CN100515033C

CN100515033C - 一种图像输出系统

Info

Publication number: CN100515033C
Application number: CNB200510090229XA
Authority: CN
Inventors: 蔡嘉林
Original assignee: Songhan Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Songhan Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2005-08-10
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2025-08-10
Also published as: CN1913586A

Abstract

本发明提供一种图像输出系统，接收一图像撷取装置产生的一目标图像数据后输出一模拟编码图像数据。该图像输出系统包括一相位比较器、一图像同步信号产生器以及一视频编码器。该图像输出系统接收电源经一电压比较器转换后所产生的数字信号，并以该数字信号作为参考，对系统产生的垂直图像同步信号进行时脉周期及相位补偿。本发明的图像输出系统应用于一般的摄影监控系统时，可以解决现有技术因为相锁回路无法锁住电源频率与电源同步，导致摄影监控系统在进行画面切换时所产生的闪烁、跳动等问题，同时还减少数字模拟转换器的使用数量，降低制造成本。

Description

一种图像输出系统

技术领域

本发明涉及一种图像处理系统，特别是涉及一种图像输出系统。

背景技术

图1显示一般的摄影监控系统。该摄影监控系统10包括四部摄影机111～114、一控制系统12以及一显示器13。摄影监控系统10利用摄影机111～114分别撷取不同监控区域的图像，通过控制系统12分别将四个图像0₁、0₂、0₃、0₄输出至显示器13，以达到监控的效果。

摄影机111～114各包括一图像处理系统20，如图2A所示。该图像处理系统20包括一图像输出系统20’(虚线部份)与一图像撷取装置(Imageacquisition device)23。其中所述图像输出系统20’还包括一电压比较器(Voltage comparator)21、一图像同步信号产生器(Image synchronousgenerator)22、一视频编码器(Video encoder)24、一相锁回路(PLL：Phaselock loop)25、一时脉产生器(Timing generator)26。须注意，该图像处理系统20利用相锁回路25输出与交流电源14同步的一个输出时脉信号P1至图像同步信号产生器22、图像撷取装置23以及视频编码器24来取代一般数字系统中的系统时脉，使图像同步信号产生器22、图像撷取装置23以及视频编码器24三者能够与电源同步，以达到锁定电源频率的效果。

所述图像处理系统20中的图像输出系统20’将交流电源14通过电压比较器21转换后，产生一数字信号V1。相锁回路25以模拟的方式将数字信号V1倍频至所需的操作频率，并产生一输出时脉信号P1。所述图像同步信号产生器22接收输出时脉信号P1，并产生一垂直图像同步信号VSYNC(VerticalSynchronous signal)。之后，相锁回路25会接收垂直图像同步信号VSYNC，并以垂直图像同步信号VSYNC来与数字信号V1做比较，调整输出时脉信号P1的频率。因此，垂直图像同步信号VSYNC的频率可达到与电源同步的效果。接着，图像输入部分的图像撷取装置23接收垂直图像同步信号VSYNC与输出时脉信号P1，并在撷取图像并且对该图像处理后，产生一目标图像数据T。之后，图像输出系统20’中的视频编码器24接收输出时脉信号P1、目标图像数据T及由时脉产生器26产生的时脉信号CK，并对该些信号P1、T、CK进行整合与编码后，产生一模拟视频编码图像数据0。

