一个调整后采样时钟对所述模拟图像数据进行模数转换的过程中，获取多个像素行各自的行有效显示数据使能信号边缘外的行消隐区像素数据；将所述多个像素行中每一像素行的所述行消隐区像素数据与预设的阈值进行比较，并对超过所述阈值的连续点像素进行计数，得到每一所述像素行的行超限像素数；基于所述多个像素行的所述行超限像素数，得到一份超限像素数据分布；重复以上步骤，依次基于所述多个调整后采样时钟对所述模拟图像数据进行模数转换，获得多份所述超限像素数据分布；以及将与所述多个调整后采样时钟分别对应的多份所述超限像素数据分布，作为所述行边缘特征信息。

在本发明的一个实施例中，所述基于所述行边缘特征信息设定目标第二配置参数和目标第三配置参数包括：从所述行边缘特征信息中提取出所述多份超限像素数据分布；计算所述多份超限像素数据分布各自的离散程度；以及根据离散程度最小的所述超限像素数据分布所对应的第二配置参数设定所述目标第二配置参数、并根据离散程度最小的所述超限像素数据分布设定所述目标第三配置参数。

在本发明的一个实施例中，每一所述像素行的行有效显示数据使能信号边缘外的行消隐区像素数据包括位于行有效显示数据所在区域的左侧消隐区像素数据和右侧消隐区像素数据。

另一方面，本发明实施例提供的一种模拟视频处理装置，包括：模拟视频解码器、微控制器和可编程逻辑器件，微控制器，连接所述模拟视频解码器；可编程逻辑器件，分别连接所述微控制器和所述模拟视频解码器；

其中，所述模拟视频解码器用于：接收模拟视频信号，对所述模拟视频信号进行特征提取得到模拟视频信号特征信息并输出，对所述模拟视频信号进行同步信号分离得到同步信号和模拟图像数据，接收第一配置参数和第三配置参数，依次接收多个第二配置参数，基于所述同步信号和所述第一配置参数生成采样时钟，依次基于所述多个第二配置参数对所述采样时钟进行相位调整操作得到多个调整后采样时钟，依次基于所述多个调整后采样时钟对所述模拟图像数据进行模数转换得到数字图像数据，基于所述第三配置参数、所述同步信号和所述数字图像数据得到数字视频信号并输出；

所述可编程逻辑器件，用于检测所述数字视频信号以得到行边缘特征信息；

所述微控制器用于：对所述模拟视频信号特征信息进行时序参数匹配以得到与所述模拟视频信号特征信息相匹配的目标时序参数，根据所述目标时序参数产生并输出所述第一配置参数和所述第三配置参数，依次输出所述多个第二配置参数，以及基于所述行边缘特征信息设定并输出目标第二配置参数和目标第三配置参数。

在本发明的一个实施例中，所述模拟视频解码器还用于：基于所述目标第二配置参数对所述采样时钟进行相位调整操作，得到目标采样时钟；基于所述目标采样时钟对所述模拟图像数据进行模数转换，得到第二数字图像数据；以及基于所述目标第三配置参数、所述同步信号和所述第二数字图像数据，得到数字视频信号。

在本发明的一个实施例中，所述可编程逻辑器件用于检测所述数字视频信号以得到行边缘特征信息具体包括：在基于所述多个调整后采样时钟中的每一个调整后采样时钟对所述模拟图像数据进行模数转换的过程中，获取多个像素行各自的行有效显示数据使能信号边缘外的行消隐区像素数据；将所述多个像素行中每一像素行的所述行消隐区像素数据与预设的阈值进行比较，并对超过所述阈值的连续点像素进行计数，得到每一所述像素行的行超限像素数；基于所述多个像素行的所述行超限像素数，得到一份超限像素数据分布；重复以上步骤，依次基于所述多个调整后采样时钟对所述模拟图像数据进行模数转换，获得多份所述超限像素数据分布；以及将与所述多个调整后采样时钟分别对应的多份所述超限像素数据分布，作为所述行边缘特征信息。

