CN101964168B - 验证显示数据项的完整性的设备及相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及验证显示数据项的完整性的设备及相关方法。用于验证显示在由视频控制器(12)控制的显示设备(14)上的数据项的完整性的设备(40)，所述视频控制器通过适当的连接(30)连接到所述显示装置上，且将一个视频信号传送到所述显示装置，所述设备包括：输入接口(46)，其使得所述设备连接到所述视频控制器和所述显示装置之间连接的分支；重建装置(48)，其能够基于得到的视频信号重建相应于显示在显示设备的图像的一个图像；分析装置(50)，其能够从所述重建的图像中抽取重建数据项；比较设备(52)，其能够比较所述重建数据项和要显示的数据项的参考值；和警报装置(54)，其能够根据比较设备输出端的结果来激活故障警报。

Description

验证显示数据项的完整性的设备及相关方法

技术领域

本发明涉及验证在显示设备上作为图像所显示的数据项目的完整性的设备。

在铁路车辆中，为了便于驾驶员监视，多项信息在驾驶室中显示。

在这多项显示数据中，一些是尤为灵敏的，由于它们导致驾驶员方面的控制行为。

这种情形是，例如，显示车辆的瞬时速度。

驾驶员有规律地考虑所述显示信息，来更正车辆的速度，以遵守施加于铁路轨道上的速度限制。

由此需要为这些灵敏数据项提供可靠的显示。

背景技术

一般地，设置于驾驶室中的显示设备展示以在屏幕上显示的图像形式的信息。在这种情况下，所述显示设备由视频控制器来控制。所述视频控制器从主处理器接收一系列的与要显示的图像相应的图形命令；所述视频控制器处理这一系列的图形命令来产生“位图”或“像素矩陈”，这是要显示图像的逐点表示；其将所述位图存储到专用视频存储器中；并且，将所述位图以一种适当的方式编码，以将其传送到显示设备，以便于实际上在屏幕上显示所述图像。

文献FR2868193公开了一种显示架构，其包括一种用于验证显示完整性的装置，所述装置可以读出视频控制器的视频存储器中的内容，并将读出的内容与一个参考值比较。

依据上述架构，所述验证允许检测在视频控制器的视频存储器的上游的潜在故障。

尽管如此，大量的错误风险可能会影响到视频控制器本身，尤其是其为了将位图传送到显示设备对位图进行编码的方式，以及视频控制器的输出接口与显示设备的输入接口之间连接的完整性。应当注意到，在一些配置中，所述视频控制器和所述显示设备可能彼此远离，例如10米或更远。

更进一步地，视频控制器制造商不会自动描述视频控制器硬件的内部架构以及怎样存取存储器的内容。

文献WO2007/033902描述了一种显示架构，在所述架构中，为了每个要显示的信息的值，在要显示的图像的特定区域中引入特定的象形图。通过分析所述图像的特定区域，有可能检测到象形图和从其中得到所编码的信息的值。比较该得到的值和参考值使得将检测到任何不一致性，其可能是在显示链路中的故障症状。尽管如此，除了这项技术使所述图像超负载的事实，仅确切验证显示附加象形图的区域具有显著的缺陷，没有真正验证显示所用信息的区域。

文献FR2788365描述了一种包含多个“7段”类型的独立受控元件的液晶显示设备。其还包含读取每个无件状态的装置，其使得验证每个元件真正处于与控制指令施加到每个元件的状态相应。当然，不能将这项技术转换为大尺寸像素矩阵的显示，由于每个像素都需要控制电路，这会使得整个设备过于复杂和昂贵。

发明内容

本发明的一个方面是，通过提供一种使得可以在整个显示链路中验证要显示的图像的整体性的设备，来克服上述提及的问题，同时允许使用制造商提供的“现成即可使用”细件。

本发明因此涉及用于验证显示在由视频控制器控制的显示设备上的图像的区域中的显示数据项的完整性的设备，所述视频控制器借助于适当的连接与显示设备连接，并将视频信号以一种预定的格式传递到显示设备，并且其还包括输入接口，所述输入接口使得所述验证设备连接到所述视频控制器与显示设备之间的连接的分支上；其特征在于其包括：重建装置，其可以根据施加到所述设备的输入接口的视频信号重建对应于在所述显示设备上显示的图像的区域的图像；分析装置，从重建的图像中抽取重建的数据项；比较装置，可以比较重建的数据项和要显示的数据项的参考值。