一般以模拟方式处理的摄影监控系统10，其控制系统12将摄影机111～114撷取的图像输出到显示器13的方式：将四个图像以画面切换的方式分时输出至同一显示器13中。但是，由于图像输出系统20’的相锁回路25在实际运用时抗噪声能力较差，在电源噪声较大时，输出时脉信号P1很容易锁不住电源频率，导致图像同步信号产生器22、图像撷取装置23以及视频编码器24无法与交流电源14同步。结果控制系统12在进行画面切换时，时常产生闪烁、跳动等不良的显示结果。如图3所示，14p为交流电源信号、0₁～0₄为摄影机111～114画面显示的模拟视频编码图像数据、13o为显示器13的画面显示信号。当噪声较小时，相锁回路25的输出时脉信号P1与交流电源14频率同步。因此，模拟视频编码图像数据0₁～0₄也与交流电源信号14p同步。所以，当控制系统12在切换画面时，可以很准确的在时间t1显示摄影机111的画面0₁’，在时间t2显示摄影机112的画面0₂’...。然而，当电源噪声较大时，相锁回路25无法锁住交流电源14，导致模拟视频编码图像数据0₁～0₄与交流电源信号14p相位不同步。结果，控制系统12在切换画面时，无法很准确的显示画面，如图4所示。该图中，模拟视频编码图像数据0₁在时间t1超前交流电源信号14p、模拟视频编码图像数据0₂在时间t2落后交流电源信号14p，使得画面0₁’提早显示，而画面0₂’延后显示。结果控制系统12在切换显示器13的显示画面时，会产生闪烁、跳动等现象。

所述图像输出系统20’还会因为其相锁回路25的抗噪声能力较差，产生另外一个问题。请参考图2B，视频编码器24包括一视频时脉产生器(Videotiming generator)241、一亮度与同步信号产生器(Luminance/Synchronoussignal generator)242、二个数字模拟转换器(Digital to analogconverter)243、245以及一彩度系色信号产生器(Chroma/burstgenerator)244。而一般彩度系色信号产生器244，在进行彩度与系色信号处理时，需要非常精确(容许误差范围非常小)的时脉信号来配合。但由于相锁回路25抗噪声的能力较差，所以常导致输出时脉信号P1无法达到固定且精确的输出。因此，图像输出系统20’必须另外增加一时脉产生器26，来提供彩度系色信号产生器244一个具有高精确度(误差范围极小)的时脉信号CK(例如，国际视频系统协议(NTSC：National Television System Committee)中，彩度、系色处理所需的时脉信号CK为3.579545MHz，其容许误差范围仅为±5Hz)。所以，亮度与同步信号产生器242、彩度系色信号产生器244是接收不同规格的时脉信号P1、CK，并产生不同规格的输出信号，因此必须分别使用两个数字模拟转换器243、245来分别进行数字模拟转换。而一般数字模拟转换器的价格较高，同时使用两个数字模拟转换器，将导致整个图像输出系统20’的成本大大增加。

因此，如何提供一种在电源噪声很大时，仍然能够与电源频率同步的图像输出系统，而消除摄影机111～114与显示器13在进行图像切换时所产生的闪烁、跳动等现象，并减少数字模拟转换器的成本，实为一急需解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种图像输出系统，在电源噪声很大时，图像输出系统仍可与电源频率保持同步，消除画面切换时产生闪烁、跳动等现象，达到提高画面显示品质的效果。

本发明提供了一种图像输出系统，接收一图像撷取装置产生的一目标图像数据后输出一模拟编码图像数据；其中，该图像输出系统包括一传感器视频周期补偿单元，接收一数字信号，产生一垂直图像同步信号，比较所述数字信号与垂直图像同步信号的时脉周期及相位，并产生一时脉修正信号；且根据该时脉修正信号修正所述垂直图像同步信号的时脉周期；

一视频编码器，该视频编码器包括：一视频时脉产生器，接收所述垂直图像同步信号，并根据该垂直图像同步信号产生一视频时脉数据；一亮度彩度系色同步信号产生器，接收所述视频时脉数据与所述目标图像数据，并将该视频时脉数据与目标图像数据进行亮度、彩度、系色以及图像同步的整合与编码处理，产生一数字视频编码图像数据；一数字模拟转换器，接收并转换所述数字视频编码图像数据，产生所述模拟编码图像数据；

