CN102170517B - 视频水平信号侦测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种视频水平信号侦测系统，包括周期粗估装置和周期时间微调装置。周期粗估装置接收CVBS视频信号，将每个周期中最小的值估出并标出相对的位置，计算出水平信号粗估周期。周期时间微调装置接收水平信号粗估周期，将水平信号分成第一部分及第二部分，将第一部分信号相加产生第一相加值，将第二部分信号相加产生第二相加值，当第一相加值与第二相加值相减不为零时对粗估周期微调，再按照微调后的粗估周期取出水平信号，再判断第一相加值和第二相加值是否相等，如此循环，直至第一相加值和第二相加值相等则追踪到水平信号的中点。本发明还提供一种视频水平信号侦测方法，采用本发明公开的系统和方法能够正确地侦测出水平信号的位置。

Description

视频水平信号侦测系统和方法

技术领域

本发明是关于时序同步的技术领域，尤指一种视频水平信号侦测系统和方法。

背景技术

色彩视频短促脉波串信号(color video burst signal，CVBS)是美国国家电视标准委员会(NTSC)的电视传输信号。图1是模拟CVBS视频信号10的示意图。如图1所示，模拟CVBS视频信号10包括前沿11、水平同步脉冲(horizontal synchronization，Hsync)12、后沿13、色彩短促脉波串信号(colorvideo burst)13a及主动视频信号(active line)14。水平同步脉冲(Hsync)12会确认视频信息的每个线的开始部分。每个水平同步脉冲(Hsync)12是由前沿11开始并且是由后沿13来结束。色彩短促脉波串信号13a(color video burst)是以各种视频格式(例如NTSC与PAL)来使用成色彩分等参考。

模拟CVBS视频信号10的每条线开始于水平同步脉冲(Hsync)12的下降缘并且结束于下一水平同步脉冲(Hsync)12的下降缘。依据视频标准的规范，前沿11与后沿13的电平称为消隐电平(blanking level，BL)，前沿11与后沿13的电平为0V。水平同步脉冲(Hsync)12的电平(或振幅)称为同步电平(synchronization level，SL)，该同步电平(SL)具有小于消隐电平(BL)的直流(DC)电平。水平同步脉冲(Hsync)12的下降缘与上升缘依据DC限幅电平(slice level)来定义，其一般为Hsync脉冲振幅的50％。

目前已发展各式视频处理系统与方法来处理视频信号(如图1)以获取视频与计时信息，以用来驱动显示系统。为了正确显示相关画面，需精确地侦测Vsync与Hsync信号，以正确地识别分割的数据帧和产生与显示每个视频数据帧的线信息。

图2为传统同步侦测器模块120的结构图。侦测器120包括限幅器121、限幅产生器122、相位侦测器123与锁相回路124(phase locked loop，PLL)，这些元件是由控制器125来控制。一般来说，限幅器121会依据由限幅产生器122所产生的DC限幅电平来侦测在输入视频信号10中的Hsync信号的上升与下降缘。限幅产生器122会使用已有的技术来处理输入视频信号10以判断DC限幅电平。例如，DC限幅电平可依据输入视频信号的各部分的DC振幅、转换与结构的先前知识来判断。DC限幅电平可依据在Hsync脉冲与其他电平(例如BL或主动视频部分的尖峰)之间的相关振幅的估计来判断。

依据限幅产生器122所判断的DC限幅电平，限幅器121可在输入视频信号电平移动至所判断DC限幅电平之下的点中，侦测在视频信号10中Hsync脉冲12的下降缘。类似地，限幅器121可在输入视频信号电平移动至所判断DC限幅电平之上的点中，侦测在视频信号10中Hsync脉冲12的上升缘。也就是说，当输入视频信号10的电平(或振幅)移动至小于DC限幅电平时，即表示侦测到Hsync脉冲12。

锁相回路124(PLL)会运作来产生与输出Hsync脉冲12。相位侦测器123会侦测由限幅器121从输入视频信号10所获取的Hsync脉冲与从锁相回路124产生和输出的Hsync脉冲之间的相位差的量。相位侦测器123会依据所侦测的相位差来产生控制信号，其中相位差会使得锁相回路124执行错误修正来调整输出的Hsync脉冲。

