专利名称：实时视频图像α混合系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种图像数据混合技术，具体地说是一种实时视频图像α混合系统。
背景技术：
在安防监控、楼宇对讲及广告屏等影像系统中经常需要显示数字、符号、图形及图像信息，在各种手持、车载和机载录像系统中也需要在实时视频影像中显示必要的信息。现有的设计方案和系统大都以纯软件处理或纯硬件逻辑的方式实现。软件处理的方式技术成本低、功能定制灵活，但一般不能满足实时性较高的应用场合，为了满足较高的实时性，必然会大幅度提高硬件成本。硬件逻辑的方式易于ASIC定制，具有较高的实时性，但成本高， 只有大批量生产时才可以节约成本，不利于设计更改、不适合在功能需求一致性较差的应用场合下使用。这两种设计方案都没有处理好实时性、实用性与成本的矛盾，很难满足一般场合应用下的广泛的市场需求。因此，急需一个能够满足实时性、又兼顾成本、灵活易用的支持α混合技术的设计方案及系统。
实用新型内容针对现有技术中存在的实时性、实用性与成本的矛盾问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、易于实现、实时性强的实时视频图像α混合系统。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是本实用新型一种实时视频图像α混合系统，具有中央处理器、非易失性存储器、 同步静态存储器、三态总线桥、直接存储器访问模块、本地图像缓存、输入图像缓存、模数转换模块、α混合逻辑模块和数模转换模块，其中中央处理器，运行实时视频图像α混合系统的控制软件，接收来自主机的带有α 通道数据的图像素材数据，并经三态总线桥将上述图像素材数据更新到非易失性存储器中；将非易失性存储器中的图像素材数据经三态总线桥写入同步静态存储器，形成一幅与输入视频图像尺寸相同的待混合的本地图像数据；启动直接存储器访问模块，将同步静态存储器中待混合的本地图像数据经三态总线桥写入本地图像缓存；模数转换模块，将来自视频输入接口的模拟视频信号转换为数字图像数据；输入图像缓存，用于缓存模数转换模块经模数转换后的输入图像数据；α混合逻辑模块，将来自输入图像缓存的输入图像数据和来自本地图像缓存的待混合的本地图像数据按照α混合原理进行图像合成；数模转换模块，将经α混合逻辑模块合成后的图像转换为模拟视频输出。所述α混合逻辑模块包括第广3延迟模块、减法器、第广2乘法器以及加法器， 其中第1延迟模块接收来自输入图像缓存的输入图像数据，第2延迟模块对本地图像数据中的α通道数据进行延迟，第3延迟模块对本地图像数据中的图像数据进行延迟；[0013]减法器对本地图像数据中α通道数据求补；第1乘法器将第1延迟模块输出的数据和减法器输出的数据进行乘法操作；第2 乘法器将第2、3延迟模块输出的数据进行乘法操作；加法器将第广2乘法器输出的数据进行求和，得到α混合后的图像数据。所述输入图像缓存及本地图像缓存采用先进先出存储器同步输出。本实用新型具有以下有益效果及优点1.实用性强。本实用新型实时视频图像α混合系统涉及数字集成电路、数字图像处理、存储器技术、数据结构等技术，通过软硬件结合的方式，实现了一种成本低、速度快和实用性强的α混合系统。既适合大批量设计生产，也能满足小批量设计使用。2.应用广泛。本实用新型实时视频图像α混合系统使用大规模集成电路实现， 具有结构简单、易于实现和实时性强的优点，满足了机载、车载及手持录像系统的信息显示应用，也可应用于安防监控、楼宇对讲、广告屏等各类影像系统的信息发布。