其中，所述数字信号由一模拟信号经转换后产生。

所述传感器视频周期补偿单元包括：

一相位比较器，接收一数字信号与一垂直图像同步信号，比较所述数字信号与垂直图像同步信号的时脉周期及相位，并产生一时脉修正信号；

一图像同步信号产生器，接收所述时脉修正信号，并用于产生所述垂直图像同步信号，且根据该时脉修正信号修正所述垂直图像同步信号的时脉周期。

所述传感器视频周期补偿单元还包括一相位调整单元，该相位调整单元接收所述数字信号，调整并延后该数字信号的相位。

所述图像输出系统还包括一电压比较器，该电压比较器接收并转换所述模拟信号，产生一与该模拟信号频率同步的所述数字信号，而该模拟信号为一交流电源。

本发明还提供了一种图像处理系统，该图像处理系统包括：一传感器视频周期补偿单元，接收一数字信号，产生一垂直图像同步信号，比较所述数字信号与垂直图像同步信号的时脉周期及相位，并产生一时脉修正信号；且根据该时脉修正信号修正所述垂直图像同步信号的时脉周期；一图像撷取装置，接收该垂直图像同步信号，在撷取图像并且对该图像处理后，产生一目标图像数据；一视频编码器，该视频编码器包括：一视频时脉产生器，接收所述垂直图像同步信号，并根据所述垂直图像同步信号产生一视频时脉数据；一亮度彩度系色同步信号产生器，接收所述视频时脉数据与所述目标图像数据，并将该视频时脉数据与目标图像数据进行亮度、彩度、系色以及图像同步的整合与编码处理，产生一数字视频编码图像数据；一数字模拟转换器，接收并转换所述数字视频编码图像数据，产生模拟视频编码图像数据；其中，所述数字信号由一模拟信号经转换后产生。

本发明的图像输出系统利用传感器视频周期补偿单元(包括：相位比较器以及图像同步信号产生器)并且以一与模拟信号频率同步的数字信号作为参考，对图像同步信号产生器所产生的垂直图像同步信号进行时脉周期及相位补偿。结果，所述垂直图像同步信号可控制在很小的误差范围内，且与模拟信号的频率达成同步，使得图像输出系统在电源噪声较大时，仍可与电源频率保持同步。因此，本发明的图像输出系统应用于一般的摄影监控系统时，可以解决现有技术中由于相锁回路无法锁住电源频率与电源同步，导致摄影监控系统在进行画面切换时所产生的闪烁、跳动等问题，同时还减少数字模拟转换器的使用数量，降低制造成本。

附图说明

图1显示一种现有摄影监控系统的示意图；

图2A显示一种现有图像处理系统的示意图；

图2B显示一种现有视频编码器的示意图；

图3显示现有摄影监控系统中传输信号的时序图；

图4显示现有摄影监控系统中传输信号的另一时序图；

图5显示本发明的一种图像处理系统的示意图；

图6显示本发明的一种传感器视频周期补偿单元的示意图；

图7显示本发明的另一种传感器视频周期补偿单元的示意图；

图8显示本发明的一种视频编码器的示意图。

具体实施方式

以下参考图式详细说明本发明图像输出系统，并且相同的元件将以相同的符号标示。

图5显示本发明的一种图像处理系统。该图像处理系统50包括一图像输出系统50’与一图像撷取装置53。图像处理系统50的运作方式是利用图像输出系统50’接收图像撷取装置53产生的一目标图像数据T’，并将该目标图像数据T’编码处理后输出一模拟编码图像数据0_v。而该图像输出系统50’包括一电压比较器51、一传感器视频周期补偿单元(Sensor/Video periodcompensation unit)52以及一视频编码器54。须注意，所述图像处理系统50中所有的元件，均采用原系统时脉来运作，与现有图像处理系统20不同。因此，于图5中并不特别将每个元件所接收的系统时脉画出。

图像输出系统50’中的电压比较器51接收一模拟信号As，对该模拟信号As进行模拟数字转换，产生一与该模拟信号As频率同步的数字信号Vs。电压比较器51为现有技术，例如模拟数字转换器(A/D，Analog to digitalconverter)等，均可用来实施电压比较器51，因此不再说明其详细的实施方式。当然，于电压比较器51中还可另外加入具有消除噪声功能的电路，例如数字滤波器等，以提高数字信号Vs的品质。而且模拟信号As可为一交流电源。