依据Hsync侦测的方法，图2的系统会因为噪声干扰，而影响输入视频信号10的电平，Hsync脉冲12的电平或振幅也随之变动，因而降低Hsync侦测的精确度。此外，视频信号的传输会导致输入视频信号的扭曲或遗失，因此使得侦测Hsync脉冲更为困难。

美国专利第2006/0158553号公开案则使用水平同步侦测器(Horizontalsynchronization detector)侦测输入视频信号，以产生水平同步侦测电平HL，以作为一门限值，以侦测Hsync信号。而美国专利第2006/0170821号公开案则将输入视频信号经由模数转换器，产生一数字输入视频信号，再将该数字输入视频信号经由一低通数字滤波器，以产生一门限值THV，以作为侦测Hsync信号时的电平比对信号。

上述现有方法均使用门限值，以作为侦测Hsync信号时的电平比对信号。然而输入视频信号的电平常常受到噪声干扰而改变，因此现有技术中的电平比较方法容易造成无法正确地侦测Hsync信号，甚至有可能侦测不到Hsync信号，或者将输入视频信号的其他信号误认为Hsync信号。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种视频水平信号侦测系统，能够正确地侦测水平信号的位置。

本发明还提供了一种视频水平信号侦测方法，能够正确地侦测水平信号的位置。

为达成前述目的，本发明提出一种视频水平信号侦测系统，包括一周期粗估装置、及一周期时间微调装置。该周期粗估装置其接收一CVBS视频信号，利用该CVBS视频信号的水平信号具有周期及最小的特性，将每个周期中最小的值估出并标出相对的位置，以计算出水平信号粗估周期。该周期时间微调装置接收该水平信号粗估周期，并将该水平信号分成一第一部分及一第二部分，将该第一部分信号相加以产生一第一相加值，及将该第二部分信号相加以产生一第二相加值，当该第一相加值与该第二相加值相等时，追踪到该水平信号中点，以产生水平信号微调同步。

为达成前述目的，本发明还提供一种视频水平信号侦测方法，该方法包括：

接收色彩视频短促脉波串信号CVBS视频信号，将每个周期中最小的值估出并标出位置，并计算出水平信号粗估周期；以及

接收所述水平信号粗估周期，并将所述水平信号分成第一部分及第二部分，每一部分信号累积时间为水平信号时间长度的一半，将所述第一部分信号相加产生第一相加值，及将所述第二部分信号相加产生第二相加值，当所述第一相加值与所述第二相加值相等时，表示追踪到所述水平信号的中点，当所述第一相加值与所述第二相加值相减不为零时，对所述粗估周期微调，然后再按照微调后的粗估周期取出水平信号，再判断第一相加值和第二相加值是否相等，如此循环，直至第一相加值和第二相加值相等则表示追踪到所述水平信号的中点。

可见，本发明完全不同于现有将CVBS信号的振幅与门限值比较的方案，本发明先求出水平信号的粗估周期，再利用水平信号中点的对称性，以产生水平信号微调时间，本发明的方法较不会受噪声干扰，与现有技术相比能够正确地地侦测出水平信号的位置。

附图说明

图1是模拟CVBS视频信号10的示意图。

图2为传统同步侦测器模块120的结构图。

图3为本发明视频水平信号侦测系统300和侦测原理的示意图。

图4为本发明中周期粗估装置310的实施例的结构图。

图5为本发明的滤波CVBS视频信号的实施例的示意图。

图6本发明减法器319输出的示意图。

图7为本发明中周期时间微调装置330的实施例的结构图。

图8是水平信号估测长度示意图。

图9为本发明水平信号实施例的示意图。

【主要元件符号说明】

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明所述方案作进一步地详细说明。

本发明是关于一种视频水平信号侦测系统和方法。图3为本发明视频水平信号侦测系统300和侦测原理的示意图。视频水平信号侦测系统300包括周期粗估装置310及周期时间微调装置330。

