CN104349016B - 高清图像数据传输方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种高清图像数据传输方法和系统，其方法包括：无图像数据信号传输时，在发送端分别对高清图像数据的场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿判断，根据预设的第一控制码和第二控制码分别对场同步信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第一编码数据；根据预设的第三控制码和第四控制码分别对行同步信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第二编码数据；根据预设的第五控制码和数据码分别对数据有效信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第三编码数据；将图像数据信号和获得的编码数据合并为一路包含控制码和数据码的码流，并将码流发送至接收端；在接收端进行边沿恢复，获得高清图像数据。本发明方案节约资源，降低成本。

Description

高清图像数据传输方法和系统

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种高清图像数据传输方法和系统。

背景技术

在图像处理领域，常常需要将高清图像数据从一个处理单元传输到另一个处理单元。例如，可以采用高速串行收发器用于图像传输领域。其速度快，线少，稳定性高。高速串行收发器现阶段可以通过芯片或者FPGA硬核实现，对于3.125GMbps的高速串行收发器，其用户侧最大传输时钟156MHz，位宽16位。

然而，这样的位宽不足以传输大于16位的高清图像数据。比如数据位宽为16为的图像数据信号，加上场同步信号，行同步信号和数据有效信号共19位。又如，数据位宽为24位的全高清图像数据信号(1080p@60Hz)，全高清图像数据信号的数据位宽加上场同步信号，行同步信号和数据有效信号共27位。通常的做法是通过将两路3.125GMbps高速串行收发器链路进行绑定，获得最大传输时钟156MHz，位宽32位的传输带宽来传输。但是，用32位的链路对19位或27位数据进行传输，极大地浪费了链路的带宽，造成资源浪费、成本高。另一种做法是选用更高速的串行收发器，同样导致成本高。

发明内容

基于此，有必要针对资源浪费、成本高的问题，提供一种高清图像数据传输方法和系统。

一种高清图像数据传输方法，包括：

无图像数据信号传输时，在发送端分别对高清图像数据的场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿判断，根据预设的第一控制码和第二控制码分别对场同步信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第一编码数据；

根据预设的第三控制码和第四控制码分别对行同步信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第二编码数据；

根据预设的第五控制码和数据码分别对数据有效信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第三编码数据；

将所述图像数据信号、所述第一编码数据、所述第二编码数据、所述第三编码数据合并为一路包含控制码和数据码的码流，并将所述码流发送至接收端；

在接收端根据预设的各控制码和数据码对所述码流中场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿恢复，获得高清图像数据。

一种高清图像数据传输系统，包括：

边沿判断模块，用于无图像数据信号传输时，在发送端分别对高清图像数据的场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿判断；

第一编码数据确定模块，用于根据预设的第一控制码和第二控制码分别对场同步信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第一编码数据；

第二编码数据确定模块，用于根据预设的第三控制码和第四控制码分别对行同步信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第二编码数据；

第三编码数据确定模块，用于根据预设的第五控制码和数据码分别对数据有效信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第三编码数据；

数据合并模块，用于将所述图像数据信号、所述第一编码数据、所述第二编码数据、所述第三编码数据合并为一路包含控制码和数据码的码流，并将所述码流发送至接收端；

高清图像数据确定模块，用于在接收端根据预设的各控制码和数据码对所述码流中场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿恢复，获得高清图像数据。

上述高清图像数据传输方法和系统，通过在无图像数据信号传输时，将场同步信号、行同步信号和数据有效信号通过控制码标记上升沿和下降沿，不会造成与图像数据信号冲突，从而实现场同步信号、行同步信号和数据有效信号不需要占用其他位宽，降低了传输高清图像数据的成本，避免了浪费资源。

附图说明

图1为本发明高清图像数据传输方法实施例的流程示意图；

图2为本发明应用实例中行同步信号和数据有效信号标识示意图；

图3为本发明应用实例中场同步信号和行同步信号标识示意图；

图4为本发明高清图像数据传输系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，为本发明高清图像数据传输方法实施例的流程示意图，包括步骤：

步骤S101：无图像数据信号传输时，在发送端分别对高清图像数据的场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿判断；

