CN102075770A - Vga视频延长信号的自动校色方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种VGA视频延长信号的自动校色方法及装置，属于视频延长传输技术领域。本发明的自动校色装置包括发送装置、接收装置、以及用于在本地端进行颜色标定、在接收端进行颜色校正的颜色测量装置，其中发送装置包括计算机主机、显示器、键盘鼠标识别模块、发送器；接收装置包括显示器、键盘鼠标装置、接收器；本发明的自动校色方法包括颜色标定步骤和颜色校正步骤；本发明通过颜色传感器探头探测非延长时的标准信号，经过发送端与接收端的信号处理，在接收端内部单片机程序控制及外围电路配合下自动调节颜色的失真，大大简化了工程现场的参数调节的难度，保证了调节前后颜色的一致性。

Description

VGA视频延长信号的自动校色方法及装置

技术领域

 本发明涉及一种VGA视频延长信号的自动校色方法及装置，属于视频延长传输技术领域。

背景技术

各种远程监控，信息发布等工程场合提出了用普通网线进行视频延长传输的要求，要求主机的VGA视频信号通过单根网线延长达几百米后再接显示器输出显示，主要原因是普通的网线在建筑施工的时候已经铺好，不用重复铺设线缆，大大节约了工程的施工成本，以满足工程现场的需要。但VGA视频信号本身是单端信号，不支持信号的远距离传输，为了解决工程上的VGA视频信号远程传输的要求，有公司制作了专用设备。现有产品的实现方法是把本地端的VGA单端信号（红、绿、蓝信号加上行场信号）转为差分信号，然后把信号进行放大，经过标准网线传输后，接收端通过接收放大器恢复出原来的视频信号。但经过长线传输后，由于线缆之间电气特性参数的差异，以及颜色信号本身的衰减大小不一致，导致传输后的红绿蓝信号发生了严重失真，这种失真包含幅度的失真和相位的偏移，从而使远端接收的画面颜色失真严重，要想恢复原来的颜色，必须要动态的校正放大器的增益和相移，从而改变最后输出的颜色。目前普遍的做法是手工用螺丝刀反复调整红绿蓝放大器的增益和相位，来实现颜色的逼近。而这个增益和相移是根据工程的现场的条件（包括网线的长度，扭曲度，网线的质量等）而不断变化，所以同样的放大器和接收器，改变了现场环境后恢复的颜色并不一致。同时由于红绿蓝三个参数相互影响，往往调好了一个，其他又要重新调测，改变任何一个参数都会影响最后颜色的色度和白平衡，所以调整这个参数一般要需要专门的工程师，这样非常不利于工程现场的施工，也大大限制了VGA视频信号延长器的应用。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题是针对主机发出的VGA信号经过长线传输后，红绿蓝信号发生失真、无法正常显示出画面或根本没有显示，提出一种长距离自动校色的方法和装置。通过颜色传感器探头自动探测非延长时的颜色信号并记录，信号延长后，接收端装置在在键盘或鼠标的控制下进入校正模式，再次测量屏幕颜色信号，与保存值对比调整至相同，达到视频信号自动校正。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种VGA视频延长信号的自动校色方法，包括如下步骤：

步骤A，颜色标定步骤：

A1、将3基色颜色传感器装置的探头测量本地端显示器的色温颜色，获得一个标准颜色的3基色信号，所述3基色颜色传感器装置中内置单片机和存储器；

A2、将A1得到的3基色信号，在颜色传感器装置内置的单片机控制下转换为电信号，发送至本地端计算机主机并同时保存在颜色传感器装置内置的存储器中，作为颜色的标定值；

A3、将发送器和本地端计算机主机的视频输出端进行连接，发送器将本地端计算机主机发送的3基色视频信号经差分放大电路，分别转换为红、绿、蓝三组差分对信号，并叠加行场信号后经网线传输给远端的接收器；

A4、接收器将A3传来的差分信号进行放大、相位补偿、解码处理，输送到远程端显示器上，然后把A1步骤所述的颜色传感器装置与接收器相连接；

步骤B，颜色校正步骤：

B1、采用颜色传感器装置测量远程端显示器上的颜色值，并转换为一个电压信号，将此信号和步骤A2所述存储器中的标定值进行比对，比对的结果生成一个校对参数，将此校对参数发送给接收器的调理电路；

