產生隨機運動圖像視頻源的系統的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種產生隨機運動圖像視頻源的系統，包括FPGA和微控制器；FPGA中實現總線控制模塊、存儲模塊、存儲模塊控制器，測試圖產生模塊、顯示時序控制模塊和圖像輸出模塊；存儲模塊用于存儲預設的隨機運動圖像，微控制器用于在預設的時間間隔根據預設的隨機函數產生隨機運動圖像顯示的位置信息，并將位置信息傳輸給總線控制模塊；顯示時序控制模塊用于根據預設的圖像顯示參數輸出圖像顯示時序，存儲模塊控制器用于讀取隨機運動圖像；測試圖產生模塊用于生成背景圖、根據背景圖、圖像顯示時序、隨機運動圖像以及位置信息產生隨機運動圖像視頻流，所述圖像輸出模塊用于鎖存輸出隨機運動圖像視頻流。本發(fā)明資源消耗低、運行速度快，不需要依賴計算機。
【專利說明】產生隨機運動圖像視頻源的系統【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及視頻編解碼設備測試【技術領域】，特別是涉及一種產生隨機運動圖像視頻源的系統。
【背景技術】
[0002]在視頻編解碼設備測試中，常需要隨機運動的圖像視頻源。當隨機運動圖像分辨率較大時，例如分辨率為1920x1080，圖像的幀率至少為20幀每秒才能讓人感覺圖像的運動效果。采用硬件實現這樣的效果的視頻源，主要通過讀、寫大的存儲單元實現，需要做兩個操作:I)將圖像寫入到存儲單元中。2)將圖像從存儲單元中讀取出來，讀、寫操作需要比較長的時間，需要的存儲資源大于等于1920*1080*20*24bit=995，328，000bit，為1.2GB左右。因為存儲的圖像數量有限，因此該方案產生的隨機運動的“隨機性”是有限的。采用軟件制作這樣的隨機運動視頻源，需要在計算機上處理，產生該視頻源脫離不了計算機。
[0003]目前現有的硬件實現方案是通過讀、寫大的存儲單元實現的，其缺點是需要大量的存儲單元，而且處理的時間長。而采用軟件實現方案，則需要在計算機上處理，脫離不了計算機；
[0004]綜上，傳統技術存在資源消耗多、運行時間長，軟件實現方案依賴計算機等缺陷。
【發(fā)明內容】

[0005]基于此，本發(fā)明提供一種產生隨機運動圖像視頻源的系統，該系統資源消耗低、運行速度快，不需要依賴計算機。
[0006]一種產生隨機運動圖像視頻源的系統,包括FPGA (Field — Programmable GateArray，現場可編程邏輯陣列)和微控制器；
[0007]所述FPGA中設置有總線控制模塊、存儲模塊、存儲模塊控制器，測試圖產生模塊、顯示時序控制模塊、圖像輸出模塊；
[0008]所述FPGA中實現有總線控制模塊、存儲模塊、存儲模塊控制器，測試圖產生模塊、顯示時序控制模塊和圖像輸出模塊；
[0009]所述存儲模塊用于存儲預設的隨機運動圖像；
[0010]所述微控制器用于在預設的時間間隔根據預設的隨機函數產生所述隨機運動圖像顯示的位置信息，并將所述位置信息通過控制總線傳輸給所述總線控制模塊；
[0011]所述存儲模塊控制器用于讀取所述存儲模塊中的隨機運動圖像；
[0012]所述顯示時序控制模塊用于根據預設的圖像顯示參數輸出圖像顯示時序；
[0013]所述測試圖產生模塊 用于生成背景圖，以及根據所述背景圖、圖像顯示時序、隨機運動圖像以及所述位置信息產生隨機運動圖像視頻流；
[0014]所述圖像輸出模塊用于鎖存輸出隨機運動圖像視頻流。
[0015]上述產生隨機運動圖像視頻源的系統，通過MCU配置隨機運動圖像在背景圖中的顯示位置，該顯示位置采用隨機函數生成，具有隨機性；FPGA中實現多個模塊，存儲模塊中存儲隨機運動圖像，測試圖產生模塊產生背景圖，顯示時序控制模塊則產生圖像顯示參數，存儲模塊控制器從存儲模塊(ROM、RAM)中讀取固定大小的圖像，最后通過圖像輸出模塊鎖存輸出所述隨機運動圖像視頻流；本發(fā)明不需要采用容量巨大的存儲模塊，FPGA中只需存儲隨機運動圖像即可，其資源占用非常少；本發(fā)明不需要依賴計算機，解決了傳統硬件實現方案所存在的資源消耗多、運行時間長的缺陷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明產生隨機運動圖像視頻源的系統在一實施例中的結構示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明產生隨機運動圖像視頻源的系統在另一實施例中的結構示意圖。