周期粗估装置310接收CVBS视频信号，利用CVBS视频信号的水平信号具有周期性及最小值的特性，将每个周期中最小的值估出并标出位置，以计算出水平信号粗估周期。

周期时间微调装置330接收该水平信号粗估周期，并将该水平信号粗估周期中的信号分成第一部分及第二部分，将第一部分信号相加以产生第一相加值，及将第二部分信号相加以产生第二相加值，当该第一相加值与该第二相加值相等时，则表示追踪到水平信号的中点。

图4为本发明中周期粗估装置310的实施例的结构图。周期粗估装置310包含第一低通滤波器311、最小值找寻及更新器313、找寻水平信号器315、时序视窗计数器(window count)317、减法器319、限制器(limit)321及第二低通滤波器323。

第一低通滤波器311用以对CVBS视频信号进行滤波，以产生滤波CVBS视频信号。图5为本发明的滤波CVBS视频信号的实施例的示意图。其横轴为时间，纵轴为该滤波CVBS视频信号的振幅(amplitude)。

最小值找寻及更新器313连接至第一低通滤波器311，最小值找寻及更新器313在对该滤波CVBS视频信号开始找寻前，会先在该滤波CVBS视频信号中找寻一段时间，所述找寻时间由本领域普通技术人员根据经验选择，比如该水平信号规格周期的倍数，以找到一最小值，依据该最小值加一常数，所述常数由本领域普通技术人员根据经验选择，设定为一门限值Th1。从该最小值的位置开一个时序视窗，找寻此时序视窗中该滤波CVBS视频信号的最小值，该时序视窗被设定为略大于水平信号规格周期。

当该时序视窗中最小值小于门限值Th1时，最小值找寻及更新器313将时序视窗中最小值设定更新为新的最小值，并将该新的最小值加一常数设定为一新的门限值Th1。

找寻水平信号器315连接至该最小值找寻及更新器313，依据该门限值Th1，在该滤波CVBS视频信号中找寻水平信号。当目前时序视窗找寻结束后，最小值找寻及更新器313找寻到的最小值小于门限值Th1，则获得有效的水平信号的位置及并产生新的门限值Th1，若最小值大于门限值Th1，则此视为视窗中无有效的水平信号位置。

时序视窗计数器(window count)317连接至找寻水平信号器315及最小值找寻及更新器313，依据新找寻到的水平信号的位置，产生一重置信号(reset)，并输出至最小值找寻及更新器313，作为下一个时序视窗的起始位置。若目前视窗没有寻获新的水平信号，则会紧接在该视窗结束后，开一个新的时序视窗。

也就是说，在时序视窗中，最小值找寻及更新器313找寻时序视窗中最小值后，与门限值Th1比较，当时序视窗中最小值大于或等于该门限值Th1时，最小值找寻及更新器313不执行任何更新。当找寻时序视窗完毕后，若时序视窗中最小值小于门限值Th1时，找寻水平信号器315更新门限值Th1，更新后的门限值Th1为更新后的最小值加上一常数，所述常数由本领域普通技术人员根据经验选择。

减法器319连接至该找寻水平信号器315，以将相邻水平信号的位置相减，而产生第一水平信号粗估周期。如图5所示，将位置B的时间减去位置A的时间，即可产生该第一水平信号粗估周期，同理位置C的时间减去位置B的时间，即可产生另一第一水平信号粗估周期。

图6本发明减法器319输出的示意图，其纵轴为粗估周期的时间，横轴为相减的点数。如图6所示，位置D代表图5中位置B的时间减去位置A的时间。而位置E则表示有一个或多个水平信号没有侦测到，因此减法器319输出的值才会和一般输出有较大差异。此时若直接使用低通滤波器的话，会使位置E处的误差分散至其他处，故在使用低通滤波器前先使用一限制器(limit)。

限制器321连接至该减法器319，以将第一水平信号粗估周期中超出一限制门限值的周期滤除，而产生限制水平信号粗估周期。由于水平信号为现有，且见于各规范中，熟于该项技术者可依据规范中的周期数值以设定该限制门限值。

