CN101572826B - 超声视频显示装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超声视频显示装置，包括：存储器；可编程逻辑器件，其包括用于实现数字视频信号接收、解调的VGA信号接收模块和视频信号处理模块，所述视频信号处理模块包括存储控制器、伽马校正单元、缩放处理单元、滤波单元、色度空间变换单元、色度抽取单元和隔行抽取控制器；第一数模转换器，其输入端耦合到VGA信号接收模块的输出端，用于将数字视频信号转化为VGA模拟信号输出；第二数模转换器，其接收Video数字视频信号，用于将Video数字视频信号转化为Video模拟信号输出。本发明实现各种分辨率的VGA信号和多种Video信号的实时显示，比传统的专用芯片更具灵活，支持图像大小(分辨率)和输出格式更丰富。

Description

超声视频显示装置和方法
【技术领域】
本发明涉及超声成像设备，尤其涉及超声成像设备的视频显示装置和方法。
【背景技术】
目前，在医学超声成像设备中的显示部分通常包括VGA显示和Video(视频)两种显示，VGA分辨率有的达到1280*1024，甚至更高的分辨率，Video显示系统支持模拟电视信号(PAL、NTSC和SECAM等)，视频打印，视频存储等。显示系统一般是将从PC接收的VGA数字视频信号在输出显示的同时输出给可编程逻辑器件(FPGA、CPLD和ASIC等)，由可编程逻辑器件进行缓存后送给视频编码器，可编程逻辑器件控制视频编码器，由视频编码器输出最后的Video(模拟视频)。显示处理的流程如图1所示。在医学超声成像设备中的VGA和Video是同时输出的，但由于VGA的分辨率比较大，而Video分辨率比VGA要小，通常PAL为720*576，NTSC为720*480，且数据格式也不同，VGA的数字信号通常是RGB格式(8:8:8)；而电视信号通常是YCbCr(4:2:2)格式，这样需要专用视频芯片处理才能输出Video显示信号，且输出的Video信号画面质量不佳。通常传统的超声显示区域是800*600，或640*480，这样可以做到同时显示VGA信号和显示区域的Video信号；但如果要在Video格式下同时显示大分辨率的VGA信号，一般是采用存储到图片文件，然后再通过后处理来显示。即使有些小的分辨率(如1024*768、800*600以下等)可以采用专用的芯片进行处理，但只能输出模拟视频信号，且扩展性和通用性都很差。而采用传统的显示系统，可编程逻辑器件只是通过PC得到VGA信号，缓存输出，并不对VGA信号进行任何的处理，因此可编程逻辑器件只是起到控制外部视频编码器的作用，输出图像的质量更多的需要依赖外部的视频编码器的功能和性能，而视频编码器的作用通常包括视频预处理、实际的视频编码与解码以及视频后处理三个阶段，所支持的视频标准、算法和视频结构都具有一些特殊性。由于专用的视频编码器视频信号处理算法有限，对输入输出视频图象的大小都有要求，且不能显示某个区域，视频输出性能不佳，不够灵活，所以现有技术并不能灵活实现视频和VGA实时显示相同画面的图像，或者不能实现大分辨率(1280*1024)VGA信号的Video实时显示，也不能根据用户的对任何区域VGA图像进行视频显示，并且对输入VGA图像大小和视频输出格式有一定的限制。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种超声视频显示装置，可对各种标准分辨率输入信号进行处理，实现VGA信号和多种Video信号实时显示相同的画面。
为实现上述目的，本发明提供一种超声视频显示装置，包括：
存储器，其用于作为视频数据的缓存；
可编程逻辑器件，其包括用于实现数字视频信号接收、解调的VGA信号接收模块和视频信号处理模块，所述视频信号处理模块包括存储控制器、伽马校正单元、缩放处理单元、滤波单元、色度空间变换单元、色度抽取单元和隔行抽取控制器，所述数字视频信号经所述VGA信号接收模块解调后输出到存储控制器，所述存储控制器用于检测数字视频信号的帧起始信息，在检测到帧起始信息后开始将视频信号逐帧存入所述存储器中，所述存储器隔帧读出数字视频信号，送入所述视频信号处理模块，所述视频信号处理模块用于对数字视频信号顺序进行伽马校正、缩放处理、二维滤波、色度空间变换、色度二次采样和隔行抽取处理后输出Video数字视频信号；