B2、接收器的调理电路接收到校正参数后，在单片机的控制下调整差分放大器的增益、相位延迟器及解码电路，将步骤A3所述接收到的差分对信号进行放大、相位补偿、解码处理，然后输送到远程端显示器上； 

B3、重复步骤B1-B2，直到颜色传感器装置测量的远程端显示器上的颜色值和步骤A2保存的标定值一致，完成调色过程。

进一步，前述的VGA视频延长信号的自动校色方法的步骤A1中，所述探头要紧贴并垂直放置于本地端显示器上。

一种VGA视频延长信号的自动校色装置，包括发送装置、接收装置、以及用于在发送装置端进行颜色标定、在接收装置端进行颜色校正的颜色测量装置，其中：

所述发送装置包括计算机主机、显示器、键盘鼠标装置、发送器；其中，颜色测量装置、显示器、键盘鼠标装置分别与计算机主机连接，计算机主机与发送器相连接；

所述接收装置包括显示器、键盘鼠标装置、接收器；其中，颜色测量装置、显示器、键盘鼠标装置分别与接收器相连接；

所述发送器通过网线与接收器相连接。

进一步的，前述的VGA视频延长信号的自动校色装置中，发送器包括差分放大电路，键盘鼠标信号转换电路。

进一步的，前述的VGA视频延长信号的自动校色装置中，接收器包括差分放大器的增益和相位自动调节电路、单片机计算控制电路；

进一步的，前述的VGA视频延长信号的自动校色装置中，颜色测量装置包括颜色传感器、调理电路、单片机、存储器、通讯接口及用于保存功能的按键模块；其中颜色传感器依次与所述调理电路、单片机、存储器相连接，所述按键模块、通讯接口分别与单片机相连接。

进一步的，前述的VGA视频延长信号的自动校色装置中，颜色传感器为红绿蓝3基色颜色传感器。

本发明采用上述技术方案具有如下有益效果：

通过颜色传感器探头探测非延长时的标准信号，经过发送端与接收端的信号处理，在接收端内部单片机程序控制及外围电路配合下自动调节颜色的失真。在键盘的控制下进入校正模式自动调整参数，做到了一键调节功能，大大简化了工程现场的参数调节的难度，原来需通过专业人士调整的参数，现在只需要敲击键盘上的设定按键，就自动调节好，大大加快了工程的施工，从而也提高了VGA延长器的使用范围。调整的参数不会因个人的颜色差异而出现偏差，只取决于定标的标准值，保证了调节前后颜色的一致性。

附图说明：

图1是非延长时的标定模式装置。

图2是延长后的校正模式装置。

图3是测量时探头放置方法。

图4是颜色传感器的示意图。

图5是颜色传感器探头的外部形态。

图6是颜色传感器探头的内部形态。

图7是颜色传感器探头的内部结构。

图8是颜色传感器探头的工作流程图。

图9是红绿蓝信号与行场信号的叠加规则。

图中标号：1-显示屏，2-键盘，3-鼠标，4-主机，5-颜色传感器探头，6-发送器，7-网线，8-接收器，9-颜色传感器，10按键模块，11-外壳，12-连接线，13-插座，14-调理电路，15-单片机，16-存储器，17-通讯接口，20-绿色传感器，30-蓝色传感器，40-红色传感器。

 

具体实施方案:

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：

本发明提出了一种VGA视频延长信号的自动校色方法及装置，能实现视频信号远程传输后自动校正颜色。非延长时为标定模式，装置如图1，包括计算机主机、显示器、键盘鼠标，颜色传感器探头通过接口与主机相连。延长后进入校正模式，装置如图2，计算机主机在本地发送端，主机的显示接口和键盘鼠标接口与发送器相连，发送器经标准网线与接收器相连，接收器上链接显示器、键盘鼠标和颜色测量装置。在本地端及远程端，键盘鼠标装置分别用于输入控制参数信号。