也就是说，本发明包括在一个专用系统中重建包含对应于要显示的数据项信息的一部分图像，并且从这个重建图像中得出要显示数据项的值。所述值与要显示的指令比较，由此不一致性是在显示链路的操作中的变化的标记。可以意识到，对用户而言所述分析涉及的是有用区域，或者更精确地是这个区域中控制显示的信号，因此所述验证是非常可靠的。只有在视频屏幕内部产生的故障不能由本发明检测出来。尽管如此，还应当意识到，用户会极其通常地通过肉眼检测出在视频屏幕内部发生的故障，因此可以认定本发明提供的验证水平是非常令人满意的。

根据具体实施例，设备包含一个或更多个如下独立的或根据任何技术可能的细合的特征：

所述设备进一步包括依据比较装置的输出的结果可激活信号或故障警报的警报装置；

所述警报装置能够控制布置在所述显示设备电源线上的开关；

所述显示设备包含TFT屏幕；

所述视频信号是数字信号，更佳地是LVDS类型的；

用于分析重建图像的装置包含外形识别装置；

所述重建装置能够重建显示图像的一部分，更精确地只是数据片出现的希望被验证的区域。这个有用区域通常对应于显示图像的仅一小部分，所述显示图像可能包括其他不需验证的元素。尽管如此，根据显示设备的配置，有用区域可能占据了显示图像的全部；

所述设备包含输入/输出接口，其能够接收相应于要显示数据项的参考值的信号；

所述输入/输出接口能够使得连接于本地网络，它更佳地支持以太网协议；

所述重建装置能够以基本上为由视频控制器的控制装置所执行的编码的逆的方式处理所述视频信号，以便控制显示设备。

本发明还涉及一种验证数据项完整性的方法，所述数据项要显示在由视频控制器控制的显示设备的图像中，所述视频控制器通过适当的连接连接到所述显示设备，并且以一种预定的格式传送视频信号到所述显示设备，其特征在于包括步骤：捕捉所述沿着将所述视频控制器连接到所述显示设备的连接传送的视频信号；基于所述视频信号重建重建的图像，所述重建的图像完全地或部分地对应于在显示设备上显示的图像；并且分析所述重建的图像从而由此抽取重建的数据项。

更佳地，所述方法还包括如下步骤：比较所述重建的数据项与要显示的数据项的一个参考值；根据比较步骤的结果激活一个适当的警报。

附图说明

根据下面通过参照附图非限制实例给出的详细描述，可以更加清楚地理解本发明的其它特征和优点，在附图中：

图1是一个用于显示数据的架构的方框图，所述架构包括依照本发明的验证显示完整性的设备；和，

图2是一个表示用于验证显示完整性的方法的不同步骤的算法，其由图1所示的架构来执行。

具体实施方式

所述显示如铁路车辆的速度这样的灵敏数据项的架构，包括显示装置和验证显示完整性的装置。

在现有已知的方式中，显示装置包括主处理器10，视频控制器12和显示设备14。

所述主处理器10连接到传感器16，所述传感器16使得捕捉相应于速度瞬时值的数据。所述连接是直接连接或间接连接，也就是说，可以将速度信息通过与一个或更多其它的计算机的连接传送，所述计算机例如是连接在网络中。

所述主处理器10包括，可在所述架构的每个采样周期根据速度瞬时值产生出一系列表示所述值的图形命令的装置，以便在屏幕上以图像的方式来显示所述速度瞬时值。这些图形命令可或多或少地复杂：例如它们可包含各自与一系列诸如是顶点位置、颜色等属性相关联的基本物体的标记(reference)，比如，线条、三角形、圆形等等。可能通过例如定量信息项的三种显示类型的方式来提及。在这种方式中，所述值可由一组数字来表示，所述数字组成一个表示所述值的号码。所述值还可以由一条包括刻度盘指针的线来表示，其角度和连接到要显示的值的基准方向形成。所述值还可以由一个在直线区域中移动并且其在该直线区域中的位置表示所述值的游标表示。在某种变形中，该区域包括两个可变区，其具有不同的颜色，并且这两个区域之间的边界根据要显示的值移动。

在输出端，所述主处理器10在连接主处理器10和视频控制器的专用总线18上传送相应于表示瞬时速度的图形命令序列的信号。

所述视频控制器12包含使得所述视频控制器连接到所述总线18的输入/输出接口20、微处理器22、视频存储器24、控制显示设备14的装置26和使得所述视频控制器12与显示设备14通过专用连接30进行连接的输出接口28。

