專利名稱：一種圖像處理模板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及視頻處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種應(yīng)用于會(huì)議電視系統(tǒng)中的圖像處理模板中涉及編解碼前后的視頻處理技術(shù)。
在會(huì)議電視的系統(tǒng)中，作為核心技術(shù)的圖像前后處理模板完成著視頻信號(hào)的AD/DA處理、字幕疊加及畫(huà)中畫(huà)等功能。其中，視頻信號(hào)在按照H.261標(biāo)準(zhǔn)(視聽(tīng)服務(wù)中p×64Kbit/s帶寬下的視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn))進(jìn)行編解碼的前后涉及到A/D、D/A等視頻前后端的處理。這種視頻前后端處理目前通常的做法有兩種一是模擬視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)AD變換后直接進(jìn)行圖像格式變換和H.261的編碼，H.261解碼后進(jìn)行格式反變換，然后直接進(jìn)行D/A變換，中間不對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行質(zhì)量?jī)?yōu)化的處理。另一種雖然在H.261編解碼前后采用了專用芯片進(jìn)行濾波處理，但是由于編碼前的濾波和解碼后的濾波這兩部分電路的工作狀態(tài)存在相互制約的關(guān)系，因此當(dāng)系統(tǒng)外接非標(biāo)準(zhǔn)的視頻源時(shí)，會(huì)導(dǎo)致解碼端接收的圖像產(chǎn)生抖動(dòng)。參見(jiàn)

圖1所示，視頻A/D芯片UA1輸出的數(shù)據(jù)送到先入先出存儲(chǔ)器(FIFO)UA2進(jìn)行數(shù)據(jù)的緩存，經(jīng)過(guò)緩存后的數(shù)據(jù)送到UA3進(jìn)行格式變換處理。同時(shí)A/D芯片輸出奇/偶場(chǎng)指示信號(hào)FIELD(Odd/even FIELD identification)和場(chǎng)參考信號(hào)VREF(Vertical REFerence signal)到后端的格式反變換處理芯片UA4，控制UA4的工作。UA4工作于受控振蕩模式，即在FIELD為低電平時(shí)，VREF的上升沿便會(huì)對(duì)UA4內(nèi)部的場(chǎng)同步產(chǎn)生器進(jìn)行復(fù)位。這樣UA4產(chǎn)生的場(chǎng)同步信號(hào)就被強(qiáng)制與UA1的場(chǎng)同步信號(hào)同步。UA4產(chǎn)生的VREF2、HREF2(Horizontal REFerencesignal行參考信號(hào))回送到前端的UA3，UA3接收UA4的VREF2、HREF2和CREF2(Clock REFerence signal時(shí)鐘參考信號(hào))，完全工作于被動(dòng)方式。設(shè)想其中一種情況，當(dāng)UA1的VIDEO IN輸入的是非標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)，即其行、場(chǎng)同步是抖動(dòng)的，那么UA1輸出的FIELD、VREF信號(hào)也會(huì)跟隨產(chǎn)生抖動(dòng)，由于UA4受控于UA1，于是UA4產(chǎn)生的VREF2也是抖動(dòng)的。后端的UA5D/A芯片的行、場(chǎng)同步是由UA4提供的，這時(shí)，即使從解碼部分送來(lái)的是穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，最后從UA5輸出的模擬圖像信號(hào)也會(huì)產(chǎn)生場(chǎng)抖動(dòng)，從而導(dǎo)致圖像質(zhì)量的下降。另外一方面，由于濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)不合適，導(dǎo)致經(jīng)過(guò)濾波后的圖像質(zhì)量提高不大。
