CN101923843A - 一种实现视频信号冗余备份的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实现视频信号冗余备份的系统及方法，该系统包括视频处理器和接收视频处理器的输出信号的多个显示单元，所述多个显示单元中的每个显示单元接收两路视频处理器输出的且相同的第一视频输出信号和第二视频输出信号，每个显示单元择一作为信源显示或显示两路信源均无信号的提示信息。所述每个显示单元通过其图像处理模块判断并控制其视频解码模块选择第一视频输出信号作为信源显示或选择第二视频输出信号作为信源显示或显示第一视频输出信号和第二视频输出信号两路信源均无信号的提示信息：本发明能够实现视频信号的冗余备份，可靠性高，尤其适合应用于控制中心的监控系统以及其他对显示可靠性要求比较严格的场合。
Description
技术领域
本发明涉及视频信号处理的技术领域，特别涉及一种实现视频信号冗余备份的系统及方法。
背景技术
在当前的视频监控领域及其他对视频显示可靠性要求较高的领域，尤其是室内监控中心的大型数字拼接墙系统上，每个显示系统都有较多数量的视频信号输入到显示系统，那么整个系统的工作环境将会非常复杂，一旦其中某一路信号出现故障，则必然会导致相应的显示模块出现信号丢失而导致黑屏或者其他无信号的现象出现。
现有的数字拼接墙监控显示系统，主要是多个显示单元拼接在一起配合显示，可以共同组成一副完整的背景图片，一般称为桌面信号，也可以进行单独的窗口显示或者跨屏的窗口显示。整个系统中一旦有某一路视频信号链路出现故障，则会造成相应的图像部分无法显示，从而不能完整的显示预期的画面，尤其是在可靠性要求较高的场合，这种情况更会带来非常大的影响。
因此，解决这种大型显示系统的显示可靠性成为亟待解决的问题，尤其是对显示可靠性要求比较高的场合，能够实现视频信号的冗余备份更具有实用上的实际意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种能提高拼接系统的显示可靠性的视频信号的冗余备份的系统及其实现方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种实现视频信号冗余备份的系统，包括视频处理器和接收视频处理器的输出信号的多个显示单元，所述多个显示单元中的每个显示单元接收两路视频处理器输出的且相同的第一视频输出信号和第二视频输出信号，每个显示单元择一作为信源显示或显示两路信源均无信号的提示信息。
所述每个显示单元包括依次连接的视频解码模块、图像处理模块、显示设备和与图像处理模块连接且控制第一视频输出信号和第二视频输出信号之间切换的主控制模块，所述视频解码模块接收视频处理器输出的第一视频输出信号和第二视频输出信号。
所述图像处理模块通过图像处理模块控制接口于主控制模块连接，主控制模块通过IIC总线控制视频解码模块。
一种实现视频信号冗余备份的系统的控制方法，所述每个显示单元接收两路视频处理器输出的且相同的第一视频输出信号和第二视频输出信号，所述每个显示单元通过其图像处理模块判断并控制其视频解码模块按如下选择和切换不同的显示状态：
(1)选择第一视频输出信号作为信源显示；
(2)选择第二视频输出信号作为信源显示；
(3)显示第一视频输出信号和第二视频输出信号两路信源均无信号的提示信息。
该控制方法包括如下过程：
当系统上电时，首先判断上次关机时的显示状态，假定为选择第一视频输出信号为信源，此时主控制模块通过IIC查询视频解码模块的第一视频输出信号和第二视频输出信号的信号状态；
如果第一视频输出信号有信号，则通过IIC总线控制视频解码模块选择第一视频输出信号作为信源进行显示，此时通过IIC查询图像处理模块判断第一视频输出信号的分辨率和刷新率，然后根据输入图像信号的分辨率和刷新率信息通过IIC总线配置图像处理模块相关单元进入相应的工作状态，正确处理第一视频输出信号的视频信号进行最终显示；
如果第一视频输出信号无信号，则检测第二视频输出信号的信号状态，若第二视频输出信号有信号，则通过IIC总线控制视频解码模块选择第二视频输出信号作为信源进行显示，然后再通过IIC查询图像处理模块判断第二视频输出信号的分辨率和刷新率，最终根据输入图像信号的分辨率和刷新率信息通过IIC总线配置图像处理模块相关单元进入相应的工作状态，正确处理第二视频输出信号的视频信号进行最终显示；