图1为本实用新型实时视频图像α混合系统结构框图；图2为α混合逻辑模块结构框图；图3为中央处理器软件的控制方法流程。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型实时视频图像α混合系统包括中央处理器、非易失性存储器、同步静态存储器、三态总线桥、直接存储器访问、本地图像缓存、输入图像缓存、模数转换、α混合逻辑和数模转换，其中中央处理器、非易失性存储器、同步静态存储器及直接存储器访问模块与三态总线桥相连，中央处理器的输入端与主机通信接口相连，直接存储器访问模块的输出端接有本地图像缓存；模数转换模块接有视频输入接口，模数转换模块的输出端与输入图像缓存相连；α混合逻辑模块的输入端与本地图像缓存和输入图像缓存的输出端相连，α混合逻辑模块的输出端通过数模转换模块输出模拟视频图像至视频输出接口。中央处理器，运行实时视频图像α混合系统的控制软件，接收来自主机的带有α 通道的图像素材数据，并经三态总线桥将上述图像素材数据更新到非易失性存储器中；将非易失性存储器中的图像素材数据经三态总线桥写入同步静态存储器，形成一幅与输入视频图像尺寸相同的待混合的本地图像数据；启动直接存储器访问模块，将同步静态存储器中待混合的本地图像数据经三态总线桥写入本地图像缓存；模数转换模块，将来自视频输入接口的模拟视频信号转换为数字图像数据；输入图像缓存，用于缓存模数转换模块经模数转换后的输入图像数据；α混合逻辑模块，将来自输入图像缓存的输入图像数据和来自本地图像缓存的待混合的本地图像数据按照α混合原理进行图像合成；数模转换模块，将经α混合逻辑模块合成后的图像转换为模拟视频输出。本实施例中中央处理器为ARM9处理器，非易失性存储器为NAND-FLASH，同步静态存储器S^T-SRAM，三态总线桥、输入图像缓存、本地图像缓存、和α混合逻辑模块使用一片CPLD实现，模数转换模块使用集成A/D转换器实现，数模转换模块使用集成D/A转换器实现，输入图像缓存及本地图像缓存采用先进先出存储器同步输出。如图2所示，所述α混合逻辑模块包括第广3延迟模块、减法器、第广2乘法器以及加法器，其中第1延迟模块接收来自输入图像缓存的输入图像数据，第2延迟模块对本地图像数据中的α通道数据进行延迟，第3延迟模块对本地图像数据中的图像数据进行延迟；减法器对本地图像数据中α通道数据求补；第1乘法器将第1延迟模块输出的数据和减法器输出的数据进行乘法操作；第2乘法器将第2、3延迟模块输出的数据进行乘法操作； 加法器将第广2乘法器输出的数据进行求和，得到α混合后的图像数据。通过以上α混合逻辑模块的硬件构成，可以实现以下运算，即α混合逻辑原理为 Y=AX α+BX (1-α)，其中α为α通道数据，0含α ^ 1，A为本地图像数据、B为输入图像数据。α混合逻辑实现本地图像数据中的α通道数据由第2延迟模块进行一个时钟周期延迟后与由第3延迟模块进行一个时钟周期延迟的本地图像数据中的图像数据同时送第2乘法器，输入图像数据由第1延迟模块进行一个时钟周期延迟后与由减法器输出的本地图像数据中α通道数据的补同时送第1乘法器，第1、2乘法器的输出同时送加法器得 α混合输出。同步静态存储器中存有两幅本地图像空间LA和LB，当中央处理器更新一个空间 LA时，直接存储器访问模块将另一空间LB搬移到本地图像缓存，当中央处理器完成空间LA 的更新后，直接存储器访问将从空间LA搬移本地图像数据到本地图像缓存，并将空间LB交给中央处理器准备下次更新。依此循环，实现了双缓存乒乓操作，避免了本地图像更新时出现显示不完整现象。数模转换模块、模数转换模块、α混合逻辑模块与中央处理器中的控制软件同时执行。如图3所示，为本实用新型实时视频图像α混合系统采用的控制方法流程图，其控制过程如下步骤一中央处理器通过主机通信接口(RS-422标准的串行通信接口)接收带有 α通道的图像素材数据，并将带有α通道的图像素材数据经三态总线桥写入非易失性存储器，如果中央处理器没有从主机通信接口接收新的带有α通道的图像素材数据，则接续以下步骤(步骤二)；步骤二 中央处理器在同步静态存储器中申请两个与输入视频图像尺寸相同大小的空间，分别作为存放两个本地图像的空间，并将这两个本地图像空间中的所有本地图像数据中的α通道数据清零，如果中央处理器没有接收新的图像素材数据，则接续以下步骤 (步骤三)；步骤三中央处理器将非易失性存储器中的带有α通道的图像素材数据经三态总线桥写入同步静态存储器中的一个本地图像空间，形成一幅与输入视频图像尺寸相同的本地图像，如果中央处理器没有接收新的图像素材数据，则接续以下步骤(步骤四)；步骤四中央处理器启动直接存储器访问模块，将最新更新过的本地图像写入本地图像缓存，为α混合逻辑模块提供本地图像数据和α通道数据；步骤五如果中央处理器没有接收新的图像素材数据，且动态显示本地图像数据， 则返回至中央处理器将非易失性存储器中的带有α通道的图像素材数据经三态总线桥写