[0018]圖3為隨機運動圖像在背景圖上的運動示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0020]在本發(fā)明實施例中，隨機運動圖像視頻源采用FPGAll和微處理器12 (MCU7MicroControl Unit)生成，如圖1所示,是本發(fā)明產生隨機運動圖像視頻源的系統的結構示意圖，包括FPGAl I和MCU12，FPGA11實現有總線控制模塊111、存儲模塊112、存儲模塊控制器113，測試圖產生模塊114、顯示時序控制模塊115和圖像輸出模塊116 ；
[0021]所述存儲模塊112用于存儲預設的隨機運動圖像；
[0022]所述微控制器12用于在預設的時間間隔根據預設的隨機函數產生所述隨機運動圖像顯示的位置信息，并將所述位置信息通過控制總線傳輸給所述總線控制模塊111 ；
[0023]所述存儲模塊控制器113用于讀取所述存儲模塊112中的隨機運動圖像；
[0024]所述顯示時序控制模塊115用于根據預設的圖像參數輸出圖像顯示時序；
[0025]所述測試圖產生模塊114用于生成背景圖、以及根據所述背景圖、圖像顯示時序、隨機運動圖像以及所述位置信息產生隨機運動圖像視頻流；
[0026]所述圖像輸出模塊116用于鎖存輸出所述隨機運動圖像視頻流。
[0027]在本實施例中，硬件上只需采用FPGAl I和微控制器12，微控制器12通過隨機函數產生圖像在背景圖上顯示的位置信息，MCU12根據預設的時間間隔持續(xù)更新位置信息(時間間隔設置為人眼可流暢觀看隨機運動圖像的時間即可)，MCU12利用產生的位置信息，每隔一定時間(數幀)通過控制總線配置FPGA中存儲的隨機運動圖像一個新的顯示位置；
[0028]在FPGA中，存儲模塊112中存儲隨機運動圖像，存儲模塊控制器113從存儲模塊112 (ROM、RAM)中讀取固定大小的圖像，顯示時序控制模塊115則根據圖像顯示參數產生圖像顯示時序；測試圖產生模塊114產生背景圖，并根據所述背景圖、圖像顯示時序、隨機運動圖像以及所述位置信息產生隨機運動圖像視頻流，最后通過圖像輸出模塊116鎖存輸出所述隨機運動圖像視頻流；因此最后產生的視頻源圖像中的圖像運動是隨機的，滿足視頻編解碼設備測試的需求；FPGA中只需存儲模塊存儲一隨機運動圖像，因此該系統占用資源非常小，運行速度快。
[0029]上述的顯示時序參數可包括行頻、場頻、行消影數據區(qū)、場消影數據區(qū)、有效數據區(qū)等預設的參數，具體可根據使用場景等要求而設置，比如可根據上述圖像在什么位置顯不、顯不多大、隔多長時間顯不一幅圖像而確定。
[0030]在一較佳實施例中，所述隨機運動圖像顯示的位置信息包括隨機運動圖像在所述背景圖上顯示的水平起始位置和垂直起始位置；由于是隨機運動圖像在背景圖上隨機運動，因此只需要產生隨機運動圖像顯示的水平起始位置、垂直起始位置兩個位置信息。
[0031 ] 在一較佳實施例中，所述存儲模塊包括ROM存儲模塊，所述ROM存儲模塊用于存儲所述隨機運動圖像；R0M存儲模塊為只讀存儲器，適用于不更新隨機運動圖像的情況；
[0032]所述存儲模塊也可包括RAM存儲模塊，所述RAM存儲模塊用于存儲所述隨機運動圖像，所述微控制器還可用于通過控制總線更新所述RAM存儲模塊中存儲的隨機運動圖像；本實施例針對的是更新隨機運動圖像的情況，RAM存儲模塊為可讀可寫存儲器，在利用上述系統產生隨機運動圖像視頻源時，可由MCU更新RAM存儲模塊中的隨機運動圖像。
[0033]本實施例產生隨機運動圖像視頻源的系統所述產生的運動圖像具有隨機性，但是隨機運動圖像顯示在背景圖上，而背景圖的大小有限，MCU通過控制總線輸入的圖像顯示起始位置又是隨機的，因此該固定大小的圖像顯示起始位置需要限定，否則可能會出現隨機運動圖像越過背景圖邊界導致隨機運動圖像無法顯示的情況；