对高清图像数据的场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿判断即判断场同步信号的上升沿和下降沿、判断行同步信号的上升沿和下降沿、判断数据有效信号的上升沿和下降沿。由于为了避免场同步信号、行同步信号以及数据有效信号占用位宽，因此场同步信号，行同步信号和数据有效信号可以在无数据信号的时候通过控制码标记上升沿和下降沿。其中，高清图像数据传输方法中，可以传输图像信号，也可以传输视频信号。由于视频信号也是按照图像进行传输的，因此归类为图像数据信号。

步骤S102：根据预设的第一控制码和第二控制码分别对场同步信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第一编码数据；

控制码又可以称为K码，K码个数有限，可以包括：K28.0、K28.1、K28.2、K28.3、K28.4、K28.5、K28.6、K28.7、K23.7、K27.7、K29.7、K30.7。控制码是由8b/10b传输协议产生，接收端可以自动识别控制码和数据码，控制码和数据码都是通过16位链路的数据位宽进行传输的。第一控制码和第二控制码是其中两个K码。可以采用其中两个K码来标记场同步信号的上升沿和下降沿。

具体的，所述根据预设的第一控制码和第二控制码分别对场同步信号的上升沿和下降沿进行标识步骤，可以包括：根据预设的第一控制码-第二控制码对场同步信号的上升沿进行标识，根据预设的第二控制码-第一控制码对场同步信号的下降沿进行标识。

步骤S103：根据预设的第三控制码和第四控制码分别对行同步信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第二编码数据；

第三控制码和第四控制码是其中两个K码。

具体的，所述根据预设的第三控制码和第四控制码分别对行同步信号的上升沿和下降沿进行标识步骤，可以包括：根据预设的第三控制码-第四控制码对行同步信号的上升沿进行标识，根据预设的第四控制码-第三控制码对行同步信号的下降沿进行标识。

一帧信号有一个场同步信号，由于场同步信号的上升沿和下降沿和这个位置的行同步信号的上升沿和下降沿重合，因此当场同步信号的上升沿和下降沿与同位置的行同步信号的上升沿和下降沿重合时，根据预设的第一控制码和第二控制码同时对场同步信号和行同步信号的上升沿和下降沿进行标识。即可以用第一控制码-第二控制码对场同步信号的上升沿进行标识，同时也作为这个位置的行同步信号的上升沿。可以用第二控制码-第一控制码对场同步信号的下降沿进行标识，同时也作为这个位置的行同步信号的下降沿。

步骤S104：根据预设的第五控制码和数据码分别对数据有效信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第三编码数据；

第一控制码、第二控制码、第三控制码、第四控制码、第五控制码和数据码又可以称为标识码。由于图像数据信号是通过数据码(D码)进行传输，在无标志码的时候通过其中一个控制码(例如第六控制码)进行填充，所以可以用第五控制码和数据码对数据有效信号的上升沿和下降沿进行标识。其中，第二控制码和第四控制码可以不同，第一控制码、第三控制码、第五控制码和第六控制码可以相同。

进一步的，所述根据预设的第五控制码和数据码分别对数据有效信号的上升沿和下降沿进行标识步骤，可以包括：根据预设的第五控制码-数据码对数据有效信号的上升沿进行标识，根据预设的数据码-第五控制码对数据有效信号的下降沿进行标识。

步骤S105：将所述图像数据信号、所述第一编码数据、所述第二编码数据、所述第三编码数据合并为一路包含控制码和数据码的码流，并将所述码流发送至接收端；

步骤S106：在接收端根据预设的各控制码和数据码对所述码流中场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿恢复，获得高清图像数据。

本实施例通过在无图像数据信号传输时，将场同步信号、行同步信号和数据有效信号通过控制码标记上升沿和下降沿，不会造成与图像数据信号冲突，从而实现场同步信号、行同步信号和数据有效信号不需要占用其他位宽，降低了传输高清图像数据的成本，避免了浪费资源。

其中，步骤S101至步骤S105可以在发送端内执行，步骤S106可以在接收端内执行。发送端和接收端可以是高速串行收发器。

在其中一个实施例中，具体的介绍了获得高清图像数据的方法。即所述根据预设的各控制码和数据码对所述码流中场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿恢复，获得高清图像数据步骤，包括：