从所述视频控制器12的输入端口接收到的所述图形命令序列由微处理器22进行处理，以产生表示要显示的逐点图像的位图。例如，微处理器解释指定基本物体“线条”的图形命令且创建所述位图，以便对应的图像有效地包含线条。

所创建的位图存储在视频控制器的存储器24中。

为了显示作为要显示图像的所述位图，所述处理器22从存储器24中提取所述位图，并将其传递到控制装置26。

这些控制装置26处理所述位图的数据，以便产生一个视频信号。该视频信号通过朝向显示设备14的连接30传送到所述控制器12的输出端。更佳地，所述视频信号遵守LVDS(低压差分信号传输)协议。

所述显示设备14包括由不含剩磁的像素构成的屏幕32。更佳地，所述屏幕32是一个依照TFT(“薄膜晶体管”)技术的液晶屏。在这种情况下，提供了背光系统34。

另外，所述显示设备14包括使得所述显示设备14通过连接30连接到所述视频控制器12的输入接口35。所述显示设备14还包括使得根据接收到的视频信号修正与屏幕每个像素相关的晶体管的状态的控制装置36。

验证显示完整性的链路包括专用设备40。

验证显示完整性的设备40包括微处理器42和存储器44。

所述设备40包括网络输入/输出接口56，它使得设备40连接到本地网络58，它例如遵守以太网协议。

所述验证设备40包括输入接口46。连接30包括在显示设备附近产生的且连接到设备40的输入46的分支30’。这种装配允许可以不中断地利用应用在所述显示装置14的输入处的视频信号，以使得该视频信号也可以被应用在验证设备40的输入处。

所述验证设备40包括重建装置48，其使得根据应用于输入46的视频信号重建图像，所述图像相应于包含被监控数据的要显示的图像的片段。在当前首选的具体实施例中，所述重建装置48以电子电路的形式实现。例如，其可以是一个FPGA或类似类型的可编程元件。所述重建装置48能够根据LVDS格式的视频信号产生一个重建位图。所述重建装置48执行基本上视频控制器的控制装置26执行的编码的逆处理。该术语“基本上逆”意图指该重建使用其预定语法来分析LVDS信号的帧的事实，以便识别被分析的位图中的各点的坐标，以致在重建的位图中仅保留相关的点，且由此限制其尺寸，使得仅保留要验证的信息所处的区域。

重建的位图的格式可以不同于视频控制器的存储器24中所包含的位图的格式。

所述验证设备40进一步包括图像分析装置50、比较装置52和警报装置54。在当前首选的具体实施例中，分析装置50、比较装置52和警报装置54各自通过其指令存储在所述验证设备40的存储器44中的数据处理程序来实现。

所述图像分析装置50使得可以重建装置48重建的位图中提取重建数据项。

在其它信息之中，所述主控制器10向所述验证装置40传送瞬时速度的参考值。该参考值可以是瞬时速度的值，根据该瞬时速度值已经产生显示的图像，也就是说，由传感器16测量的值。更佳地，为了不仅提供数据显示完整性的验证还提供所述数据采集的验证，所述参考值是由其它速度采集装置测量的瞬时速度的值。在这种情况下，所述参考值通过一个不同于主处理器10的处理器被传送到例如遵守以太网协议的本地网络58。也就是说，通过不是将重建数据与曾用来产生显示的参考值进行比较，取而代之是将重建数据与从一个独立于主处理器10的并联源、尤其是视频控制器中得到的类似参考值进行比较，以便实施所述验证。

所述设备40的比较装置52比较重建的数据和这个数据的参考值。

所述警报装置54根据在比较装置52的输出端得到的结果产生警报。

所述设备40包括串联在屏幕32的背光系统34的供电线62上的受控开关60。如果在重建的数据和参考值之间存在差异，所述警报装置54能够控制打开所述开关60。当屏幕的背光系统34处于无功率状态下，因为所述显示装置看起来是全黑的，对驾驶员来说所述显示数据难以辨认。甚至是屏幕的局部故障也会立即被使用者通过肉眼认出，所述使用者会进行必要的安排来克服所述故障。