第二低通滤波器323连接至该限制器321以滤除该限制水平信号粗估周期中的噪声及高频信号，以产生该水平信号粗估周期。

图7为本发明中周期时间微调装置330的实施例的结构图。该周期时间微调装置330包含获取数据器(grab data)331、错误估测器(error estimate)333、第三低通滤波器335、PI滤波器337及信息指位器339。

周期时间微调装置330还未启动时，首先根据找寻水平信号器315提供的水平信号位置，将水平信号位置输入至信息指位器339，信息指位器339连接至获取数据器331，以接收信息指位器339所指的水平信号。第二低通滤波器323算出水平信号粗估周期，以载入PI滤波器337，以便使PI滤波器337启动时输出水平信号粗估周期至信息指位器339，信息指位器339依据水平信号位置和水平信号粗估周期用来抓取来自第一低通滤波器发送的滤波CVBS视频信号中的水平信号。

错误估测器(error estimate)333连接至获取数据器(grab data)331，用以接收水平信号进行估算错误。本发明的错误估测器(error estimate)333运作原理为将接收水平信号分成二部分，每一部分信号累积时间为水平信号时间长度的一半，二部分分别称为第一部分及第二部分。将第一部分信号相加以产生第一相加值，及将第二部分信号相加以产生第二相加值，因规格中水平信号形状为对称，当第一相加值与第二相加值相等时，即表示追踪到该水平信号的中点，若该第一相加值与该第二相加值相减不为零，表示还未追踪到该水平信号的中点，相减后的值则可以当做一调整信号传送至第三低通滤波器335，根据相减后的值的正负和大小以产生水平信号时间微调的大小与方向。

第三低通滤波器335连接至该错误估测器(error estimate)333，以将调整信号中的噪声滤除，而产生一滤波调整信号。该PI滤波器337连接至该第三低通滤波器335，PI滤波器337会输出微调后的周期至信息指位器339，将下次周期的水平信号位置做微调，以便获取数据器331取出适当的水平信号。这样的动作一直重复进行，直到获取水平信号的中点。得知水平信号中点，再配合水平信号的时间长度，就可以得知完整的水平信号。

水平信号时间长度可采用规格中制定的长度或通过实际信号估测水平信号长度。若采用估测的方式，可通过定义第一相加值大小几分之几(Ratio)做为长度的调整。图8为水平信号估测长度示意图，如图8所示A、B、C为第一部分视窗在不同位置的相加值，视窗长度为水平信号规格长度的一半。A点为追踪到水平信号中点即视窗信号总和为最大负值，若B点的视窗总和大小为A点视窗总和的一半时，若定义Ratio等于二分之一，则A点到B点即为估测出水平信号长度的一半。同理若定义Ratio为三分之一，若C点视窗总和大小为A点视窗总和三分之一时，则A点到C点即为估测出水平信号长度的一半。

图9为本发明水平信号实施例的示意图。由图9所示可知，本发明技术在有许多噪声的情况下仍能准确地侦测出水平信号的位置。

基于本发明所提供的视频水平信号侦测系统，本发明还提供一种视频水平信号侦测方法，该方法包括：

接收色彩视频短促脉波串信号CVBS视频信号，将每个周期中最小的值估出并标出位置，并计算出水平信号粗估周期；以及

接收所述水平信号粗估周期，并将所述水平信号分成第一部分及第二部分，每一部分信号累积时间为水平信号时间长度的一半，将所述第一部分信号相加产生第一相加值，及将所述第二部分信号相加产生第二相加值，当所述第一相加值与所述第二相加值相等时，表示追踪到所述水平信号的中点，当所述第一相加值与所述第二相加值相减不为零时，对所述粗估周期微调，然后再按照微调后的粗估周期取出水平信号，再判断第一相加值和第二相加值是否相等，如此循环，直至第一相加值和第二相加值相等则表示追踪到所述水平信号的中点。