（1）颜色测量装置

颜色传感器探头为颜色测量装置，如图3所示，测量时与显示器垂直放置，颜色传感器紧贴显示器屏幕。由红、绿、蓝3个颜色传感器（如图4所示）、调理电路、单片机、存储器、通讯接口及一个保存功能的按键构成，外形如图5所示，内部形态如图6所示，结构如图7所示。三个传感器分别测量显示屏的红绿蓝3个基色信号，基色信号经调理电路转换为电信号与单片机相连，单片机内部的模数转换器采集3个信号。通过按键判断当前处于非延长时的定标模式或延长后的校正模式。非延长的定标模式中，3基色信号由按键触发单片机将信号保存在存储器中作为标定值，存储器为SPI协议的存储芯片，与单片机之间以SPI总线相连，也可设计为I2C协议的存储芯片及相应链接总线。延长后的校正模式中，按键不动作，测量的3基色信号不保存，在延长后的信号接收端，探头读取显示器上的颜色信号，与标定值按设定算法比较处理，将处理结果经通讯接口传送给接收器内部的单片机，通讯接口传送的校正参数包括增益方向与步长，通讯接口在探头底端，接延长线与插座。标定模式下，探头通过该插座与计算机主机的插座相连，以提供工作电源；校正模式下，探头通过该插座与接收器上的插座相连取电并传输校正信号。颜色传感器探头的工作流程如图8所示。

（2）信号发送端

信号发送端为发送器，包括差分放大电路，键盘鼠标信号转换电路。

计算机的红绿蓝及行场信号与差分放大电路相连，放大编码后转换为红绿蓝三组差分对输出，且行场信号也叠加在其中，叠加规则如图9所示。

键盘鼠标信号转换电路，将远端输入差分数字信号转换为数字信号，经CPU解析编码后传递给本地端主机接口。

（3）信号接收端

信号接收端包括：差分放大器的增益和相位自动调节电路、单片机计算控制电路；

单片机计算电路：完成对键盘鼠标信号的识别与传送，及校正参数的解析传递。

单片机计算电路接受键盘鼠标的差分模拟信号，并将其转换为数字量，再转变为差分数字信号经网线的一组差分信号传递回发送端。解析键盘信号时，判断是否为设定好的进入校正模式的特殊按键值，若是，则进入校正模式，再次接收到该按键时返回正常显示模式。

单片机计算电路接受颜色传感器探头传递进来的校正参数，单片机程序负责解析校正参数所包含的增益方向与步长，根据解析后的参数按照自动控制算法生成控制电压，传递给差分放大器的增益和相位自动调节电路，调节输入到显示器的信号增益，平稳快速完成调节的过程。整个过程全部是单片机程序自动完成，避免了人为的误操作。

差分放大器的增益和相位自动调节电路：

该电路将接收到的差分信号转换成红绿蓝3种信号及行场信号，行场信号直接连接显示器，红绿蓝3个信号由于在传输线上有衰减，不能直接与显示器相连，须接放大器将其增益和相位适当调节才可接入显示器。

根据颜色值和放大器控制电压之间的对应关系                                               ，

是实际颜色值，

是控制颜色的电压值。颜色传感器探头自动测量显示屏的颜色，将其与标定值相比，确定出差值，计算出增益方向与调整步长的校正参数传递给单片机计算电路，计算结果经单片机的脉冲宽度调制电路（PWM），生成控制电压输入给差分放大器的增益和相位自动调节电路，使输出后的颜色效果和标定值逼近，再经颜色传感器探头测量对比计算，单片机计算电路再计算输出控制电压，反复测量控制，最终使延长后的视频信号输出的颜色接近非延长时的画面效果，从而恢复了较好的色度效果。