鑒于此，本實(shí)用新型的目的就在于提供一種新的圖像前后處理模板，其通過(guò)采取前后端完全獨(dú)立工作的電路結(jié)構(gòu)，輔助以二維FIR(Finite ImpulseResponse有限沖激響應(yīng))數(shù)字濾波器，達(dá)到提高會(huì)議電視圖像質(zhì)量的目的。
本實(shí)用新型的的發(fā)明目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種應(yīng)用于會(huì)議電視系統(tǒng)中的圖像處理模板，其電路部分至少包含有視頻信號(hào)前后端處理模塊、字幕疊加處理模塊、畫(huà)中畫(huà)處理模塊及其它接口電路模塊，該視頻信號(hào)前后端處理模塊由視頻的前端處理部分與視頻的后端處理部分組成，其中，該前端處理部分包括有視頻A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)緩沖電路、圖像格式變換和濾波電路，該后端處理部分包括有圖像格式反變換和濾波電路、視頻D/A轉(zhuǎn)換電路，模擬視頻信號(hào)接到所述的視頻A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端，圖像格式變換和濾波后的信號(hào)送到編碼器的輸入端，解碼器的輸出到圖像格式反變換和濾波電路的輸入端，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換的模擬視頻信號(hào)由視頻D/A轉(zhuǎn)換電路的輸出端輸出到監(jiān)視器進(jìn)行顯示，其特征在于所述的前端圖像格式變換和濾波電路的工作模式為受控振蕩模式，且其幀指示信號(hào)VRST來(lái)自于前端視頻A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的場(chǎng)參考信號(hào)VREF，而把其自身產(chǎn)生的場(chǎng)指示信號(hào)輸出FREF反饋回來(lái)輸入到場(chǎng)指示信號(hào)輸入FRST端。
采用本實(shí)用新型技術(shù)方案后，會(huì)議電視系統(tǒng)的圖像質(zhì)量可有明顯改善，首先，圖像的細(xì)膩感明顯增強(qiáng)，比如物體邊緣的鋸齒狀減少。其次，圖像的清晰度有所提高。再者，接非標(biāo)準(zhǔn)視頻源(如錄象機(jī))時(shí)，會(huì)議電視終端發(fā)送到遠(yuǎn)端的圖像以及本終端接收的圖像都很穩(wěn)定，圖像不會(huì)出現(xiàn)凝固現(xiàn)象。
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例再對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)的圖像前后端處理之電路原理框圖。
圖2為本實(shí)用新型的圖像前后端處理部分的電路原理框圖。
圖3為本實(shí)用新型完成模擬視頻信號(hào)處理和模數(shù)轉(zhuǎn)換的視頻A/D轉(zhuǎn)換部分電路圖。
圖4為本實(shí)用新型視頻數(shù)據(jù)緩沖部分電路圖。
圖5為本實(shí)用新型圖像格式變換和二維FIR濾波部分電路圖。
圖6為本實(shí)用新型視頻A/D轉(zhuǎn)換、視頻數(shù)據(jù)緩沖、圖像格式變換和二維FIR濾波三部分的信號(hào)連接關(guān)系示意圖。
本實(shí)用新型一種應(yīng)用于會(huì)議電視系統(tǒng)中的圖像處理模板，該模板完成了諸如視頻信號(hào)前后端處理功能、字幕疊加處理功能及畫(huà)中畫(huà)處理功能等。參見(jiàn)圖2所示，其中的視頻信號(hào)前后端處理電路由視頻的前端處理部分與視頻的后端處理部分組成，前端處理部分包括有視頻A/D轉(zhuǎn)換U1、數(shù)據(jù)緩沖U2、圖像格式變換和濾波U3，后端處理部分包括有圖像格式反變換和濾波U4、視頻D/A轉(zhuǎn)換U5。模擬視頻信號(hào)由視頻A/D轉(zhuǎn)換U1輸入，然后經(jīng)圖像格式變換和濾波U2后送到H.261編碼器編碼；解碼器的輸出接到圖像格式反變換和濾波U4的輸入，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換的模擬視頻信號(hào)由視頻D/A轉(zhuǎn)換輸出到監(jiān)視器進(jìn)行顯示。
