[发明专利]一种面向异步视频的嵌入式图像处理方法

说明书

技术领域

本发明属于电子设计技术，具体涉及一种面向异步视频的嵌入式图像处理方法。

背景技术

嵌入式图像处理一般基于DSP+FPGA技术，接受视频信息输入，运行图像处理算法，实现诸如目标跟踪、检测、识别等功能，同时输出处理后的图像信号。系统规定的输入和输出常常是不同的视频格式，二者由于帧频的不同，处于异步的状态。

目前处理异步视频的方式有如下：如果图像处理系统的输入为复合模拟视频，帧频25Hz；输出为XGA格式，帧频60Hz；一幅输入画面平均产生2.4次输出画面，此时系统处理的就是异步视频，有3种处理方法。

最直接的方式——帧内不同步，输出以输入的帧频进行切换，当一帧输入数据准备好后，输出就切换到新一帧的视频数据，不管此时输出帧进行到了哪个时刻。这种模式中输入和输出处于帧内的不同步状态，即输出的画面可能由非同一幅输入画面组成。当相邻的两帧图像存在较大差异，输出的画面会出现明显的分界。

第二种是帧间不同步方式，即把不同步局限在帧间的状态。当一帧输入数据准备好后，输出不会立即切换到新一帧的视频数据，而是根据输出自身的时序做出选择。只有当前帧输出完毕后，才会切换到新一帧的视频数据，这样就保证了输出的每幅画面都有一个对应的输入画面，不可能出现两个输入画面拼接的状况。如果一幅输入画面平均产生2.4次输出画面，实际显示状况是某些输入画面显示了2次，而某些输入画面显示了3次。这样，原来在时间上均匀显示的输入画面，在输出时不再一致。当画面中出现匀速运动的目标时，理论上在输出画面中，目标会出现跳跃式的运动。这种显示效果在大多数应用环境中肉眼难以觉察，是目前嵌入式图像处理产品广泛采用的处理不同步的方式。

最后一种可以称为准同步方式，即输出帧和输入帧在一段时间上基本对应，接近同步的效果。虽然输入和输出的帧频不同，但系统根据相邻的输入帧图像的变化特点，采用智能算法，人为地生成一些中间帧，加入到输出帧序列中，更好地突出了输出帧频提高的显示效果，还能够保持画面的连续性。这种方式多用于视听娱乐的大屏幕影音设备。

现在视频格式转换的图像处理产品的功能流程如图３所示，在实现异步视频帧间不同步输出效果时，大多在数据缓存或输出显存环节采用乒乓切换的方法。这种方式下， DSP需要把视频数据从缓存搬移到显存，硬件上需要占据2个数据端口，增加了数据传输的时间，。

发明内容

本发明的目的是提供一种面向异步视频的嵌入式图像处理方法，在不增加传输时间的前提下满足不同帧频的输入和输出的需要。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种面向异步视频的嵌入式图像处理方法，该方法包括以下步骤：

1）. 定义四片帧存用于存放输入视频数据和输出视频数据之间不同状态帧图像，利用可编程逻辑器件FPGA将数字信号处理器DSP、四片帧存以及输入和输出视频数据流连接起来； 

2）.定义的四片帧存分别为写入帧、处理帧、读出帧和缓存帧/废弃帧，使每一帧数据与一片帧存关联，依次经历写入、处理、缓存、读出和废弃的状态，其中缓存帧和废弃帧不同时存在，写入帧与视频数据输入流连接，用于存储正在输入的视频数据，处理帧与DSP连接，用于作为DSP的数据缓存，读出帧与视频数据输出流连接，用于将视频数据读出显示，缓存帧用于等待被读出显示，处于孤立状态，废弃帧指的是视频数据已经完成输出，用于等待被新的数据写入，处于孤立状态；

3）.根据输入帧同步信号和输出帧同步信号和相应的切换规则对四片帧存的状态进行切换，实现异步视频帧间不同步效果。

所述步骤2）中的4片帧存有５种状态，任一时刻4片帧存分别对应写入、处理、读出、缓存/废弃，帧存的写入、处理、缓存状态由输入帧的同步信号触发确定，帧存的读出、废弃状态由输出帧的同步信号触发确定，所述切换规则是指在异步视频的帧间不同步状态下保证输出帧的完整性，嵌入式图像处理系统利用第4片帧存提供时间上的缓冲。

所述步骤3）中的切换规则在输入帧频小于输出帧频的情况下，每一个输入帧都会被读出显示，在每个输入帧周期中，至少会发生１次输出帧同步触发事件，第一次输出帧同步信号触发之后，原缓存状态的帧存切换到读出状态，原读出状态帧存转换为废弃状态，然后保持不变，直到新的输入帧同步信号到来。

所述步骤3）中的切换规则在输入帧频大于输出帧频的情况下，一个输入帧周期内，如果接收到输出帧同步信号，缓存帧会转换为读出帧，否则会被重新写入，没有机会输出显示。