传感器视频周期补偿单元52接收数字信号Vs，产生一垂直图像同步信号VSYNC’，并对该垂直图像同步信号VSYNC’作时脉周期(Clock cycle)及相位补偿，使垂直图像同步信号VSYNC’锁定数字信号Vs的频率与其相位同步。如图6所示，该传感器视频周期补偿单元52包括一相位比较器(Phasecomparator)522与一图像同步信号产生器523。该相位比较器522接收数字信号Vs与图像同步信号产生器523产生的垂直图像同步信号VSYNC’，并比较数字信号Vs与垂直图像同步信号VSYNC’两者时脉周期与相位的超前与落后，并产生一时脉修正信号Cc。图像同步信号产生器523接收时脉修正信号Cc，且该图像同步信号产生器523用以产生垂直图像同步信号VSYNC’。同时图像同步信号产生器523根据时脉修正信号Cc修正下一垂直图像同步信号VSYNC’的时脉周期长短。如此，不断地参考数字信号Vs并重复修正垂直图像同步信号VSYNC’的时脉周期，便可使垂直图像同步信号VSYNC’达到锁定模拟信号As频率与其同步的效果。例如，假设某一时间点上垂直图像同步信号VSYNC’的相位落后模拟信号As频率同步的数字信号Vs的相位100个时脉(Clock)，经过相位比较器522比较后，该相位比较器522产生一时脉修正信号Cc，并通知图像同步信号产生器523于下一时脉周期时，将垂直图像同步信号VSYNC’的时脉周期长度减少100个时脉，而使垂直图像同步信号VSYNC’达到与模拟信号As频率同步的效果。其中，所述传感器视频周期补偿单元52还可包括一用来调整数字信号Vs相位的相位调整单元(Phase adjustment(Timedelay)unit)521，如图7所示。该相位调整单元521接收数字信号Vs，以该数字信号Vs的时脉周期作为参考，并延迟该数字信号Vs至预设的时间点(即调整该数字信号Vs的相位)。当然，该数字信号Vs可以利用韧体(Firmware)、软件(Software)或硬件(Hardware)其中之一或其组合的方式来设定该数字信号Vs的相位延迟。

图像输入部分的图像撷取装置53接收垂直图像同步信号VSYNC’，并在撷取图像并且对该图像处理后，产生一图像品质较佳的目标图像数据T’。

之后，图像输出系统50’中的视频编码器54接收垂直图像同步信号VSYNC’与目标图像数据T’，并根据垂直图像同步信号VSYNC’对目标图像数据T’进行编码，产生一模拟视频编码图像数据0_v。如图8所示，所述视频编码器54包括一视频时脉产生器541、一亮度彩度系色同步信号产生器(Luminance/Chroma/burst/Synchronous signal generator)542、一数字模拟转换器543。所述视频时脉产生器541接收垂直图像同步信号VSYNC’，并根据该垂直图像同步信号VSYNC’产生一视频时脉数据V。亮度彩度系色同步信号产生器542接收视频时脉数据V与目标图像数据T’，并将该视频时脉数据V与目标图像数据T’进行亮度(Luminance)、彩度(Chroma)、系色(Burst)、以及图像同步(Image synchronous)的整合与编码处理，产生一数字视频编码图像数据0_d。数字模拟转换器543接收并转换数字视频编码图像数据0_d，产生一模拟视频编码图像数据0_v。其中，因为整个图像输出系统50’中的每一元件采用同一系统时脉来运作，并不需另外使用现有相锁回路25与时脉产生器26来提供视频编码器54二种不同的时脉，因此视频编码器54中对于频率误差范围限制要求极高的彩度、系色信号处理(图2B的彩度系色信号产生器244)，便可以采用与亮度同步信号处理(图2B的亮度与同步信号产生器242)同样的系统时脉。而不须另外增加一个不同频率的时脉产生器26(图2A)来提供精确的时脉信号CK，故不须再另外增加一个数字模拟转换器245(图2B)。所以视频编码器54才可将图2B的亮度与同步信号产生器242及彩度系色信号产生器244合并，以一个亮度彩度系色同步信号产生器542来实施，因此所述视频编码器54只需使用一个数字模拟转换器543来进行数字模拟转换，达到降低整个图像输出系统20’成本的效果。