关于方法部分的介绍可参照上述系统的说明，此处不予赘述。

由前述说明可知，现有技术在计算水平信号的周期时，先设定一门限值，再将CVBS信号的电平或振幅与门限值比较，当CVBS信号的电平或振幅移动至小于该门限值时，即认为侦测到水平信号。由于CVBS信号常会受到噪声干扰，而改变其振幅，因此常常无法正确地侦测到水平信号。为增加侦测的准确度，现有技术均是着重在如何找到一个较佳的门限值或是动态地改变门限值，以进行比对。然而，现有技术中不论是动态地改变门限值或其他方式，由于CVBS信号无可避免地会受到噪声干扰，因此侦测到的水平信号位置与实际位置仍有差异。

本发明技术完全不同于现有将CVBS信号的振幅与门限值比较的方案，本发明先求出水平信号的粗估周期，再利用水平信号中点的对称性，以产生水平信号微调时间，本发明的方法较不会受噪声干扰，与现有技术相比能够正确地侦测出水平信号的位置。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种视频水平信号侦测系统，其特征在于，该系统包括：

周期粗估装置，用于接收色彩视频短促脉波串信号CVBS视频信号，将每个周期中最小的值估出并标出位置，并计算出水平信号粗估周期；以及

周期时间微调装置，用于接收所述水平信号粗估周期，并将所述水平信号分成第一部分及第二部分，每一部分信号累积时间为水平信号时间长度的一半，将所述第一部分信号相加产生第一相加值，及将所述第二部分信号相加产生第二相加值，当所述第一相加值与所述第二相加值相等时，表示追踪到所述水平信号的中点，当所述第一相加值与所述第二相加值相减不为零时，对所述粗估周期微调，然后再按照微调后的粗估周期取出水平信号，再判断第一相加值和第二相加值是否相等，如此循环，直至第一相加值和第二相加值相等则表示追踪到所述水平信号的中点；

其中，所述周期粗估装置包含：

第一低通滤波器，用于对CVBS视频信号进行滤波，以产生滤波CVBS视频信号；

最小值找寻及更新器，连接至所述第一低通滤波器，用于在所述滤波CVBS视频信号中找寻一最小值，依据所述最小值设定第一门限值，再依据所述第一门限值由一时序视窗中找寻所述滤波CVBS视频信号中的最小值；

找寻水平信号器，连接至所述最小值找寻及更新器，用于依据所述第一门限值，在所述滤波CVBS视频信号中找寻水平信号，以获得水平信号的位置；以及

时序视窗计数器，连接至所述找寻水平信号器及所述最小值找寻及更新器，用于依据所述水平信号的位置，产生一重置信号，并输出至所述最小值找寻及更新器，作为产生下一时序视窗的依据；

减法器，连接至所述找寻水平信号器，用于将相邻水平信号的位置相减，而产生第一水平信号粗估周期；

限制器，连接至所述减法器，用于将所述第一水平信号粗估周期中超出限制门限值的周期滤除，而产生限制水平信号粗估周期；以及

第二低通滤波器，连接至所述限制器，用于滤除所述限制水平信号粗估周期中的噪声及高频信号，以产生所述水平信号粗估周期。

2.根据权利要求1所述的视频水平信号侦测系统，其特征在于，当所述时序视窗中最小值小于所述第一门限值时，最小值找寻及更新器将所述时序视窗中最小值设定更新为所述最小值，并将设定更新后的所述最小值加上一常数，以更新设定所述第一门限值。

3.根据权利要求2所述的视频水平信号侦测系统，其特征在于，所述周期时间微调装置包含：

信息指位器，连接至PI滤波器、获取数据器、所述找寻水平信号器及所述第一低通滤波器，用于接收来自于找寻水平信号器的水平信号位置，接收来自于PI滤波器的水平信号粗估周期和滤波调整信号并输出微调后的水平信号粗估周期，接收来自于第一低通滤波器的滤波CVBS视频信号，并依据水平信号位置和调整后的水平信号粗估周期用于抓取滤波CVBS视频信号中的水平信号，将所抓取的水平信号输出至获取数据器；