5入同步静态存储器中的一个本地图像空间步骤(步骤三)；如果中央处理器没有接收新的图像素材数据，且静态显示本地图像数据，则循环执行中央处理器启动直接存储器访问模块，将最新更新过的本地图像写入本地图像缓存步骤(步骤四)；在上述各步骤中，如果中央处理器接收新的图像素材数据，则均返回中央处理器接收带有α通道的图像素材数据，并将其经三态总线桥写入非易失性存储器步骤(步骤一)。本实用新型采用软硬件结合的方式，提供一种结构简单、易于实现、实时性强的实时视频图像α混合系统。由软件完成图像素材的更新、待混合的本地图像数据的准备以及静态或动态显示的控制，既降低了成本又满足了实用性；α混合运算制约系统的实时性， 通过硬件逻辑完成α混合运算，利用硬件逻辑并行性有效解决了实时性问题。
权利要求1.一种实时视频图像α混合系统，其特征在于具有中央处理器、非易失性存储器、同步静态存储器、三态总线桥、直接存储器访问模块、本地图像缓存、输入图像缓存、模数转换模块、α混合逻辑模块和数模转换模块，其中中央处理器，接收来自主机的带有α通道数据的图像素材数据，并经三态总线桥将上述图像素材数据送至非易失性存储器中；非易失性存储器经三态总线桥接至同步静态存储器；同步静态存储器经三态总线桥与本地图像缓存相连；模数转换模块，将来自视频输入接口的模拟视频信号转换为数字图像数据； 输入图像缓存，用于缓存模数转换模块经模数转换后的输入图像数据； α混合逻辑模块，将来自输入图像缓存的输入图像数据和来自本地图像缓存的待混合的本地图像数据按照α混合原理进行图像合成；数模转换模块，将经α混合逻辑模块合成后的图像转换为模拟视频输出。
2.按权利要求1所述的实时视频图像α混合系统，其特征在于所述α混合逻辑模块包括第1 3延迟模块、减法器、第1 2乘法器以及加法器，其中第1延迟模块接收来自输入图像缓存的输入图像数据，第2延迟模块对本地图像数据中的α通道数据进行延迟，第3延迟模块对本地图像数据中的图像数据进行延迟； 减法器对本地图像数据中α通道数据求补；第1乘法器将第1延迟模块输出的数据和减法器输出的数据进行乘法操作；第2乘法器将第2、3延迟模块输出的数据进行乘法操作；加法器将第1 2乘法器输出的数据进行求和，得到α混合后的图像数据。
3.按权利要求1所述的实时视频图像α混合系统，其特征在于所述输入图像缓存及本地图像缓存采用先进先出存储器同步输出。
专利摘要本实用新型涉及一种实时视频图像α混合系统，包括中央处理器，接收来自主机的图像素材数据，并经三态总线桥更新到非易失性存储器中；将非易失性存储器中的图像素材数据写入同步静态存储器；启动直接存储器访问模块将同步静态存储器中本地图像数据写入本地图像缓存；模数转换模块将模拟视频信号转换为数字图像数据；输入图像缓存用于缓存模数转换模块经模数转换后的输入图像数据；α混合逻辑模块将来自输入图像缓存的输入图像数据和来自本地图像缓存的待混合的本地图像数据进行图像合成；数模转换模块将合成后的图像转换为模拟视频输出。本实用新型成本低、速度快、实用性强，满足了机载、车载及手持录像系统的信息显示应用。
文档编号H04N5/265GK201937741SQ20102064141
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月4日 优先权日2010年12月4日
发明者佟新鑫, 栗霄峰, 王玉良 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所