第一数模转换器，其输入端耦合到VGA信号接收模块的输出端，用于将数字视频信号转化为VGA模拟信号输出；
第二数模转换器，其接收Video数字视频信号，用于将Video数字视频信号转化为Video模拟信号输出。
为实现上述目的，本发明还提供一种超声视频显示方法，包括以下步骤：
A1、VGA信号接收模块接收所述数字视频信号并解调；
B1、解调后数字视频信号同时输出到第一数模转换器和存储控制器，所述第一数模转换器将数字视频信号转化为VGA模拟信号输出，所述存储控制器检测数字视频信号的帧起始信息，在检测到帧起始信息后开始将视频信号逐帧存入所述存储器中；
C1、所述存储器隔帧读出数字视频信号，送入所述视频信号处理模块，所述视频信号处理模块对数字视频信号顺序进行伽马校正、缩放处理、二维滤波、色度空间变换、色度二次采样和隔行抽取处理后输出Video数字视频信号并传输到第二数模转换器；
D1、所述第二数模转换器将Video数字视频信号转化为Video模拟信号输出。
在进一步改进的实施例中，还包括以下步骤：
所述数字视频信号在伽马校正后和滤波前，所述视频缩放单元接收用户对输入分辨率的选择对数字视频信号进行视频缩放处理；
所述数字视频信号在隔行抽取后，所述视频格式变换单元接收用户对输出模式的选择对数字视频信号进行视频格式变换处理。
在更进一步改进的实施例中，所述数字视频信号在伽马校正后和视频缩放处理前，所述显示区间控制单元接收用户对显示区间的选择对数字视频信号进行显示区间处理。
本发明的有益效果是：
可编程逻辑器件接收数字视频信号，在其内部进行视频信号处理，转化为不同标准的视频制式输出格式，依靠其强大的功能，实现各种分辨率的VGA信号和多种Video信号的实时显示，比传统的专用芯片更具灵活，支持图像大小(分辨率)和输出格式更丰富。
【附图说明】
图1为现有技术中显示处理的系统结构图；
图2为本发明一种实施例的电路结构示意图；
图3为本发明一种实施例的结构流程图。
【具体实施方式】
请参考图2，超声视频显示装置包括以下几部分：存储器、逻辑器件、第一数模转换器DAC1和第二数模转换器DAC2。
可编程逻辑器件可采用现场可编程逻辑器件(FPGA)或其他可编程逻辑器件(例如CPLD和ASIC)等，其中FPGA作为装置的核心部件，实现数字视频信号接收解调、控制存储器的存储和视频信号处理。可编程逻辑器件(例如FPGA)包括用于实现数字视频信号接收、解调的VGA信号接收模块和视频信号处理模块，所述视频信号处理模块包括存储控制器、伽马校正单元、缩放处理单元、滤波单元、色度空间变换单元、色度抽取单元和隔行抽取控制器。
存储器作为视频数据的缓存和视频变换(处理)后数据的缓存。存储器可以是SSRAM、SDRAM和DDR RAM等，还可以是其他类型的大容量高速存储器。
第一数模转换器DAC1作为VGA数据转化为模拟通道输出，其输入端耦合到VGA信号接收模块，用于将数字视频信号转化为VGA模拟信号输出。
第二数模转换器DAC2作为Video(数字视频)数据转化为模拟通道输出，其接收经缓存和处理后的数字视频信号，用于将数字视频信号转化为Video模拟信号输出。
所述VGA信号接收模块用于从电脑(例如超生回波处理系统)的SDVO接口接收数字视频信号，数字视频信号包括超声数字VGA图像信号或数字视频图像信号，例如VGA、LVDS等等，VGA信号接收模块将数字视频信号解调后分成两路，分别输出给第一数模转换器DAC1和存储控制器。第一数模转换器DAC1将数字视频信号变换后输出VGA模拟信号，另外数字视频信号也可以不经第一数模转换器DAC1而直接输出DVI格式的信号。
存储控制器接收到解调后数字视频信号后，即开始检测视频信号的帧起始信息，当检测到帧起始信息后将视频信号逐帧的存入存储器中，存储器隔帧读出视频信号，送入视频信号处理模块，经视频信号处理模块对数字视频信号顺序进行伽马校正、缩放处理、二维滤波、色度空间变换、色度二次采样和隔行抽取处理后输出Video数字视频信号，然后输出至第二数模转换器DAC2。第二数模转换器DAC2将Video数字视频信号变换后输出S-VIDEO、RGB、CVBS等格式信号。
利用可编程逻辑器件强大的功能，将数字视频信号经解调后分成两路，一路经数模变换后成为VGA模拟信号输出到显示器，另一路经隔帧读取和隔行抽取后变换为Video数字视频信号，再经数模变换后成为Video模拟信号输出到电视机，从而实现了对各种分辨率的数字视频信号进行实时的VGA格式信号和Video格式信号显示。