在本发明的一个实施例中，所述微控制器用于基于所述行边缘特征信息设定并输出目标第二配置参数和目标第三配置参数具体包括：从所述行边缘特征信息中提取出所述多份超限像素数据分布；计算所述多份超限像素数据分布各自的离散程度；以及根据离散程度最小的所述超限像素数据分布所对应的第二配置参数设定所述目标第二配置参数、并根据离散程度最小的所述超限像素数据分布设定所述目标第三配置参数。

再一方面，本发明实施例提供的一种模拟视频处理装置，包括：特征提取模块、同步信号分离模块、微控制器、锁相环、数据转换模块、相位调整模块、时序重建模块和行边缘检测模块，其中，

特征提取模块，用于接收模拟视频信号、对所述模拟视频信号进行特征提取，得到模拟视频信号特征信息；同步信号分离模块，用于对所述模拟视频信号进行同步信号分离，得到同步信号和模拟图像数据；微控制器，连接所述特征提取模块，用于对所述模拟视频信号特征信息进行时序参数匹配、得到与所述模拟视频信号特征信息相匹配的目标时序参数，根据所述目标时序参数产生并输出第一配置参数和第三配置参数，以及依次输出多个第二配置参数；锁相环，分别连接所述微控制器和所述同步信号分离模块，用于基于所述同步信号和所述第一配置参数生成采样时钟；相位调整模块，分别连接在所述锁相环和所述微控制器，用于依次基于所述多个第二配置参数对所述采样时钟进行相位调整操作、得到多个调整后采样时钟；数据转换模块，连接所述相位调整模块和所述同步信号分离模块，用于基于所述多个调整后采样时钟对所述模拟图像数据进行模数转换、得到数字图像数据；时序重建模块，分别连接所述数据转换模块、所述同步信号分离模块和所述微控制器，用于基于所述第三配置参数、所述同步信号和所述第一数字图像数据得到数字视频信号；行边缘检测模块，分别连接所述时序重建模块和所述微控制器，用于检测所述数字视频信号、得到行边缘特征信息；其中，所述微控制器还用于基于所述行边缘特征信息设定目标第二配置参数和目标第三配置参数。

另一方面，本发明实施例提供了一种非易失性存储介质，用于存储计算机可读程序，所述计算机可读程序用于供处理设备例如计算机执行上述模拟视频信号处理方法。

上述技术方案可以具有如下一个或多个优点：在模拟视频信号转换为数字视频信号的过程中，通过不断调整采样时钟的相位参数、且实时检测调整后的数字视频信号的多行边缘特征信息以获取位于图像显示区域边缘的消隐区像素数据，再选择消隐区像素数据最佳时的相位参数来处理输入的模拟视频信号，最终得到显示效果最好的数字视频信号。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例的模拟视频信号处理方法的流程图；

