CN101052125A - 自适应多画面分割装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种自适应多画面分割装置，其包括有：多路图像输入单元；多组视频解码单元和多组画质改善及图像变换单元，用于上述每一路输入图像信号的处理；一存储器，存储经过上述解码和图像变换之后的图像数据；多组编码输出单元，将所述存储器里的图像数据编码输出至显示器；以及一微处理器，与存储器、视频解码单元、画质改善及图像变换单元、编码输出单元相连，并控制上述各功能单元的工作；其特征在于，该自适应多画面分割装置还包括图像格式的选择模块，用于对编码输出单元的输出图像格式加以选择控制。该画面分割装置具有多路视频接收及处理单元，可以兼容多种视频信号输入格式，并根据监视器的特性选择合适的视频处理方式，并实现多画面显示。

Description

自适应多画面分割装置

【技术领域】

本发明涉及安防系统的视频采集处理与显示记录装置，具体的说涉及一种视频输出信号可以根据目标设备不同而输出不同格式视频信号的多画面分割装置。

【背景技术】

在有多个摄像机组成的电视监控系统中，通常采用视频切换器使多路图像在一台监视器上轮流显示。但有时为了让监控人员能同时看到所有监控点的情况，往往采用多画面分割器使多路图像同时显示在一台监视器上。当采用几台多画面分割器时，就有可能用与多画面分割器相同数量的监视器将所有摄像机传送来的多个画面同时显示。这样，既减少了监视器的数量，又能使监控人员一目了然地监视各个部位的情况。常用的画面分割器为四画面、九画面和十六画面。画面分割器采用图像压缩和数字化处理的方法，把几个画面按同样的比例压缩在一个监视器的屏幕上。就目前情况来看，画面分割器输出到监视器的信号一般采用复合视频信号，或者是S端子输出，也有采用分量信号输出的，不管是哪种形式，都是预先设置好且不可变更的。由于现在显示技术的发展，监视器正在向高清、平板过渡，以LCD监视器为例，一般的分辨率是XGA，如果在这样的监视器上显示AV信号，明显是大材小用。此外，视频传输技术也在发展，从模拟到数字，从有线到无线等等。面对日新月异的监视器技术，画面分割装置必须具有一定的兼容性才能适应市场的需要。

此外，画面分割器也会将某路图像或者经过某几路图像合成后的信号传送到录像机或者其它记录设备，与监视器技术的发展一样，这种记录设备也是不断发展的，如磁带录像机，数字录像机，硬盘录像机等等，所支持的图像格式也不一样，对应的编码方法自然也不一样，同样，这也要求画面分割装置分别进行不同的处理。

而目前尚没有对不同图片格式、不同编码方法进行统一处理及显示的方法，这对于很多情况的应用是不适用的，尤其是在设备进行新旧交替的情况下，使用者要么全部更换新设备，要么增加一套设备，这势必会造成资源的浪费和成本的增加。

【发明内容】

针对现有技术中的缺陷以及技术发展，本发明的目的在于提供一种画面分割装置，该装置可以根据监视器的特性选择视频处理的方式和视频输出格式。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种自适应多画面分割装置，包括有：多路图像输入单元；多组视频解码单元和多组画质改善及图像变换单元，用于上述每一路输入图像信号的处理；一存储器，存储经过上述解码和图像变换之后的图像数据；多组编码输出单元，将所述存储器里的图像数据编码输出至显示器；以及一微处理器，与存储器、视频解码单元、画质改善及图像变换单元、编码输出单元相连，并控制上述各功能单元的工作；其特征在于，该自适应多画面分割装置还包括图像格式的选择模块，用于对编码输出单元的输出图像格式加以选择控制。

该自适应多画面分割装置还包括一通信单元与显示器相连，用于读取显示器的显示信息，如：支持的图像格式、显示装置类型、最佳支持图像格式、扫描频率等。所述的通信单元可以是支持DDC协议的一些标准的视频传输格式，如：VGA，DVI，HDMI。并且，对于该自适应多画面分割装置，其输入信号中分辨率最高的信号在输出图像中所占的点阵比例最高。

另外，为了能够让用户根据各自的需求来自由设置，上述自适应多画面分割装置还包括一输入信号权重设置模块，权重最大的信号在输出图像中所占的点阵数比例最高。或者，为了使其更加智能化，该自适应多画面分割装置还可以包括图像信号检测单元，用于检测所述图像输入单元的信号，若当前显示的某路所述输入单元无信号时，其所占据的点阵被分配给其它所述图像输入单元。