可编程逻辑器件还可以根据需要增加视频格式变换、显示区间控制等功能，可以根据用户的选择输出相应的数字视频信号，根据用户选择的图像区域进行视频显示。
在进一步改进的实施例中，所述视频信号处理模块还包括视频缩放单元和视频格式变换单元，所述视频缩放单元连接在所述伽马校正单元和所述滤波单元之间，用于接收用户对输入分辨率的选择并处理，所述视频格式变换单元连接在所述隔行抽取控制器和所述第二数模转换器之间，用于接收用户对输出模式的选择并处理，使用户可在第二数模转换器DAC2输出的S-VIDEO、RGB、CVBS等格式信号中进行选择。
在更进一步改进的实施例中，所述视频信号处理模块还包括显示区间控制单元，所述显示区间控制单元连接在所述伽马校正单元和所述视频缩放单元之间，用于接收用户对显示区间的选择并处理。
可编程逻辑器件可提供多种用户接口，用户可选择图像区域、输出图像格式和图像缩放尺寸，根据用户的选择输出相应大小的图像区域和相应格式的视频图像。
在超声视频显示装置上还可以增加输出的信号格式，例如将从视频格式变换单元的输出端引出一路信号线，并连接至ASI数字接口，其用于输出ASI格式的信号；例如在视频格式变换单元的输出端连接SDI收发器，其用于将数字视频信号变换为SDI格式信号，并输出至SDI数字接口；例如从VGA信号接收模块的输出端引出一路信号线，并连接至DVI接口，用于输出DVI格式的信号。
如图3所示为优选实施例的工作过程，具体实现步骤如下：
在步骤S1，装置上电复位后，系统进入加载FPGA配置文件；
在步骤S2，加载完成后，VGA信号接收模块开始接收SDVO的数字视频信号，并将信号解调后输出给第一数模转换器DAC1，经过数模转化，输出VGA模拟信号，同时VGA信号接收模块将解调后的数字信号输出至存储控制器；
在步骤S3，存储控制器开始检测视频信号的帧起始信息，检测到帧起始信息后开始将视频信号逐帧的存入存储器中；
在步骤S4，存储器隔帧读出视频信号，送入视频信号处理模块；
在步骤S5，视频信号处理模块根据用户所选择的区域，所选择的视频信号输入分辨率，以及用户所选择输出图像的大小进行相应的视频信号处理，处理包括伽马校正、缩放处理、二维滤波、色度空间变换、色度二次采样(YUV 4:4:4到YUV4:2:2)等；
在步骤S6，将经视频信号处理后的数据再逐帧存入存储器中，经隔行抽取控制器隔行抽取后，将隔行交错的数据输出到视频格式变换单元和SDI收发器，经过视频格式变换单元转换后可以输出标准的CCIR656格式，经过SDI收发器后输出标准的SDI视频格式；
在步骤S7，根据用户要求选择相应视频格式输出。
可编程逻辑器件接收来自电脑的SDVO(Serial Digital Video Out)信号，在其内部进行视频信号处理，转化为不同标准的视频制式输出格式，实现大分辨率的VGA信号和多种Video信号的实时显示，同时可以输出多种数字的视频信号，并可以由用户选择图像区域进行视频显示，且经过验证图像质量清晰。本发明采用可编程逻辑器件(例如FPGA)来实现视频处理，比传统的专用芯片更具灵活，支持图像大小(分辨率)和输出格式更丰富，并且提供多种用户接口，用户可以任意选择不同大小的图像或者任意裁剪不同区域的图像，进行缩放至用户所要求的大小或者直接输出，进行视频显示或刻录，并保证图像的有效性和保真性。
本发明不仅仅适用于医学成像设备中模拟、数字视频输出的实现，还适用于其它领域的基于PC的成像设备中的模拟和数字视频输出。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种超声视频显示装置，其特征在于包括：
存储器，其用于作为视频数据的缓存；
可编程逻辑器件，其包括用于实现数字视频信号接收、解调的VGA信号接收模块和视频信号处理模块，所述视频信号处理模块包括存储控制器、伽马校正单元、缩放处理单元、滤波单元、色度空间变换单元、色度抽取单元和隔行抽取控制器，所述数字视频信号经所述VGA信号接收模块解调后输出到存储控制器，所述存储控制器用于检测数字视频信号的帧起始信息，在检测到帧起始信息后开始将视频信号逐帧存入所述存储器中，所述存储器隔帧读出数字视频信号，送入所述视频信号处理模块，所述视频信号处理模块用于对数字视频信号顺序进行伽马校正、缩放处理、二维滤波、色度空间变换、色度二次采样和隔行抽取处理后输出Video数字视频信号；