本发明的图像输出系统50’与现有图像输出系统20’的差异在于，所述图像输出系统50’利用传感器视频周期补偿单元52，以与模拟信号As频率同步的数字信号Vs作为参考，来对图像同步信号产生器523所产生的垂直图像同步信号VSYNC’进行时脉周期及相位补偿。结果，该垂直图像同步信号VSYNC’可控制在很小的误差范围内，且与模拟信号As的频率与相位达到同步，使得图像输出系统50’在电源噪声较大时，仍可与电源频率保持同步。因此，所述图像输出系统50’应用在图1的摄影机111～114中并采用控制系统12进行图像切换时，由于图像输出系统50’在噪声较大时仍可与电源频率、相位保持同步，所以摄影机111～114所撷取的图像可以准确的显示于显示器13，不会发生闪烁、跳动等现象。因此解决了现有图像输出系统20’由于相锁回路25无法锁住电源频率，而导致摄影监控系统10在进行画面切换时所产生的问题，同时减少了数字模拟转换器的使用数量，降低制造成本。

以上具体实施例仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。

Claims

1.一种图像输出系统，接收一图像撷取装置产生的一目标图像数据后输出一模拟编码图像数据，其特征在于，该图像输出系统包括：

一传感器视频周期补偿单元，接收一数字信号，产生一垂直图像同步信号，比较所述数字信号与垂直图像同步信号的时脉周期及相位，并产生一时脉修正信号；且根据该时脉修正信号修正所述垂直图像同步信号的时脉周期；

其中，所述数字信号由一模拟信号经转换后产生。

2.根据权利要求1所述的图像输出系统，其特征在于，所述传感器视频周期补偿单元包括：

3.根据权利要求2所述的图像输出系统，其特征在于，所述传感器视频周期补偿单元还包括一相位调整单元，该相位调整单元接收所述数字信号，调整并延后该数字信号的相位。

4.根据权利要求1所述的图像输出系统，其特征在于，所述图像输出系统还包括一电压比较器，该电压比较器接收并转换所述模拟信号，产生一与该模拟信号频率同步的所述数字信号，而该模拟信号为一交流电源。

5.一种图像处理系统，其特征在于，该图像处理系统包括：

一图像撷取装置，接收该垂直图像同步信号，在撷取图像并且对该图像处理后，产生一目标图像数据；

一视频编码器，该视频编码器包括：一视频时脉产生器，接收所述垂直图像同步信号，并根据所述垂直图像同步信号产生一视频时脉数据；一亮度彩度系色同步信号产生器，接收所述视频时脉数据与所述目标图像数据，并将该视频时脉数据与目标图像数据进行亮度、彩度、系色以及图像同步的整合与编码处理，产生一数字视频编码图像数据；一数字模拟转换器，接收并转换所述数字视频编码图像数据，产生模拟视频编码图像数据；

其中，所述数字信号由一模拟信号经转换后产生。

6.根据权利要求5所述的图像处理系统，其特征在于，所述传感器视频周期补偿单元包括：

7.根据权利要求6所述的图像处理系统，其特征在于，所述传感器视频周期补偿单元还包括一相位调整单元，该相位调整单元接收所述数字信号，调整并延后该数字信号的相位。

8.根据权利要求5所述的图像处理系统，其特征在于，所述图像处理系统还包括一电压比较器，该电压比较器接收并转换所述模拟信号，产生一与该模拟信号频率同步的所述数字信号，而该模拟信号为一交流电源。