如果IIC查询视频解码模块发现第一视频输出信号和第二视频输出信号均无任何信号输入，则通过IIC总线配置图像处理模块内部，显示第一视频输出信号和第二视频输出信号两路信源均无信号的提示信息。
上述过程中无论状态机处于三种状态的何种入口，系统均能够自适应的进行相应的信源选择和切换。
本发明相对于现有技术的有益效果是：
本发明能够实现视频信号的冗余备份，可靠性高，尤其适合应用于控制中心的监控系统以及其他对显示可靠性要求比较严格的场合。
附图说明
图1为本发明系统总体框图；
图2为本发明软件切换状态机示意图。
具体实施方式
下面结合附图通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，本发明的硬件架构包括视频处理器和接收视频处理器的输出信号的多个显示单元。
本发明以DVI(DVI全称为Digital Visual Interface，即数字视频接口)接口的信号冗余备份为例，实际应用中同样可应用于其他视频接口，只需硬件上对视频解码模块进行相应的替换即可，如需要对CVBS信号(复合视频广播信号或复合视频消隐和同步，英文全称：Composite VideoBroadcast Signal或Composite Video Blanking and Sync)进行冗余备份则将DVI的解码芯片(本发明中使用的是AD9388A)换成相应的CVBS解码芯片(如TI的TVP5160等)即可：
从本发明的系统总体框图可以看出，前端视频处理器产生多路视频输出信号，在本发明中为DVI信号，后端每个显示单元接收两路上述视频信号，前述这两路信号传输同样的视频内容，即为相互冗余关系。
以所述框图中的显示单元1为例，DVI1和DVI2两路相互冗余的信号同时输入DVI接收芯片AD9388A，此芯片完成两路信号的二选一切换，然后解码TMDS信号(Transition Minimized differential Signaling，中文全称：最小化传输差分信号)，最终输入并行的像素数据信号，也即框图中所述的24bits的RGB信号RGB/24、图像像素时钟信号CLK、图像行同步信号HS、图像场同步信号VS以及图像数据输出使能信号DE。
上述AD9388A解码后的并行像素数据信号进一步输入到后续图像处理模块，本发明中图像处理模块是通过FPGA(Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列)实现，可完成图像的帧率转换、颜色以及亮度调整、并可以实现和其他输入信号的混叠，完成视频信号的多窗口叠加效果。然后FPGA将处理完成的信号输送至TMDS编码模块编码成DVI信号输出至投影机设备，或者由FPGA直接输出LVDS信号(Low VoltageDifferential Signaling，低电压差分信号)，直接驱动LCD等显示设备。
本发明中，两路信号的冗余备份切换是通过框图中所述的ARM CPU控制模块实现的。首先在图像处理模块的FPGA中实时检测AD9388A输送过来的行同步HS信号以及场同步VS信号，当检测到HS以及VS信号丢失，就代表当前信号消失，此时图像处理模块FPGA中的控制接口向ARM CPU控制模块产生中断信号，ARM CPU控制模块在收到此中断信号后就通过IIC总线(Inter-Integrated Circuit集成电路间总线)控制AD9388A切换至另一路DVI信号，从而实现两路DVI视频信号的冗余备份功能。通过中断的方式可以保证在备份切换过程中的实时性，保证前端信源出现故障信号丢失后本系统能够及时进行切换操作。同时本发明中的ARM CPU控制模块还通过IIC信号轮询AD9388A的两路DVI信号输入的信号状态，保证在本系统在两路信号都丢失后其中任一路恢复的情况下部能自动选择该路视频信号输出显示，充分保证系统工作的可靠性。
如附图2所示，显示单元软件处理状态机转换流程，可将显示状态分为三种状态机：
(1)选择DVI1作为信源显示；
(2)选择DVI2作为信源显示；
(3)显示两路DVI信源均无信号的提示信息。
当系统上电时，首先判断上次关机时的显示状态，如附图2所示，假定为选择DVI1为信源，此时ARM CPU控制模块通过IIC查询AD9388A的两路DVI信号状态。
如果DVI有信号，则通过IIC总线控制AD9388A选择DVI1作为信源进行显示，此时通过IIC查询图像处理模块判断DVI1的分辨率和刷新率，然后根据输入图像信号的分辨率和刷新率信息通过IIC总线配置图像处理模块相关单元进入相应的工作状态，正确处理DVI1的视频信号进行最终显示。