第一数模转换器，其输入端耦合到VGA信号接收模块的输出端，用于将数字视频信号转化为VGA模拟信号输出；
第二数模转换器，其接收Video数字视频信号，用于将Video数字视频信号转化为Video模拟信号输出。
2.一种超声视频显示装置，其特征在于包括：
存储器，其用于作为视频数据的缓存；
可编程逻辑器件，其包括用于实现数字视频信号接收、解调的VGA信号接收模块和视频信号处理模块，所述视频信号处理模块包括存储控制器、伽马校正单元、视频缩放单元、滤波单元、色度空间变换单元、色度抽取单元、隔行抽取控制器和视频格式变换单元，所述数字视频信号经所述VGA信号接收模块解调后输出到存储控制器，所述存储控制器用于检测数字视频信号的帧起始信息，在检测到帧起始信息后开始将视频信号逐帧存入所述存储器中，所述存储器隔帧读出数字视频信号，送入所述视频信号处理模块，所述视频信号处理模块用于对数字视频信号顺序进行伽马校正、根据用户对输入分辨率的选择并进行视频缩放处理、二维滤波、色度空间变换、色度二次采样、隔行抽取和根据用户对输出模式的选择对数字视频信号进行视频格式变换处理后输出Video数字视频信号；
第一数模转换器，其输入端耦合到VGA信号接收模块的输出端，用于将数字视频信号转化为VGA模拟信号输出；
第二数模转换器，其接收Video数字视频信号，用于将Video数字视频信号转化为Video模拟信号输出。
3.如权利要求2所述的超声视频显示装置，其特征在于：所述视频信号处理模块还包括显示区间控制单元，所述显示区间控制单元连接在所述伽马校正单元和所述视频缩放单元之间，用于接收用户对显示区间的选择并处理。
4.如权利要求3所述的超声视频显示装置，其特征在于：所述装置还包括DVI接口、SDI收发器、SDI接口和ASI接口，所述DVI接口的输入端耦合到所述VGA信号接收模块的输出端，所述SDI收发器的输入端耦合到所述视频格式变换单元的输出端，所述SDI收发器的输出端耦合到所述SDI接口的输入端，所述ASI接口的输入端耦合到所述视频格式变换单元的输出端。
5.如权利要求2至4中任一项所述的超声视频显示装置，其特征在于：所述可编程逻辑器件为现场可编程门阵列。
6.一种超声视频显示方法，其特征在于包括以下步骤：
A1、可编程逻辑器件内的VGA信号接收模块接收数字视频信号并解调；
B1、所述VGA信号接收模块将解调后的数字视频信号同时输出到第一数模转换器和可编程逻辑器件内的视频信号处理模块，所述第一数模转换器将数字视频信号转化为VGA模拟信号输出，所述视频信号处理模块内的存储控制器检测数字视频信号的帧起始信息，在检测到帧起始信息后开始将视频信号逐帧存入存储器中；
C1、所述存储器隔帧读出数字视频信号，送入所述视频信号处理模块，所述视频信号处理模块对数字视频信号顺序进行伽马校正、视频缩放处理、二维滤波、色度空间变换、色度二次采样和隔行抽取处理后输出Video数字视频信号并传输到第二数模转换器；
D1、所述第二数模转换器将Video数字视频信号转化为Video模拟信号输出。
7.如权利要求6所述的超声视频显示方法，其特征在于：还包括以下步骤：
在对所述数字视频信号进行隔行抽取后，视频格式变换单元接收用户对输出模式的选择对数字视频信号进行视频格式变换处理。
8.如权利要求7所述的超声视频显示方法，其特征在于：
在对所述数字视频信号进行伽马校正后和视频缩放处理前，显示区间控制单元接收用户对显示区间的选择，对所述数字视频信号进行显示区间处理。
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Assignor: SHENZHEN MINDRAY BIO-MEDICAL ELECTRONICS Co.,Ltd.

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Denomination of invention: Ultrasound video display device and method

Granted publication date: 20110713

License type: Common License

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