图2为本发明第一实施例的显示画面中边缘特征的示意图；

图3为图2中目标采样时钟不佳时的边缘特征示意图；

图4为图2中目标采样时钟正常时的边缘特征示意图；

图5为本发明第二实施例的模拟视频信号处理方法的部分步骤流程图；

图6为本发明第二实施例的获取行边缘特征信息的示意图；

图7为本发明第三实施例的模拟视频处理装置的结构示意图；

图8为本发明第四实施例的模拟视频处理装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施例

图1为本发明第一实施例提供的一种模拟视频信号处理方法，包括步骤：

s00：接收模拟视频信号并对其进行特征提取，得到模拟视频信号特征信息；

s01：对所述模拟视频信号进行同步信号分离，得到同步信号和模拟图像数据；

s02：对所述模拟视频信号特征信息进行时序参数匹配，得到与所述模拟视频信号特征信息相匹配的目标时序参数；

s03：根据所述目标时序参数产生第一配置参数和第三配置参数；

s04：依次产生多个第二配置参数；

s05：基于所述同步信号和所述第一配置参数，生成采样时钟；

s06：依次基于所述多个第二配置参数对所述采样时钟进行相位调整操作，得到多个调整后采样时钟；

s07：依次基于所述多个调整后采样时钟对所述模拟图像数据进行模数转换，得到数字图像数据；

s08：基于所述第三配置参数、所述同步信号和所述数字图像数据，得到数字视频信号；

s09：检测所述数字视频信号，得到行边缘特征信息；

s10：基于所述行边缘特征信息设定目标第二配置参数和目标第三配置参数。

本实施例具体涉及模拟信号例如vga信号解码过程，该方案实现的前提是首先完成vga信号识别和时序检测。该解码过程例如包括如下流程：首先检测到输入的vga视频中的行同步信号(hs)和场同步信号(vs)以得到总垂直行数(vtotal)、帧频率(vfreq)和行频率(hfreq)，然后从vga信号时序模板中匹配最接近的一项，该时序模板中有分辨率、像素时钟、htotal等模数转换中必要的信息，接着根据在模板中匹配的时序设定vga模拟采样时钟配置采样后的数字图像信号输出时序，然后对数字图像进行位置、相位调整后输出。本发明实施例的技术方案通过对数字图像进行位置及采样时钟相位的调整，多次调整设定相位并测量图像参数，根据不同相位下的图像参数评估最佳相位，最后利用得出的最佳相位将vga模拟视频转换为最优化的数字视频。

为便于更清楚地理解本实施例，下面特举具体例子对前述步骤s00-s09进行详细描述。

首先，从输入的vga模拟视频中获取vga视频源的模拟视频信号特征信息，该模拟视频信号特征信息例如包括总垂直行数、帧频率和行频率；同时，从输入的vga模拟视频中分离出同步信号以及模拟图像数据，该模拟图像数据例如包括rgb模拟信号，该同步信号例如包括行同步信号和场同步信号；然后，将获取的模拟视频信号特征信息与vga信号时序模板进行匹配，得到对应该vga信号特征的初始化时序参数(目标时序参数)；再根据目标时序参数生成第一配置参数和第三配置参数，以及依次生成多个第二配置参数(采样时钟的相位参数)；接着，通过同步信号和第一配置参数生成采样时钟(未加载相位参数的采样时钟)，再依次基于多个第二配置参数对采样时钟进行相位调整操作，得到多个调整后采样时钟(依次加载多个相位参数的采样时钟)；进而，依次基于多个调整后采样时钟对步骤s01中的模拟图像数据进行模数转换，得到第一数字图像数据；再基于第三配置参数、同步信号和第一数字图像数据，得到数字视频信号，其中，该数字视频信号为多次应用第二配置参数参数得到的多个相位调整后的数字视频信号。

承上述，再得到了多个调整后的数字视频信号之后，对合成的数字视频信号进行检测，得到行边缘特征信息，具体地，如图2所示，在图中央的区域为行图像数据显示时段(displayedarea)，在该区域的左右两侧的灰色区域为水平消隐区(horizontalblanking)，其中该区域对应为行有效显示数据使能信号(designal，dataenablesignal)，在显示区域的右侧为截取的某一行的边缘特征信息的放大图，而边缘特征信息为显示区域与消隐区的交界处的像素信息；最后，基于所述行边缘特征信息设定所述第二配置参数和所述第三配置参数。

此外，分别截取图像总多行边缘特征信息得到位于图像显示区域边缘处的多行消隐区像素数据，且对多行消隐区像素数据进行计算后得到最佳相位参数。具体参见图3，为采样时钟相位参数不佳时的边缘特征信息，可见其显示区域边缘左侧为显示区域内的像素，右侧为消隐区的像素，默认消隐区的像素为黑色，但是在该处存在有若干像素点不为黑色的情形；与之相对的，如图4所示，为采样时钟相位参数正常时的边缘特征信息，可见在消隐区的像素点均为统一的纯黑色。本实施例的方法即为通过不断调整采样时钟的相位参数以尽可能达到如图4中所示的图像边缘特征，而此时所采用的相位参数就是能够输出最佳数字视频信号的最佳相位参数。

