[發明專利]一種面向異步視頻的嵌入式圖像處理方法

有效

• 申請號: 201210331775.8
• 申請日: 2012-09-10
• 公開（公告）號: CN102881273A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 鄭鑫
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所
• 主分類號: G09G5/00
• 分類號: G09G5/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

技術領域

本發明屬于電子設計技術，具體涉及一種面向異步視頻的嵌入式圖像處理方法。

背景技術

嵌入式圖像處理一般基于DSP+FPGA技術，接受視頻信息輸入，運行圖像處理算法，實現諸如目標跟蹤、檢測、識別等功能，同時輸出處理后的圖像信號。系統規定的輸入和輸出常常是不同的視頻格式，二者由于幀頻的不同，處于異步的狀態。

目前處理異步視頻的方式有如下：如果圖像處理系統的輸入為復合模擬視頻，幀頻25Hz；輸出為XGA格式，幀頻60Hz；一幅輸入畫面平均產生2.4次輸出畫面，此時系統處理的就是異步視頻，有3種處理方法。

最直接的方式——幀內不同步，輸出以輸入的幀頻進行切換，當一幀輸入數據準備好后，輸出就切換到新一幀的視頻數據，不管此時輸出幀進行到了哪個時刻。這種模式中輸入和輸出處于幀內的不同步狀態，即輸出的畫面可能由非同一幅輸入畫面組成。當相鄰的兩幀圖像存在較大差異，輸出的畫面會出現明顯的分界。

第二種是幀間不同步方式，即把不同步局限在幀間的狀態。當一幀輸入數據準備好后，輸出不會立即切換到新一幀的視頻數據，而是根據輸出自身的時序做出選擇。只有當前幀輸出完畢后，才會切換到新一幀的視頻數據，這樣就保證了輸出的每幅畫面都有一個對應的輸入畫面，不可能出現兩個輸入畫面拼接的狀況。如果一幅輸入畫面平均產生2.4次輸出畫面，實際顯示狀況是某些輸入畫面顯示了2次，而某些輸入畫面顯示了3次。這樣，原來在時間上均勻顯示的輸入畫面，在輸出時不再一致。當畫面中出現勻速運動的目標時，理論上在輸出畫面中，目標會出現跳躍式的運動。這種顯示效果在大多數應用環境中肉眼難以覺察，是目前嵌入式圖像處理產品廣泛采用的處理不同步的方式。

最后一種可以稱為準同步方式，即輸出幀和輸入幀在一段時間上基本對應，接近同步的效果。雖然輸入和輸出的幀頻不同，但系統根據相鄰的輸入幀圖像的變化特點，采用智能算法，人為地生成一些中間幀，加入到輸出幀序列中，更好地突出了輸出幀頻提高的顯示效果，還能夠保持畫面的連續性。這種方式多用于視聽娛樂的大屏幕影音設備。

現在視頻格式轉換的圖像處理產品的功能流程如圖３所示，在實現異步視頻幀間不同步輸出效果時，大多在數據緩存或輸出顯存環節采用乒乓切換的方法。這種方式下，?DSP需要把視頻數據從緩存搬移到顯存，硬件上需要占據2個數據端口，增加了數據傳輸的時間，。

發明內容

本發明的目的是提供一種面向異步視頻的嵌入式圖像處理方法，在不增加傳輸時間的前提下滿足不同幀頻的輸入和輸出的需要。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種面向異步視頻的嵌入式圖像處理方法，該方法包括以下步驟：

1）.?定義四片幀存用于存放輸入視頻數據和輸出視頻數據之間不同狀態幀圖像，利用可編程邏輯器件FPGA將數字信號處理器DSP、四片幀存以及輸入和輸出視頻數據流連接起來；?

2）.定義的四片幀存分別為寫入幀、處理幀、讀出幀和緩存幀/廢棄幀，使每一幀數據與一片幀存關聯，依次經歷寫入、處理、緩存、讀出和廢棄的狀態，其中緩存幀和廢棄幀不同時存在，寫入幀與視頻數據輸入流連接，用于存儲正在輸入的視頻數據，處理幀與DSP連接，用于作為DSP的數據緩存，讀出幀與視頻數據輸出流連接，用于將視頻數據讀出顯示，緩存幀用于等待被讀出顯示，處于孤立狀態，廢棄幀指的是視頻數據已經完成輸出，用于等待被新的數據寫入，處于孤立狀態；

3）.根據輸入幀同步信號和輸出幀同步信號和相應的切換規則對四片幀存的狀態進行切換，實現異步視頻幀間不同步效果。

所述步驟2）中的4片幀存有５種狀態，任一時刻4片幀存分別對應寫入、處理、讀出、緩存/廢棄，幀存的寫入、處理、緩存狀態由輸入幀的同步信號觸發確定，幀存的讀出、廢棄狀態由輸出幀的同步信號觸發確定，所述切換規則是指在異步視頻的幀間不同步狀態下保證輸出幀的完整性，嵌入式圖像處理系統利用第4片幀存提供時間上的緩沖。

所述步驟3）中的切換規則在輸入幀頻小于輸出幀頻的情況下，每一個輸入幀都會被讀出顯示，在每個輸入幀周期中，至少會發生１次輸出幀同步觸發事件，第一次輸出幀同步信號觸發之后，原緩存狀態的幀存切換到讀出狀態，原讀出狀態幀存轉換為廢棄狀態，然后保持不變，直到新的輸入幀同步信號到來。

所述步驟3）中的切換規則在輸入幀頻大于輸出幀頻的情況下，一個輸入幀周期內，如果接收到輸出幀同步信號，緩存幀會轉換為讀出幀，否則會被重新寫入，沒有機會輸出顯示。