在視頻的前端處理部分，數(shù)據(jù)緩沖U2實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖功能，保證送到圖像格式變換和濾波U3的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘是穩(wěn)定、無(wú)抖動(dòng)的。U3有兩個(gè)功能，圖像格式變換和二維濾波，圖像格式變換保證送到H.261編碼器的視頻數(shù)據(jù)格式滿足要求，二維濾波可以對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行精確到像素級(jí)的FIR濾波。視頻的后端處理部分中，圖像格式反變換和濾波處理芯片U4實(shí)現(xiàn)的是與U3相反的過(guò)程。
在本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，前端圖像格式變換和濾波電路的工作模式為受控振蕩模式，且其幀指示信號(hào)VRST來(lái)自于前端視頻A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的場(chǎng)參考信號(hào)VREF，而把其自身產(chǎn)生的場(chǎng)指示信號(hào)輸出FREF反饋回來(lái)輸入到場(chǎng)指示信號(hào)輸入FRST端。由此可見(jiàn)，前端圖像格式變換和濾波電路受到來(lái)自前端視頻A/D轉(zhuǎn)換電路的場(chǎng)參考信號(hào)VREF的控制，強(qiáng)制其產(chǎn)生的場(chǎng)同步信號(hào)與前端視頻A/D轉(zhuǎn)換電路的VREF同步，同時(shí)把其自身的場(chǎng)同步信號(hào)作處理后反饋回來(lái)控制本身的振蕩。前端圖像格式變換和濾波電路的這種受控振蕩工作模式保證了其工作的穩(wěn)定性，同時(shí)由于發(fā)送端電路工作是獨(dú)立的，所以保證了外接非標(biāo)準(zhǔn)視頻源時(shí)系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)以及本終端顯示的圖像的穩(wěn)定性。
在本實(shí)用新型的具體實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)選用性能優(yōu)良的芯片，同時(shí)對(duì)這些芯片進(jìn)行合理的配置和組合，以達(dá)到最佳的處理效果。參見(jiàn)圖3至圖6，本實(shí)用新型實(shí)施例之具體電路圖。U1選用PHILIPS公司的Video Input ProcessorSAA7111，U2選用NEC公司的行FIFO uPD485506，U3、U4選用MITEL公司的VP520S，U5選用BrookTree公司的Bt856。工作過(guò)程簡(jiǎn)述如下。
攝象機(jī)輸出的模擬視頻信號(hào)接到U1SAA7111的輸入，SAA7111首先對(duì)模擬視頻信號(hào)進(jìn)行模擬前端處理，包括嵌位、增益控制、頻率補(bǔ)償?shù)?。然后進(jìn)行A/D變換，視頻信號(hào)數(shù)字化以后進(jìn)行的處理包括亮度、色度信號(hào)的分離，亮度、對(duì)比度和色飽和度的控制。在SAA7111初始化過(guò)程中，通過(guò)IIC總線(Inter IC Bus)把其內(nèi)部的數(shù)字鎖相環(huán)設(shè)為閉環(huán)模式，使得SAA7111產(chǎn)生的LLC(Line LockClock)時(shí)鐘和行、場(chǎng)同步信號(hào)與輸入的視頻信號(hào)鎖定。SAA7111最后輸出16bit符合CCIR-6014∶2∶2格式的數(shù)字視頻信號(hào)。
使用SAA7111輸出的13.5MHz的LLC2時(shí)鐘作為U2 FIFO uPD485506的寫(xiě)時(shí)鐘，場(chǎng)參考信號(hào)VREF作為uPD485506的寫(xiě)復(fù)位信號(hào)、行參考信號(hào)HREF作為uPD485506的寫(xiě)使能信號(hào)，把16bit的數(shù)字視頻信號(hào)寫(xiě)入到uPD485506的存儲(chǔ)單元。同時(shí)使用U3VP520S的CREF作為讀時(shí)鐘，行消隱信號(hào)HBLNK(Horizontal BlaNK signal)作為讀使能信號(hào)，VREF信號(hào)作為讀復(fù)位信號(hào)，把FIFO存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)讀出送到U3VP520S的輸入端。