综上，本发明第一实施例提供的模拟视频信号处理方法，在模拟视频信号转换为数字视频信号的过程中，通过不断调整采样时钟的相位参数、且实时检测调整后的数字视频信号的多行边缘特征信息以获取位于图像显示区域边缘的消隐区像素数据，再选择消隐区像素数据最佳时的相位参数来处理输入的模拟视频信号，最终得到显示效果最好的数字视频信号。

第二实施例

在前述实施例的基础上，本发明第二实施例提供的一种模拟视频信号处理方法，如图5所示，在步骤s10之后，还包括：

s11：基于所述目标第二配置参数对所述采样时钟进行相位调整操作，得到目标采样时钟；

s12：基于所述目标采样时钟对所述模拟图像数据进行模数转换，得到第二数字图像数据；

s13：基于所述目标第三配置参数、所述同步信号和所述第二数字图像数据，得到数字视频信号。

这些步骤主要用于对相位调整后输出的数字视频信号进行不断的优化处理。在前述第一实施例中，通过设定的初始第一、第二、第三配置参数得到未经过相位调整的数字视频信号后，通过检测其行边缘特征信息进行评估，如果输出效果不好则调整第二配置参数，如此不断循环往复，直到数字视频信号达到标准时输出至显示设备，此阶段为模拟信号转换的测试调整阶段。

此外，在前述实施例的步骤s09中，还包括对行边缘特征信息进行评价的方法，包括：

首先，在依次基于多个调整后采样时钟中的每一个调整后采样时钟对模拟图像数据进行模数转换的过程中，获取多个像素行各自的行有效显示数据使能信号边缘外的行消隐区像素数据；再将多个像素行中每一像素行的行消隐区像素数据与阈值进行比较，并对超过阈值的连续点像素进行计数，得到每一像素行的行超限像素数；然后基于多个像素行的行超限像素数，得到一份超限像素数据分布；最终将与多个调整后采样时钟分别对应的多份超限像素数据分布，作为行边缘特征信息。

结合图6，以下以一份超限像素数据分布的获取过程为例，对如何基于行边缘特征信息设定最佳的第二、第三配置参数进行说明：

本方案首先截取行同步信号的任意一行作为第一行，并设定与该第一行同步信号对应的第一相位参数，该第一相位参数为初始相位参数；接着对第一行之后的任意行设定相位参数，并检测对应该相位参数的行边缘特征，需要指出的是，上述的任意行可以是与第一行相邻的第二行，也可以是从第一行跳过若干行之后的第i行，例如指定应用第i相位参数的边缘特征信息为第i行边缘特征信息。依次类推，当检测采集共n(n＞1)行边缘特征信息后，即可得到与之对应的n行消隐区像素数据。再分别将这n行消隐区像素数据一一与阈值进行比较，如果设定的采样时钟相位参数不佳，则部分消隐区像素数据超过阈值，此时从显示区域边缘到消隐区方向对超过阈值的连续点像素进行计数，得到本行超限像素数；重复上述步骤，对n行进行上述特征提取，得到n行消隐区像素数据的超限像素数据分布。然后，统计这n行超限像素数得到对应消隐区像素数据的离散程度，并选择离散程度最小时的设定相位参数作为最佳相位参数。

在此需要说明的是，本实施例中的阈值例如为：以纯黑色的色度为基准的一个色度范围。如果位于消隐区内的某个像素的色度相对纯黑色度的差异超过阈值，则该像素即可被标记为超限像素，进而统计该行消隐区内的所有超限像素个数。

同时，由于统计了显示区域之外的像素数据，当图像水平方向位置出现偏差的时候，可以检测到图像偏差的方向和位置，进而调整vga图像的水平偏移位置，以保证图像显示的完整性。

第三实施例

如图7所示，本发明第三实施例提供的一种模拟视频处理装置10包括：模拟视频解码器11、微控制器12和可编程逻辑器件13，三个部件之间两两连接。其中微控制器12例如为基于arm的嵌入式处理器，而可编程逻辑器件13例如为fpga(fieldprogrammablegatearray，即现场可编程门阵列)。