结合上述描述，设备操作过程可概括为：

非延长时，打开显示器显示一副标准画面，颜色传感器探头的插座连接在计算机的接口提供工作电压，将探头垂直放在显示器屏幕上，测量当前颜色中的红绿蓝三种基色信号，按下保存按键将该信号保存在探头内作为标定值。延长显示时，计算机的显示接口、键盘鼠标的接口连接在发送器上，发送器将接收到的远端信息打包编码上传给计算机，发送器将视频信号转换成为红绿蓝三对差分信号，这三对差分信号中叠加行场信号，一对485差分信号接受由接受端返回的设备信息，共四对信号，八根信号线，通过标准网线可延长至1000处接接收器，接收器上连接显示器、键盘鼠标，接收器将传递来的叠加着行场信号的红绿蓝三对差分信号解码为红绿蓝和行场信号，传递给显示器，将接收的键盘鼠标数据包解析并重新组合以485的差分对通过网线回传。接收端的颜色信号经远距离传输会有较多失真，将颜色传感器探头垂直放在显示器屏幕上，探头插座接在接收器上，敲击键盘设定键进入校正模式，探头读取当前颜色值，同时与标定值比较，计算出校正参数传递给接收器，接收器中的单片机将参数经PWM输出滤波后形成增益控制电压使颜色值相应的电压量发生变化，进而改变了显示器屏幕上的颜色效果，如此经过探头的反复测量比较和接收器的增益调整，使显示器的显示效果与标定值相同；再次敲击键盘的设定值，完成校正过程。

Claims (7)

1.一种VGA视频延长信号的自动校色方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A，颜色标定步骤：

A1、采用3基色颜色传感器装置的探头测量本地端显示器的色温颜色，获得一个标准颜色的3基色信号，所述3基色颜色传感器装置中内置单片机和存储器；

A2、将A1得到的3基色信号，在颜色传感器装置内置的单片机控制下转换为电信号，发送至本地端计算机主机并同时保存在颜色传感器装置内置的存储器中，作为颜色的标定值；

A3、将发送器和本地端计算机主机的视频输出端进行连接，发送器将本地端计算机主机发送的3基色视频信号经差分放大电路，分别转换为红、绿、蓝三组差分对信号，并叠加行场信号后经网线传输给远端的接收器；

A4、接收器将A3传来的差分信号进行放大、相位补偿、解码处理，输送到远程端显示器上，然后把A1步骤所述的颜色传感器装置与接收器相连接；

步骤B，颜色校正步骤：

B1、采用颜色传感器装置测量远程端显示器上的颜色值，并转换为一个电压信号，将此信号和步骤A2所述存储器中的标定值进行比对，比对的结果生成一个校对参数，将此校对参数发送给接收器的调理电路；

B2、接收器的调理电路接收到校正参数后，在单片机的控制下调整差分放大器的增益、相位延迟器及解码电路，将步骤A3所述接收到的差分对信号进行放大、相位补偿、解码处理，然后输送到远程端显示器上； 

B3、重复步骤B1-B2，直到颜色传感器装置测量的远程端显示器上的颜色值和步骤A2保存的标定值一致，完成调色过程。

2.根据权利要求1所述的VGA视频延长信号的自动校色方法，其特征在于，步骤A1中，所述探头要紧贴并垂直放置于本地端显示器上。

3. 一种VGA视频延长信号的自动校色装置，其特征在于：包括发送装置、接收装置、以及用于在本地端进行颜色标定、在接收端进行颜色校正的颜色测量装置，其中：

所述发送装置包括计算机主机、显示器、键盘鼠标识别模块、发送器；其中，颜色测量装置、显示器、键盘鼠标装置分别与计算机主机连接，计算机主机与发送器相连接；

所述接收装置包括显示器、键盘鼠标装置、接收器；其中，颜色测量装置、显示器、键盘鼠标装置分别与接收器相连接；

所述发送器通过网线与接收器相连接。

4.根据权利要求3所述的VGA视频延长信号的自动校色装置，其特征在于：所述发送器包括差分放大电路，键盘鼠标信号转换电路。

5. 根据权利要求3所述的VGA视频延长信号的自动校色装置，其特征在于：所述接收器包括差分放大器的增益和相位自动调节电路、单片机计算控制电路。

6.根据权利要求3所述的VGA视频延长信号的自动校色装置，其特征在于：所述颜色测量装置包括颜色传感器、调理电路、单片机、存储器、通讯接口及用于保存功能的按键模块；其中颜色传感器依次与所述调理电路、单片机、存储器相连接，所述按键模块、通讯接口分别与单片机相连接。

7.根据权利要求6所述的VGA视频延长信号的自动校色装置，其特征在于：所述颜色传感器为红绿蓝3基色颜色传感器。

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