[0034]因此，所述MCU還可用于:根據所述隨機運動圖像的水平起始位置、垂直起始位置、圖像長度和圖像寬度，判斷隨機運動圖像是否超出所述背景圖的顯示范圍；若是，則將水平起始位置、垂直起始位置修改為預設的水平起始位置、垂直起始位置；
[0035]或者，所述FPGA還可包括位置檢查模塊，用于:根據所述隨機運動圖像的水平起始位置、垂直起始位置、圖像長度和圖像寬度，判斷隨機運動圖像是否超出所述背景圖的顯示范圍；若是，則將水平起始位置、垂直起始位置修改為預設的水平起始位置、垂直起始位置。
[0036]本實施例中，由于背景圖具有固定的顯示范圍，在獲得所述隨機運動圖像的水平起始位置、垂直起始位置后，再讀取隨機運動圖像的圖像長度和圖像寬度，則可判斷在當前的位置信息下，所述隨機運動圖像是否會超過背景圖的顯示范圍；若是，則將當前的水平起始位置、垂直起始位置修改為預設的水平起始位置、垂直起始位置，保證隨機運動圖像在背景圖的顯示范圍內；上述的處理判斷過程可由MCU處理，也可在FPGA中設置一位置檢查模塊進行處理。
[0037]上述過程也可采用其他方式處理，所述MCU還用于根據所述隨機運動圖像的水平起始位置、垂直起始位置、圖像長度、圖像寬度和背景圖，獲得所述隨機運動圖像的位置信息范圍，根據所述位置信息范圍限定所述隨機函數的輸出值；
[0038]假設:隨機運動圖像的水平起始位置為X,垂直起始位置為y，圖像長度為Ien,寬度為width，背景圖的寬度為X、長度為Y ；隨機函數為x=f (η)，y=f (m)，則可限定隨機函數的輸出值為 0=〈x+len〈X 并且 0〈=y+width〈Y。
[0039]在本實施例中，MCU先根據背景圖的大小，以及隨機運動圖像的大小，在背景圖中計算出隨機運動圖像位置信息的范圍，通過這種方式限定隨機函數，則可保證隨機函數產生的位置信息不會使隨機運動圖像超出背景圖的顯示范圍。
[0040]在一較佳實施例中，如圖2所示，所述圖像輸出模塊還用于將所述圖像顯示參數、背景圖、隨機運動圖像以及所述位置信息通過TMDS(Transition Minimized DifferentialSignaling，最小化傳輸差分信號)發(fā)送器21發(fā)送到顯示設備31顯示；[0041]或者還用于將所述圖像顯示參數、背景圖、隨機運動圖像以及所述位置信息通過所述MCU和TMDS發(fā)送器21發(fā)送到顯示設備31顯示；可先由MCU進行圖像預處理后再輸出視頻流，如圖像疊加、疊加字幕等圖像預處理。
[0042]接下來再通過兩個實施例闡述下本系統的運行過程。
[0043]( I)隨機運動圖像的內容固定
[0044]此方式的實現如下:
[0045]前提條件:
[0046]MCU通過I2C總線配置隨機運動圖像顯示的位置，該位置包括:水平起始位置、垂直起始位置，該位置具有隨機性，由MCU中隨機函數產生。
[0047]FPGA中實現一個ROM及其控制器，在FPGA設計時可編輯ROM中的內容，ROM的大小根據圖像的大小定制。
[0048]FPGA中的測試圖產生模塊產生一個背景圖、根據所述背景圖、圖像顯示時序、隨機運動圖像以及所述位置信息產生隨機運動圖像視頻流，根據顯示時序控制模塊產生的時序信息，在圖像開始顯示時，MCU通過I2C配置隨機運動圖像顯示的起始位置，然后ROM控制模塊從ROM中讀取存儲在其中的固定大小的圖像。由于每隔一定時間(數幀)MCU都會通過I2C配置固定大小的圖像一個新的顯示起始位置，并且該位置具有隨機性，因此最后產生的視頻源圖像中的固定大小的圖像運動是隨機的，圖像隨機運動如圖3所示。
[0049](2)隨機運動圖像的內容可更新
[0050]前提條件:
[0051]MCU通過SPI總線配置隨機運動圖像的位置，該位置包括:水平起始位置、垂直起始位置，該位置具有隨機性，由MCU中隨機函數產生，同時MCU通過SPI可以更新RAM中存儲的圖像的內容。
[0052]FPGA中實現一個RAM及其控制器，通過SPI更新RAM中的圖像內容。RAM的大小根據圖像的大小定制。