验证设备40使用的验证显示完整性的方法，现在如图2所描述。

在该图中，一个灵敏数据项Data意图实时地在驾驶舱中显示。这个数据项，例如是，所述铁路车辆的瞬时速度。该数据由第一采集链路测量。在该第一链路给定的时间点测量的值，是指定的Data1。

所述显示装置由图2中右半部分来描述。它使得测量的值Data1显示在所述显示装置14的屏幕上的显示图像Image中。

为此，在步骤100，一系列的图形命令G-Image由主处理器10基于测量的值Data1产生。

所述图形命令序列G-Image被传送到视频控制器12。

在步骤110中，所述视频控制器12处理图形命令序列G-Image，以便产生存储在所述存储器装置24中的位图Bit-Map。

使用适当的控制装置26，所述视频控制器12基于位图Bit-Map产生(在步骤115中)LVDS视频信号Signal-Video。沿着连接30朝着显示设备14的方向传送该信号。

最终，在步骤125，所述显示装置14依照接收到的信号Signal-Video在屏幕32上显示该图像。

在图1的左半部分，所述验证显示完整性的链路首先包括通过视频控制器12和显示装置14之间的连接30的分支采集视频信号Signal-Video(步骤120)。第一步骤130包括利用重建装置46基于视频信号Signal-Video重建存储在装置40的存储器44中的重建的位图Bit-Map-Reco。应当意识到所述重建可以仅发生在所述显示图像的一部分。在这种情况下，适当的确定参数使得仅与要验证的信息所在的区域相应的数据，被定位为从视频信号Signal-Video中取出，以便便于所述处理操作。根据显示的人体工程学，所述参数可被调整或编码。所述重建的位图Bit-Map-Reco被存储一个充分长度的时间，以完成下面描述的识别处理操作。

接下来，在步骤140，通过执行实施例如图形识别程序的分析装置50，分析所述重建的位图Bit-Map-Reco，以便从中抽取一个重建数据项Data-Reco，其相对应于在所述显示的图像Image中包含的数据。

更确切地说，根据取决于信息显示方式的算法来执行该抽取。在这种方式中，当信息以一串字母数字符号，尤其是数字的形式来显示时，使用字符识别方法来执行所述抽取，例如通过与存储的字符的参考图像的一系列矩阵比较。这样更为容易，因为不同字符的位置可被预先定义。当信息以“柱状图”的形式时，也就是说，是一个基本上矩形拉长的区域，其具有两个不同颜色的分区，所述抽取包括在该区域中探测变色线，以便测量在该区域内部相关的位置。如果信息以一种类似于带指针的刻度盘的图来显示，所述抽取可包括探测包括指针的线与中心位于指针旋转点的圆的弧的交叉。通过倍增同心圆弧和组合探测到的交叉点，可以得到一个更加可靠的结果。

在分析步骤后，比较步骤150比较差异e和差异阈值e ₀ 。所述差异e通过重建的数据Data-Reco与相关时间点上的参考值Data2之间的差别得到。如上所指出的，参考值优选选地是源于第二采集链路，以完全独立于第一采集链路的方式测量数据Data的瞬时值Data2。

当瞬时差异e保持比差异阈值e ₀ 低时，意味着没有故障存在于信息显示路径中。

但是，当瞬时差异e比差异阈值e ₀ 高时，会激活一个警报(步骤160)。

在当前设想的实施例中，该警报包括启动控制开关60以便其从关闭位置枢轴旋转到打开位置，以便将屏幕32的背光系统34设置于无功率状态。

可提供比简单比较差异和阈值更复杂的其它算法，来决定警报的激活。

在一种变形中，上面说提及的设备和方法适合于处理遵守除了LVDS协议的数字协议的视频信号。还考虑所述视频信号是模拟的而非数字的。

在一种变形中，所述重建装置仅重建所述显示图像的一部分，与该图像的重要部分相对应。

验证显示完整性的设备防止视频控制器存储器中的内容被读取。它使得在视频控制器的下游直到显示设备的即时范围来验证所述显示完整性。

由于显示设备包括没有剩磁的像素，如果故障这样影响了显示设备，在特定时间显示的错误图像在接下来的时间不再被显示。由此不再担心导致显示图像冻结的类型的故障。

因此，依据本发明的设备，通过验证应用于显示装置输入端的视频信号，使得显示完整性的验证覆盖整个显示链路。

依据本发明的所述设备因此显著增加了显示的安全水平。

此外，在被提议的架构中，每个装置或属于显示路径或属于验证路径。没有这两个路径共用的装置，和之前技术成为对比，之前技术是视频控制器的处理器和用于验证的处理器都能读取视频存储器。因此，所提议的架构更确切的是验证装置的批准更加容易实现。