采用了上面的技术方案后，该画面分割装置具有多路视频接收及处理单元，可以兼容多种视频信号输入格式，并根据监视器的特性选择合适的视频处理方式，并实现多画面显示。该装置解决了不同信号格式、不同编码方式无法兼容处理的问题，在实际的应用中非常具有实用性。

【附图说明】

下面结合附图详细说明本发明的实施。

图1是本发明自适应多画面分割装置的结构架构图。

【具体实施方式】

首先根据图1简单描述一下本发明的实施方案。来自摄像机的视频信号通过画面分割装置的端口进入，经过A/D转换(包含在解码单元中)、解码、图像画质改善以及图像比例变化等处理后将数据保存在随机可读写存储器上，编码输出单元根据设置从随机可读写存储器上读取所需要的数据，进行编码以及D/A转换后输出到对应的录像机端口；OSD发生装置将字符信号或者鼠标框信号叠加到视频信号中后经过相应的编码并输出到监视器。监视器里的图像是根据系统设定将某路图像或者某几路图像合成后形成的。

正如前面所述的那样，画面分割、改善部分(视频解码单元、画质改善及图像变换单元)与监视器由于没有通信，画面分割装置总是按照预定的格式，如CVBS格式去生成信号，用CVBS传送动态图像的理论分辨率是352×285(PAL制式)或者352×240(NTSC制式)，传送静态图像时理论分辨率可达到704×576(PAL制式)或者704×480(NTSC制式)。我们以最大的静态清晰度704×576为例，现在一般的监视器，尤其是平板监视器，其物理分辨率一般可达到XGA格式1024×768，可见，CVBS信号与监视器之间不匹配，不匹配的部分可由监视器内部通过插值生成，但是这部分对图像携带的信息量是没有用处的。

由于图像分割器是将多路图像合成输出，对于输入图像的分辨率我们以CIF格式为例，其分辨率为352×288，简单的以分辨率计算，XGA分辨率的屏，最多可以同时显示CIF图像大约7.76路。但是，如果以画面分割装置以CVBS格式将图像合成输出，最多可以显示CIF图像为4路。

为了尽可能的利用监视器的分辨率，同时在监视器上显示最大的信息量，画面分割装置首先必须知道监视器的最大可处理的分辨率，然后根据要显示的图像路数及布局，并同时结合最大可处理显示的分辨率确定每一路图像的缩放参数，最后根据每路图像的缩放参数对输入图像进行缩放处理，合成后输出。最大可处理分辨率在有些情况下并不等于监视器的物理分辨率，这主要取决于监视器的内部处理，一般来说是相等的，但有时候物理分辨率会比最大可处理分辨率小。

以上面所述的XGA分辨率的监视器显示9路CIF图像为例，最简单的方法是将分辨率平均分配，这样每路图像的分辨率为340×256，将每路输入图像HV方向进行压缩，合成输出就行了。

由于9路图像信息相对于具体的应用场合，其权重并不一样，对于权重较高的图像信息，应该尽可能的真实显示，也就是不要进行行场方向的压缩处理，以免清晰度受到影响而使图像的某些细节部分不能被显示或者记录。当图像分割器进行处理的时候，按照权重的高低来对输入的各路图像进行缩放处理，权重越高，图像的收缩比越低，并且位置越接近中部。假设9路图像的权重分别为(10为最高)：

第一路   10；       第二路   10；    第三路   8；

第四路   7；        第五路   6；     第六路   5；

第七路   5；        第八路   5；     第九路   4。

一般来说，合理分配各路图像占据的点阵位置及大小是一个优化的过程，其目标函数是：

∑(1-(1-第i路图像横向收缩比)×(1-第i路图像纵向收缩比))×第i路图像权重，其中I为1～9。

同时，给出相应的约束条件，根据已知的优化算法可以得到每路图像的位置及分配的点阵。但是这种计算过程比较复杂，而且各种系数需要不断调整才能得到一个理想分配方案。实际应用中，一般是根据需要在系统里预设几种画面布局模式或者由用户自己编辑画面布局模式，并且为每个画面设置不同的权重，这样，系统根据每路输入图像的权重不同，按照权重的高低顺序，自动与设定布局模式中相应的画面匹配，从而得到每路画面的位置及相应的收缩比，合成处理后输出。

上面所述的都是以相同的输入条件来进行描述的，但有的时候输入信号本身的分辨率就不一样，实际应用中输入信号的分辨率高低也可以作为权重自动设定依据。分辨率越高的信号，其权重越高，因此在图像合成的时候给其分配的分辨率越高，相应的收缩比就小。