[0053]FPGA中的測試圖產生模塊產生一個背景圖、根據所述背景圖、圖像顯示時序、隨機運動圖像以及所述位置信息產生隨機運動圖像視頻流，MCU通過SPI更新FPGA中RAM存儲的圖像內容信息，并且在一幀圖像開始顯示前，MCU通過SPI配置隨機運動圖像的起始位置，然后RAM控制模塊從RAM中讀取存儲在其中的固定大小的圖像。由于每隔一定時間(數幀)MCU都會通過SPI配置圖像一個新的顯示起始位置，并且該位置具有隨機性，因此最后產生的視頻源圖像中的固定大小的圖像運動是隨機的，圖像隨機運動如圖3所示。
[0054]本發(fā)明產生隨機運動圖像視頻源的系統，通過MCU配置隨機運動圖像在背景圖中的顯示位置，該顯示位置采用隨機函數生成，具有隨機性；FPGA中實現多個模塊，存儲模塊中存儲隨機運動圖像，測試圖產生模塊產生背景圖，顯示時序控制模塊則產生圖像顯示參數，存儲模塊控制器從存儲模塊(R0M、RAM)中讀取固定大小的圖像，最后通過圖像輸出模塊鎖存輸出所述隨機運動圖像視頻流。本發(fā)明不需要設置容量巨大的存儲器，FPGA中只需存儲隨機運動圖像即可，其資源占用非常少；本發(fā)明不需要依賴計算機，解決了傳統硬件實現方案所存在的資源消耗多、運行時間長的缺陷。
[0055]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種產生隨機運動圖像視頻源的系統，其特征在于，包括FPGA和微控制器； 所述FPGA中實現有總線控制模塊、存儲模塊、存儲模塊控制器，測試圖產生模塊、顯示時序控制模塊和圖像輸出模塊； 所述存儲模塊用于存儲預設的隨機運動圖像； 所述微控制器用于在預設的時間間隔根據預設的隨機函數產生所述隨機運動圖像顯示的位置信息，并將所述位置信息通過控制總線傳輸給所述總線控制模塊； 所述存儲模塊控制器用于讀取所述存儲模塊中的隨機運動圖像； 所述顯示時序控制模塊用于根據預設的圖像顯示參數輸出圖像顯示時序； 所述測試圖產生模塊用于生成背景圖，以及根據所述背景圖、圖像顯示時序、隨機運動圖像以及所述位置信息產生隨機運動圖像視頻流； 所述圖像輸出模塊用于鎖存輸出所述隨機運動圖像視頻流。
2.根據權利要求1所述的產生隨機運動圖像視頻源的系統，其特征在于，所述隨機運動圖像顯示的位置信息包括隨機運動圖像在所述背景圖上顯示的水平起始位置和垂直起始位置。
3.根據權利要求1所述的產生隨機運動圖像視頻源的系統，其特征在于，所述存儲模塊包括ROM存儲模塊，所述ROM存儲模塊用于存儲所述隨機運動圖像。
4.根據權利要求1所述的產生隨機運動圖像視頻源的系統，其特征在于，所述存儲模塊包括RAM存儲模塊，所述RAM存儲模塊用于存儲所述隨機運動圖像，所述微控制器還用于通過控制總線更新所述RAM存儲模塊中存儲的隨機運動圖像。
5.根據權利要求2所述的產生隨機運動圖像視頻源的系統，其特征在于，所述MCU還用于:根據所述隨機運動圖像的水平起始位置、垂直起始位置、圖像長度和圖像寬度，判斷隨機運動圖像是否超出所述背景圖的顯示范圍；若是，則將水平起始位置、垂直起始位置修改為預設的水平起始位置、垂直起始位置； 或者，所述FPGA還包括位置檢查模塊，用于:根據所述隨機運動圖像的水平起始位置、垂直起始位置、圖像長度和圖像寬度，判斷隨機運動圖像是否超出所述背景圖的顯示范圍；若是，則將水平起始位置、垂直起始位置修改為預設的水平起始位置、垂直起始位置。
6.根據權利要求2所述的產生隨機運動圖像視頻源的系統，其特征在于，所述MCU還用于:根據所述隨機運動圖像的水平起始位置、垂直起始位置、圖像長度、圖像寬度和背景圖，獲得所述隨機運動圖像的位置信息范圍，根據所述位置信息范圍限定所述隨機函數的輸出值。
7.根據權利要求1所述的產生隨機運動圖像視頻源的系統，其特征在于，所述圖像輸出模塊還用于將隨機運動圖像視頻流通過TMDS發(fā)送器發(fā)送到顯示設備顯示； 或者還用于將所述隨機運動圖像視頻流通過所述微控制器和TMDS發(fā)送器發(fā)送到顯示設備顯示。
8.根據權利要求1所述的產生隨機運動圖像視頻源的系統，其特征在于，所述控制總線包括I2C控制總線或SPI控制總線。
【文檔編號】H04N19/156GK103888766SQ201410090283
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權日:2014年3月12日
【發(fā)明者】羅虎 申請人:廣東威創(chuàng)視訊科技股份有限公司