有利的，上面提出的验证设备被集成到显示设备中，视频信号的分支即刻发生输入接口的下游，其为显示和验证设备所共有。

可展望其它变形，例如从图像的重建功能中移除所述比较和警报功能。

Claims (13)

1.一种用于验证显示装置的完整性的验证设备(40)，所述显示装置包括传感器、主处理器、视频控制器和由视频控制器(12)控制的显示设备(14)，所述视频控制器通过连接被连接到所述显示设备，

所述传感器测量数据的瞬时值；

所述主处理器根据所述瞬时值生成代表所述瞬时值的一系列的图形命令；

所述视频控制器包括微处理器和控制装置，所述微处理器从所述主处理器接收所述一系列的图形命令并生成位图，所述控制装置处理所述位图以便生成预定格式的视频信号，所述视频信号在所述控制器的输出处经由所述连接被向所述显示设备传送，所述瞬时值被显示在所述显示设备上显示的图像的区域中，

所述验证显示装置的完整性的验证设备包括输入接口(46)，该输入接口使得所述显示装置的完整性的验证设备连接到所述视频控制器和所述显示设备之间的连接的分支上；其特征在于所述验证设备还包括：

-重建装置(48)，能够根据应用于所述输入接口的视频信号重建与显示在所述显示设备上的图像的所述区域相对应的重建的图像，所述重建装置以与由所述视频控制器的控制装置执行的编码基本上相逆的方式处理所述视频信号；

-图像分析装置(50)，能够从所重建的图像中抽取所述数据的重建值；和

-比较装置(52)，能够比较所述数据的重建值和所述数据的所述瞬时值。

2.根据权利要求1所述的验证设备，其特征在于，还包括警报装置(54)，能够根据比较装置的输出端的结果来激活信号或故障警报。

3.根据权利要求2所述的验证设备，其特征在于，所述警报装置(54)能够控制布置在所述显示设备(14)的电源线上的开关(60)。

4.根据上述任一项权利要求所述的验证设备，其特征在于，所述显示设备(14)包括TFT屏幕(12)。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的验证设备，其特征在于，所述视频信号(Signal-Video)是数字信号。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的验证设备，其特征在于，用于分析所重建的图像(Bit-Map-Reco)的装置(52)包括形状识别装置。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的验证设备，其特征在于，所述区域仅覆盖所显示的图像的一部分。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的验证设备，其特征在于包括能够接收与要显示的数据项(Data)的参考值(Data2)相对应的信号的输入/输出接口(56)。

9.根据权利要求8所述的验证设备，其特征在于，所述输入/输出接口(56)能够使得连接到本地网络(58)。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的验证设备，其特征在于，

所述视频信号(Signal-Video)是LVDS类型的数字信号。

11.根据权利要求9所述的验证设备，其特征在于，所述本地网络(58)支持以太网协议。

12.一种用于验证显示装置的完整性的方法，所述显示装置包括传感器、主处理器、视频控制器和由视频控制器控制的显示设备，所述视频控制器通过连接被连接到所述显示设备，所述传感器测量数据的瞬时值；所述主处理器根据所述瞬时值生成代表所述瞬时值的一系列的图形命令，所述视频控制器从所述主处理器接收所述一系列的图形命令、生成位图并处理所述位图以便生成预定格式的视频信号，所述视频信号在所述控制器的输出处经由所述连接被向所述显示设备传送，所述瞬时值被显示在所述显示设备上显示的图像的区域中，其特征在于所述方法包括如下步骤：

-在设备的用于验证显示装置的完整性的输入接口，捕捉(125)沿着将所述视频控制器连接到所述显示设备的连接传送的视频信号(Signal-Video)；

-根据被施加到所述输入接口的所述视频信号重建(130)与在所述显示设备上显示的图像(Image)的所述区域相对应的重建图像(Bit-Map-Reco)，所述重建以与由所述视频控制器执行的编码基本上相逆的方式处理所述视频信号；

-分析(140)所重建的图像，以便从中抽取所述数据的重建值(Data-Reco)；和

-比较所述数据(Data)的重建值(Data-Reco)和所述数据的参考值(Data2)。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

-根据所述比较步骤的结果，激活适当的警报(160)。