上面描述的是画面分割装置与监视器的显示匹配处理，在该处理之前需要获得监视器的相关显示信息，因而必须在画面分割装置与监视器之间进行通讯。有些标准的视频传输格式如VGA，DVI，HDMI等本身就支持DDC协议，画面分割装置与监视器之间的通讯可以利用这些标准协议来通信，当然还可以是其它任何通信方式。通信协议的内容一般包括：

1)监视器支持的图像格式，如640×480@60HZ，1024×768@75HZ，720P，1080i，等等。

2)监视器的宽高比，如4∶3、16∶9。

3)监视器的类型，如LCD，CRT，PDP等等。

4)监视器支持的最佳分辨率和扫描频率，由于系统的差异，不同系统支持不同图像格式的能力会有差异。

当监视器与画面分割装置连接后，画面分割装置开启的时候，就会从监视器读取相关的显示信息，然后根据这些显示信息并结合设置的布局信息，生成图像并输出。

由于画面分割装置能够输出的画面的格式也会因为系统的硬件或软件的处理能力而受到限制，譬如，画面监视装置由于RAM空间的限制最大可以输出SVGA格式的图像，但监视器最大可以支持XGA格式的图像，这样，画面分割装置读到监视器相应的信息后，从所支持的格式中找到一种最适合的输出格式来输出图像。最适合的图像格式的获得可以通过以下方法获得：第一，通过对比监视器的支持格式与画面分割装置的支持格式，选择的共同支持格式中分辨率最高的图像格式；第二，根据读取的监视器支持的最佳分辨率和扫描频率进行输出。这样，不管监视器怎么变化，画面分割装置总是能够以一种最优的方式去适应。

为了更好的利用监视器，系统会侦测当前被显示的每一路输入单元的行同步信号，当某路输入单元的行同步信号消失的时候，系统会将其占据的显示点阵分配给其它输入单元，一般是分配给正在显示的其它单元，当这种分配比较困难的时候，可以优先分配给有信号的其它未被显示的输入单元，如果同时存在多路，则按照权重的大小或者输入图像的分辨率的高低，权重大的或者分辨率高的图像输入单元优先被显示。输入信号中分辨率最高的信号在输出图像中所占的点阵比例最高，输入信号中权重最大的信号在在输出图像中所占的点阵数比例最高。

而且，该装置还包括图像信号检测单元，该单元可以检测所述图像输入单元的信号，当前显示的某路所述输入单元无信号时，其所占据的点阵被分配给其它所述图像输入单元。

虽然上面的具体实施方式是针对画面分割装置与监视器来进行举例说明的，但是本发明的自适应多画面分割装置技术方案同样适用于录像机等类似的显示设备。

Claims (7)

1、一种自适应多画面分割装置，包括有：

多路图像输入单元；

多组视频解码单元和多组画质改善及图像变换单元，用于上述每一路输入图像信号的处理；

一存储器，存储经过上述解码和图像变换之后的图像数据；

多组编码输出单元，将所述存储器里的图像数据编码输出至显示器；以及

一微处理器，与存储器、视频解码单元、画质改善及图像变换单元、编码输出单元相连，并控制上述各功能单元的工作；

其特征在于，该自适应多画面分割装置还包括图像格式的选择模块，用于对编码输出单元的输出图像格式加以选择控制。

2、如权利要求1所述的自适应多画面分割装置，其特征在于该装置还包括一通信单元与显示器相连，用于读取显示器的显示信息。

3、如权利要求2所述的自适应多画面分割装置，其特征在于所述显示器的显示信息可以是所支持的图像格式、显示装置类型、最佳支持图像格式、扫描频率中的一种或多种。

4、如权利要求2或3所述的自适应多画面分割装置，其特征在于所述通信单元支持DDC协议。

5、如权利要求4所述的自适应多画面分割装置，其特征在于输入信号中分辨率最高的信号在输出图像中所占的点阵比例最高。

6、如权利要求4所述的自适应多画面分割装置，其特征在于该装置还包括一输入信号权重设置模块，权重最大的信号在输出图像中所占的点阵数比例最高。

7、如权利要求1所述的自适应多画面分割装置，其特征在于该装置还包括图像信号检测单元，用于检测所述图像输入单元的信号，若当前显示的某路所述输入单元无信号时，其所占据的点阵被分配给其它所述图像输入单元。

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