CN103974018A - 一种基于FPGA的Camera Link转SD/HD-SDI的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于FPGA的Camera Link转SD/HD-SDI的方法，该方法包括Camera Link图像采集、图像帧缓存、颜色空间变换、图像行缓存、图像编码以及SD/HD-SDI输出几个步骤。本发明可根据Camera Link相机的行场参数、视频分辨率的不同，将视频转换成不同的SD/HD-SDI格式视频输出，确保不丢失视频原有信息，并且转换完的视频能够用SDI采集卡或者监视器采集到图像。本发明适用于Camera Link相机的分辨率小于1920×1080、视频场周期绝对等于或略小于向应SMPTE标准的情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种相机数据传输转换技术领域，特别涉及一种基于FPGA的Camera Link转SD/HD-SDI的方法。
背景技术
目前SD/HD-SDI相关视频设备都是按照国际标准生产，只能输出、采集满足固定标准的视频，SDI采集卡、监视器只能采集或显示标准格式的视频，包括满足PAL、NTSC、SMPTE125M、SMPTE259M、SMPTE274M、SMPTE292M、SMPTE296M等标准的视频，主要包括分辨率为720×480、720×576、1280×720、1920×1080等标准格式分辨率的视频。Camera Link相机是目前工程中应用较多的一种相机，然而由于接口的特殊性，对相机输出图像的采集、显示比较麻烦，并且视频信号传输距离有限，而且Camera Link接口的相机输出的图像的标准及分辨率和SD/HD-SDI相关视频设备的标准并不相符，SD/HD-SDI视频都有固定的像素时钟、行频、场频和文件头等，从而Camera Link相机的图像不能直接转换成SDI图像，必须对图像的像素时钟、行场同步、文件头等信息按照SD/HD-SDI相关标准进行处理。
现有的Camera Link转SDI装置采用DSP+FPGA处理系统，FPGA用来对图像数据做预处理、时序调整等工作，将FPGA处理后的图像数据输入到DSP中，由DSP实现对数据的编码操作，编码完成的数据输出到SDI模块。由于该装置采用的DSP是TI公司的TMS320CDM642只能输出8/10bit的BT.656数据而不能输出满足SMPTE标准的16/20bit数据，以及SDI芯片采用NS公司的CLC021只能支持标清格式的SDI视频转换，该装置只能实现Camera Link到SD-SDI的转换，而不能实 现Camera Link到HD-SDI的转换。
发明内容
本发明要解决现有技术中的Camera Link接口相机无法在监视器上显示以及传输距离有限的技术问题，提供一种可根据Camera Link相机的行场参数、视频分辨率的不同，将视频转换成不同的SD/HD-SDI格式视频输出，确保不丢失视频原有信息，并且转换完的视频能够用SDI采集卡或者监视器采集到图像，基于FPGA的Camera Link转SD/HD-SDI的方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
一种基于FPGA的Camera Link转SD/HD-SDI的方法，包括以下步骤：
步骤i：Camera Link图像采集
将Camera Link输出的图像数据采集到硬件系统中，以便后续的处理操作；
步骤ii：图像帧缓存
将图像整帧缓存在存储模块中，用于后面改变图像行场同步需要；
步骤iii：颜色空间转换
将Camera Link相机输出的RGB数据转换成YCbCr格式的数据；
步骤iv：图像行缓存
将颜色空间变换完成的数据用两个缓存模块进行行缓存；
步骤v：图像编码
在每行数据的前部加上符合SMPTE标准的数据头；
步骤vi：SD/HD-SDI输出
将上面编码完成的每行数据按照SMPTE标准像素时钟输出到SD/HD-SDI转模块。
上述技术方案中，在所述步骤ii中：
如果相机场周期绝对等于相应SMPTE标准所规定的图像的场周期，则通过2个存储模块实现转换；
如果相机场周期小于相应SMPTE标准所规定的图像的场周期，则通过3个存储模块进行帧缓存。
本发明具有以下的有益效果：