获取数据器，连接至所述信息指位器，用于接收来自于信息指位器所抓取的水平信号；

PI滤波器，连接至第三低通滤波器、第二低通滤波器及信息指位器，用于接收来自于第二低通滤波器的水平信号粗估周期，接收来自于第三低通滤波器的滤波调整信号并输出滤波调整信号和水平信号粗估周期至信息指位器；

错误估测器，连接至所述获取数据器，用于接收所述水平信号进行估算错误，并将所述水平信号分成二部分，每一部分信息累积时间为该水平信号时间长度的一半，二部分称为第一部分及第二部分，将所述第一部分信号相加以产生第一相加值，及将所述第二部分信号相加以产生第二相加值，当所述第一相加值与该第二相加值相等时，表示追踪到该水平信号的中点，产生所述水平信号细估周期，且将该第一相加值与该第二相加值相减，以产生一调整信号，将调整信号传送至第三低通滤波器；

第三低通滤波器，连接至所述错误估测器和PI滤波器，用于将该调整信号中的噪声滤除，而产生滤波调整信号，并输出滤波调整信号至PI滤波器。

4.一种视频水平信号侦测方法，其特征在于，该方法包括：

接收色彩视频短促脉波串信号CVBS视频信号，将每个周期中最小的值估出并标出位置，并计算出水平信号粗估周期；以及

接收所述水平信号粗估周期，并将所述水平信号分成第一部分及第二部分，每一部分信号累积时间为水平信号时间长度的一半，将所述第一部分信号相加产生第一相加值，及将所述第二部分信号相加产生第二相加值，当所述第一相加值与所述第二相加值相等时，表示追踪到所述水平信号的中点，当所述第一相加值与所述第二相加值相减不为零时，对所述粗估周期微调，然后再按照微调后的粗估周期取出水平信号，再判断第一相加值和第二相加值是否相等，如此循环，直至第一相加值和第二相加值相等则表示追踪到所述水平信号的中点；

其中，所述将每个周期中最小的值估出并标出位置，并计算出水平信号粗估周期的方法包括：

对CVBS视频信号进行滤波，以产生滤波CVBS视频信号；

在所述滤波CVBS视频信号中找寻一最小值，依据所述最小值设定第一门限值，再依据所述第一门限值由一时序视窗中找寻所述滤波CVBS视频信号中的最小值；

依据所述第一门限值，在所述滤波CVBS视频信号中找寻水平信号，以获得水平信号的位置；以及

依据所述水平信号的位置，产生一重置信号，作为产生下一时序视窗的依据；

将相邻水平信号的位置相减，而产生第一水平信号粗估周期；

将所述第一水平信号粗估周期中超出限制门限值的周期滤除，而产生限制水平信号粗估周期；以及

滤除所述限制水平信号粗估周期中的噪声及高频信号，以产生所述水平信号粗估周期。

5.根据权利要求4所述的视频水平信号侦测方法，其特征在于，当所述时序视窗中最小值小于所述第一门限值时，将所述时序视窗中最小值设定更新为所述最小值，并将设定更新后的所述最小值加上一常数，以更新设定所述第一门限值。

6.根据权利要求5所述的视频水平信号侦测方法，其特征在于，所述对所述粗估周期微调的方法包括：

接收所述水平信号粗估周期、滤波调整信号并根据滤波调整信号微调水平信号粗估周期，接收水平信号位置和滤波CVBS视频信号，并依据水平信号位置和微调后的水平信号粗估周期用于抓取滤波CVBS视频信号中的水平信号，并输出所抓取的水平信号；

接收所述水平信号进行估算错误，并将所述水平信号分成二部分，每一部分信息累积时间为该水平信号时间长度的一半，二部分称为第一部分及第二部分，将所述第一部分信号相加以产生第一相加值，及将所述第二部分信号相加以产生第二相加值，当所述第一相加值与该第二相加值相等时，表示追踪到该水平信号的中点，产生所述水平信号细估周期，且将该第一相加值与该第二相加值相减，以产生一调整信号；

将该调整信号中的噪声滤除，而产生滤波调整信号，并输出滤波调整信号；

输出微调后的周期，将下次周期的水平信号位置做微调，以便取出适当的水平信号，如此重复进行，直到获取水平信号的中点。

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