如果DVI1无信号，则检测DVI2信号状态，若DVI2有信号，则通过IIC总线控制AD9388A选择DVI2作为信源进行显示，然后再通过IIC查询图像处理模块判断DVI2的分辨率和刷新率，最终根据输入图像信号的分辨率和刷新率信息通过IIC总线配置图像处理模块相关单元进入相应的工作状态，正确处理DVI2的视频信号进行最终显示。
如果IIC查询AD9388A发现DVI1和DVI2均无任何信号输入，则通过IIC总线配置图像处理模块内部，显示两路DVI信源均无信号的提示信息。
在正常显示状态，一旦收到图像处理模块发过来的信号丢失的中断信号，则会按照附图2所示的状态机切换机制进行相应的切换处理，进而达到对两路DVI信号实时检测冗余备份的目的，同时在信号丢失的时候通过中断的方式触发状态机切换进程，则可有效保证相应的及时性。
同样，假设上次关机前不是处于前述状态，而是处于其他两种状态机，那么处理过程依然如前面的切换流程所述。因此，无论状态机处于三种状态的何种入口，系统均能够自适应的进行相应的信源选择和切换，有效保证了系统工作的可靠性。
综上所述，采用本发明提供的DVI视频冗余备份的方法，能够使显示系统稳定的应用在高可靠性的复杂显示环境中。达到提高显示系统工作可靠性的目的。同时此方法并不局限于DVI视频信号，对其他种类的视频信号同样适用，有广泛的实用性。
Claims (6)
1.一种实现视频信号冗余备份的系统，包括视频处理器和接收视频处理器的输出信号的多个显示单元，其特征在于：所述多个显示单元中的每个显示单元接收两路视频处理器输出的且相同的第一视频输出信号和第二视频输出信号，每个显示单元择一作为信源显示或显示两路信源均无信号的提示信息。
2.根据权利要求1所述的实现视频信号冗余备份的系统，其特征在于：所述每个显示单元包括依次连接的视频解码模块、图像处理模块、显示设备和与图像处理模块连接且控制第一视频输出信号和第二视频输出信号之间切换的主控制模块，所述视频解码模块接收视频处理器输出的第一视频输出信号和第二视频输出信号。
3.根据权利要求2所述的实现视频信号冗余备份的系统，其特征在于：所述图像处理模块通过图像处理模块控制接口于主控制模块连接，主控制模块通过IIC总线控制视频解码模块。
4.一种根据权利要求1所述的实现视频信号冗余备份的系统控制方法，其特征在于：所述每个显示单元接收两路视频处理器输出的且相同的第一视频输出信号和第二视频输出信号，所述每个显示单元通过其图像处理模块判断并控制其视频解码模块按如下选择和切换不同的的显示状态：
(1)选择第一视频输出信号作为信源显示；
(2)选择第二视频输出信号作为信源显示；
(3)显示第一视频输出信号和第二视频输出信号两路信源均无信号的提示信息。
5.根据权利要求4所述的实现视频信号冗余备份的系统控制方法，其特征在于：包括如下过程：
当系统上电时，首先判断上次关机时的显示状态，假定为选择第一视频输出信号为信源，此时主控制模块通过IIC查询视频解码模块的第一视频输出信号和第二视频输出信号的信号状态；
如果第一视频输出信号有信号，则通过IIC总线控制视频解码模块选择第一视频输出信号作为信源进行显示，此时通过IIC查询图像处理模块判断第一视频输出信号的分辨率和刷新率，然后根据输入图像信号的分辨率和刷新率信息通过IiC总线配置图像处理模块相关单元进入相应的工作状态，正确处理第一视频输出信号的视频信号进行最终显示；
如果第一视频输出信号无信号，则检测第二视频输出信号的信号状态，若第二视频输出信号有信号，则通过IIC总线控制视频解码模块选择第二视频输出信号作为信源进行显示，然后再通过IIC查询图像处理模块判断第二视频输出信号的分辨率和刷新率，最终根据输入图像信号的分辨率和刷新率信息通过IIC总线配置图像处理模块相关单元进入相应的工作状态，正确处理第二视频输出信号的视频信号进行最终显示；
如果IIC查询视频解码模块发现第一视频输出信号和第二视频输出信号均无任何信号输入，则通过IIC总线配置图像处理模块内部，显示第一视频输出信号和第二视频输出信号两路信源均无信号的提示信息。
6.根据权利要求5所述的实现视频信号冗余备份的系统控制方法，其特征在于：上述过程中无论状态机处于三种状态的何种入口，系统均能够自适应的进行相应的信源选择和切换。
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