U3的VP520S工作在受控振蕩模式，這個(gè)受控振蕩工作過(guò)程如下VP520S通過(guò)內(nèi)部的同步產(chǎn)生器產(chǎn)生行、場(chǎng)同步信號(hào)，而同步產(chǎn)生器的工作是受控的。在VP520S上有兩個(gè)專門(mén)用來(lái)控制內(nèi)部同步產(chǎn)生器工作的管腳，幀開(kāi)始指示信號(hào)VRST和場(chǎng)指示信號(hào)輸入FRST。當(dāng)VP520S工作于自由振蕩模式時(shí)，通過(guò)軟件把VP520S內(nèi)部地址0x03的寄存器寫(xiě)0x00的值把上述兩個(gè)管腳屏蔽，而當(dāng)VP520S工作于受控振蕩模式時(shí)，通過(guò)軟件把VP520S內(nèi)部地址為0x03的寄存器寫(xiě)0x02的值把上述兩個(gè)管腳使能，當(dāng)FRST為低時(shí)VRST的上升沿將會(huì)復(fù)位VP520S內(nèi)部的同步產(chǎn)生器。如圖5所示，VP520S的VRST腳(PIN34)與SAA7111的SAA-VREF相連，而把U3VP520S本身產(chǎn)生的場(chǎng)指示信號(hào)輸出FREF(PIN47輸出)反饋回來(lái)輸入到FRST腳(PIN36)。當(dāng)FRST為低電平時(shí)，VRST的上升沿將會(huì)復(fù)位VP520S內(nèi)部的同步產(chǎn)生器。這樣保證了U3VP520S產(chǎn)生的場(chǎng)同步信號(hào)與SAA7111輸出的場(chǎng)同步信號(hào)保持同步的關(guān)系。即，VP520S工作于自由振蕩狀態(tài)的過(guò)程中受到來(lái)自SAA7111的場(chǎng)參考信號(hào)VREF的控制，強(qiáng)制VP520S產(chǎn)生的場(chǎng)同步信號(hào)與SAA7111的VREF同步，同時(shí)把VP520S產(chǎn)生的場(chǎng)同步信號(hào)作處理后反饋回來(lái)控制VP520S本身的振蕩。VP520S這個(gè)受控振蕩工作模式保證了其工作的穩(wěn)定性，同時(shí)由于發(fā)送端電路工作是獨(dú)立的，所以保證了外接非標(biāo)準(zhǔn)視頻源時(shí)系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)以及本終端顯示的圖像的穩(wěn)定性。
VP520S同時(shí)完成兩個(gè)功能，一是三通道二維的FIR濾波，另一個(gè)功能是圖像格式變換，即由CCIR-601(國(guó)際電聯(lián)建議的601標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于4∶3和16∶9寬屏幕數(shù)字電視的演播室編碼參數(shù))變換到CIF(公共中間格式)格式，這是H.261編碼器所要求的圖像數(shù)據(jù)格式。16bit的圖像數(shù)據(jù)輸入到VP520S內(nèi)部后被拆分成Y、U、V三路獨(dú)立的數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行二維FIR濾波，通過(guò)CPU把濾波器參數(shù)加載給VP520S，VP520S便可以完成濾波的功能。同時(shí)，采用自行開(kāi)發(fā)的仿真軟件，根據(jù)濾波器的結(jié)構(gòu)、配合H.261編碼器的特性設(shè)計(jì)出恰當(dāng)?shù)臑V波器參數(shù)，對(duì)編碼前的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行降采樣濾波，對(duì)解碼后的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)采樣內(nèi)插濾波，更較大地提高了圖像質(zhì)量，達(dá)到提高會(huì)議電視圖像的目的。