该模拟视频处理装置10的具体工作流程如下：

首先，模拟视频解码器11从输入的模拟视频例如vga模拟视频中获取vga视频源的模拟视频信号特征信息，该模拟视频信号特征信息例如包括总垂直行数、帧频率和行频率；再从输入的vga模拟视频中分离出同步信号以及模拟图像数据，该模拟图像数据例如包括rgb模拟信号，该同步信号例如包括行同步信号和场同步信号；

然后，微控制器12将获取的模拟视频信号特征信息与vga信号时序模板进行匹配，得到对应该vga信号特征的初始化时序参数(目标时序参数)；以及根据目标时序参数生成第一配置参数、第三配置参数以及依次生成的多个第二配置参数，发给模拟视频解码器11；

接着，模拟视频解码器11通过同步信号和第一配置参数生成采样时钟(未加载相位参数的采样时钟)，再依次基于多个第二配置参数对采样时钟进行多次相位调整操作，得到调整后的采样时钟(已经加载相位参数的采样时钟)，基于调整后采样时钟对模拟图像数据进行模数转换，得到第一数字图像数据；然后基于第三配置参数、同步信号和第一数字图像数据，得到数字视频信号；

然后，可编程逻辑器件13对合成的数字视频信号进行多次检测，得到行边缘特征信息。具体地，如图2所示，在图中央的区域为行图像数据显示时段(displayedarea)，在该区域的左右两侧的灰色区域为水平消隐区(horizontalblanking)，其中该区域对应为行有效显示数据使能信号(designal，dataenablesignal)，在显示区域的右侧为截取的多行的边缘特征信息的放大图，而边缘特征信息为显示区域与消隐区的交界处的像素信息；

接着，微控制器12从所有的行边缘特征信息提取出多份超限像素数据分布，再对这些超限像素数据分布进行离散度评估，将离散程度最小的超限像素数据分布所对应的第二、第三配置参数分别设定所述最佳(目标)第二、第三配置参数，详见第二实施例

最后，模拟视频编码器11再接收并执行最佳(目标)第二、第三配置参数，输出最佳显示效果的数字视频信号。

第四实施例

如图8所示，本发明第四实施例提供的模拟视频处理装置20，包括：特征提取模块21、同步信号分离模块22、微控制器23、锁相环24、数据转换模块25、相位调整模块26、时序重建模块27和行边缘检测模块28。本实施例中的微控制器23可参考第三实施例中的微控制器12，而行边缘检测模块28可参考第三实施例中的可编程逻辑器件13，而本实施例中的特征提取模块21、同步信号分离模块22、锁相环24、数据转换模块25、相位调整模块26和时序重建模块27的功能可参考第三实施例中的模拟视频解码器11。

具体地，特征提取模块21，用于接收模拟视频信号，对所述模拟视频信号进行特征提取、得到模拟视频信号特征信息并输出；同步信号分离模块22，用于对所述模拟视频信号进行同步信号分离、得到同步信号和模拟图像数据；锁相环24，分别连接所述微控制器23和所述同步信号分离模块22，用于基于所述同步信号和所述第一配置参数生成采样时钟；相位调整模块26，分别连接在锁相环24和微控制器23，用于依次基于所述多个第二配置参数对所述采样时钟进行相位调整操作、得到多个调整后采样时钟；数据转换模块25，连接相位调整模块26和同步信号分离模块22，用于基于所述多个调整后采样时钟对所述模拟图像数据进行模数转换、得到数字图像数据；时序重建模块27，分别连接数据转换模块25、同步信号分离模块22和微控制器23，用于基于所述第三配置参数、所述同步信号和所述第一数字图像数据得到数字视频信号。

第五实施例

本发明第五实施例涉及一种非易失性存储介质，用于存储计算机可读程序，所述计算机可读程序用于供处理设备执行上述部分或全部的方法实施例。

即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和/或方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元/模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多路单元或模块可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元/模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元/模块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路网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元/模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个处理单元/模块中，也可以是各个单元/模块单独物理存在，也可以两个或两个以上单元/模块集成在一个单元/模块中。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元/模块的形式实现。

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。