本发明的基于FPGA的Camera Link转SD/HD-SDI的方法，可根据Camera Link相机的行场参数、视频分辨率的不同，将视频转换成不同的SD/HD-SDI格式视频输出，确保不丢失视频原有信息，并且转换完的视频能够用SDI采集卡或者监视器采集到图像。本发明适用于Camera Link相机的分辨率小于1920×1080、视频场周期绝对等于或略小于向应SMPTE标准的情况。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为每行编码顺序示意图。
图2为输出图像示意图。
具体实施方式
本发明的基于FPGA的Camera Link转SD/HD-SDI的方法主要分以下6个步骤：
1Camera Link图像采集
将Camera Link输出的图像数据采集到硬件系统中，以便后续的处理操作。Camera Link相机输出LVDS信号，采用特定芯片将LVDS信号转换成硬件能够直接处理的CMOS/TTL信号。
2图像帧缓存
将图像整帧缓存在存储模块中，用于后面改变图像行场同步需要。由于Camera Link相机的行场参数一般与相应SMPTE标准不同，不能直接将相机输出的图像转换成符合SMPTE标准的图像，需要改变图像的像素时钟、行场周期等信息，因此必须对整帧图像缓存。对于不同场周期的Camera Link相机所用缓存方法也并不相同，如果相机场周期绝对等于相应SMPTE标准所规定的图像的场周期，则只需两个存储模块就能实现转换；如果相机场周期小于相应SMPTE标准所规定的图像的场周期，那么就要用3个存储模块进行帧缓存，并且为保证转换输出的数据率，每隔固定帧数必须丢掉一帧图像。
3颜色空间转换
将Camera Link相机输出的RGB数据转换成YCbCr格式的数据。Camera Link相机输出数据位RGB格式，而SDI芯片一般只能对灰度视频或YCbCr格式的彩色视频数据进行转换，因此转换前首先要对数据的颜色空间进行变换。这里将图像数据从帧缓存模块中逐个像素读出并变换颜色空间。
4图像行缓存
将颜色空间变换完成的数据用两个缓存模块进行行缓存。为在每行数据的前面加上特定的数据头，并改变图像的像素时钟，需用两个行缓存模块，每个模块缓存一行数据，进行乒乓操作。
5图像编码
在每行数据的前部加上符合SMPTE标准的数据头。为使每行图像数据中包含图像的行场同步信息，需对每行数据进行编码，在编码完数据头后再从行缓存模块中读取图像数据。
6SD/HD-SDI输出
将上面编码完成的每行数据按照SMPTE标准像素时钟输出到SD/HD-SDI转模块。SDI模块只能将满足SMPTE标准的数据转换成SDI输出，这样采集卡、监视器才能采集到图像数据。
下面结合附图对本发明做以详细说明。
以下以分辨率为1024×1024、场周期为33.286ms的Camera Link相机为例说明编码方式和转换完的示意图。这里讲相机图像转换成满足SMPTE274M标准的分辨率为1920×1080的视频，该视频场周期为33.333ms。要采用3个存储模块，每隔708帧丢掉一帧图像。
在其他的具体实施方式中，如果Camera Link相机为其他分辨率，场周期满足本发明要求，则可选择满足其他SMPTE标准的其他分辨率的SDI视频转换输出。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (2)
1.一种基于FPGA的Camera Link转SD/HD-SDI的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤i：Camera Link图像采集
将Camera Link输出的图像数据采集到硬件系统中，以便后续的处理操作；
步骤ii：图像帧缓存
将图像整帧缓存在存储模块中，用于后面改变图像行场同步需要；
步骤iii：颜色空间转换
将Camera Link相机输出的RGB数据转换成YCbCr格式的数据；
步骤iv：图像行缓存
将颜色空间变换完成的数据用两个缓存模块进行行缓存；
步骤v：图像编码
在每行数据的前部加上符合SMPTE标准的数据头；
步骤vi：SD/HD-SDI输出
将上面编码完成的每行数据按照SMPTE标准像素时钟输出到SD/HD-SDI转模块。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤ii中：
如果相机场周期绝对等于相应SMPTE标准所规定的图像的场周期，则通过2个存储模块实现转换；
如果相机场周期小于相应SMPTE标准所规定的图像的场周期，则通过3个存储模块进行帧缓存。
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