U4位置的VP520S完成的功能與U3的VP520S相反，即完成圖像格式的反變換和三通道的二維內(nèi)插濾波。在這里，VP520S工作于自由振蕩工作模式，產(chǎn)生符合CCIR-601標(biāo)準(zhǔn)的行場(chǎng)同步信號(hào)。由于采用專用的仿真軟件設(shè)計(jì)VP520S的FIR濾波器參數(shù)，圖像數(shù)據(jù)由一場(chǎng)內(nèi)插成兩場(chǎng)后依然很穩(wěn)定，這也是圖像質(zhì)量提高的其中一個(gè)表現(xiàn)。VP520S最后輸出16bit的CCIR-6014∶2∶2格式視頻數(shù)據(jù)。
U5位置的Bt8 56接收U4送來(lái)的行場(chǎng)同步信號(hào)和27MHz、13.5MHz的時(shí)鐘信號(hào)以及16bit的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)PAL視頻編碼為復(fù)合視頻信號(hào)和亮、色分離的S-VIDEO視頻信號(hào)，輸出到監(jiān)視器進(jìn)行顯示。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)用于會(huì)議電視系統(tǒng)中的圖像處理模板，其電路部分至少包含有視頻信號(hào)前后端處理模塊、字幕疊加處理模塊、畫(huà)中畫(huà)處理模塊及其它接口電路模塊，該視頻信號(hào)前后端處理模塊由視頻的前端處理部分與視頻的后端處理部分組成，其中，該前端處理部分包括有視頻A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)緩沖電路、圖像格式變換和濾波電路，該后端處理部分包括有圖像格式反變換和濾波電路、視頻D/A轉(zhuǎn)換電路，模擬視頻信號(hào)接到所述的視頻A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端，圖像格式變換和濾波后的信號(hào)送到編碼器的輸入端，解碼器的輸出到圖像格式反變換和濾波電路的輸入端，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換的模擬視頻信號(hào)由視頻D/A轉(zhuǎn)換電路的輸出端輸出到監(jiān)視器進(jìn)行顯示，其特征在于所述的前端圖像格式變換和濾波電路的工作模式為受控振蕩模式，且其幀指示信號(hào)(VRST)來(lái)自于前端視頻A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的場(chǎng)參考信號(hào)(VREF)，而把其自身產(chǎn)生的場(chǎng)指示信號(hào)輸出(FREF)反饋回來(lái)輸入到場(chǎng)指示信號(hào)輸入(FRST)端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理模板，其特征在于所述的視頻A/D轉(zhuǎn)換為SAA7111，所述的數(shù)據(jù)緩沖為FIFO uPD485506，所述的圖像格式變換和濾波、圖像格式反變換和濾波均為VP520S，所述的視頻D/A轉(zhuǎn)換為Bt856。
專利摘要本實(shí)用新型的公開(kāi)了一種應(yīng)用于會(huì)議電視系統(tǒng)中的圖像處理模板,其視頻信號(hào)前端處理電路部分包括有視頻A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩沖、圖像格式變換和濾波,后端處理部分包括有圖像格式反變換和濾波、視頻D/A轉(zhuǎn)換,且所述的前端圖像格式變換和濾波電路的工作模式為受控振蕩模式,其幀指示信號(hào)(VRST)來(lái)自于前端視頻A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的場(chǎng)參考信號(hào)(VREF),而把其自身產(chǎn)生的場(chǎng)指示信號(hào)輸出(FREF)反饋回來(lái)輸入到場(chǎng)指示信號(hào)輸入(FRST)端。
文檔編號(hào)H04N7/15GK2385487SQ9921777
公開(kāi)日2000年6月28日 申請(qǐng)日期1999年8月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月10日
發(fā)明者朱雄羽 申請(qǐng)人:深圳市華為技術(shù)有限公司