根据第一控制码、第二控制码、第三控制码、第四控制码、第五控制码以及数据码对场同步信号的上升沿和下降沿、行同步信号的上升沿和下降沿、数据有效信号的上升沿和下降沿进行位置判断；

根据判断结果对所述码流中场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿恢复；

根据场同步信号的边沿、行同步信号的边沿、数据有效信号的边沿以及图像数据信号，获得高清图像数据。

可以根据第一控制码和第二控制码的关系判断出场同步信号和行同步信号的上升沿和下降沿，可以根据第三控制码和第四控制码的关系判断出行同步信号的上升沿和下降沿。可以根据第五控制码和数据码的关系判断出数据有效信号的上升沿和下降沿。从而实现对所述码流中场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿恢复，进而获得高清图像数据。

在其中一个实施例中，还可以将较大位宽的图像数据信号转换为符合要求的位宽的图像数据信号，从而进一步节约成本。即所述分别对高清图像数据的场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿判断步骤之前，还包括步骤：

判断图像数据信号的位宽是否大于第一设定位宽；

若是，将所述图像数据信号转换为第二设定位宽的图像数据信号，其中，所述第一设定位宽大于当前发送端支持的数据位宽，所述第二设定位宽小于或等于当前发送端支持的数据位宽。

当然，将所述图像数据信号、所述第一编码数据、所述第二编码数据、所述第三编码数据合并为一路包含控制码和数据码的码流步骤中，这里的图像数据信号是转换为第二设定位宽的图像数据信号。后续在接收端根据预设的各控制码和数据码对所述码流中场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿恢复后，还包括将转换为第二设定位宽的图像数据信号通过格式转换为原来的图像数据信号，从而获得高清图像数据。

具体的，所述图像数据信号为数据位宽为24位的全高清图像数据信号，所述将所述图像数据信号转换为第二设定位宽的图像数据信号步骤包括：

将数据位宽为24位的全高清图像数据信号转换为亮度、色度、饱和度(YCrCb)的比例为4:2:2的图像数据信号。

4:2:2格式的YCrCb编码通过减少人眼较不敏感的色度信号实现位宽减少，经过这个方式转换，人眼一般识别不出图像质量的变化。可以实现一路3.125GMbps的高速串行收发器传输全高清图像数据，降低了传输全高清图像数据的成本。

以上实施方式中的各种技术特征可以任意进行组合，只要特征之间的组合不存在冲突或矛盾，但是限于篇幅，未进行一一描述，因此上述实施方式中的各种技术特征的任意进行组合也属于本说明书公开的范围。

本发明还提供一种具体应用实例进行说明。

全高清图像数据信号可以是全高清视频数据信号。通过3.125GMbps，发送端只用16位位宽的高速串行收发器传输全高清图像数据。通过将数据位宽为24位的4:4:4全高清图像数据信号转换为4:2:2的YCrCb信号，数据位宽变为16位。而场同步信号，行同步信号和数据有效信号在无图像数据信号的时候通过控制码标记上升沿和下降沿，从而完成16位位宽传输全高清分辨率图像数据。

控制码是由8b/10b传输协议产生，接收端可以自动识别控制码和数据码，控制码和数据码都是通过16位链路的数据位宽进行传输的，本方案利用控制码和数据码在接收端的自动识别，以及场同步信号、行同步信号和数据有效信号与视频数据信号之间的关系进行编码传输。

具体的，如图2所示，为本发明应用实例中行同步信号和数据有效信号标识示意图，行同步信号HS的上升沿用K28.5-K28.1标记，下降沿用K28.1-K28.5标记。由于视频数据是通过数据码(D码)进行传输，在无标志码的时候可以通过K28.5码进行填充，所以当码流出现K28.5-D的情况即为数据有效信号(DE)的上升沿，码流出现D-K28.5即为数据有效信号的下降沿。

其次是场同步信号(VS)，一帧信号有一个场同步信号，由于场同步信号的上升沿和下降沿和这个位置的行同步信号的上升沿和下降沿重合，如图3所示，为本发明应用实例中场同步信号和行同步信号标识示意图，用K28.5-K28.0标志场同步信号的上升沿，同时也作为这个位置的行同步信号的上升沿，用K28.0-K28.5标志场同步信号的下降沿，同时也作为这个位置的行同步信号的下降沿。

视频信号输入后首先将格式转换为4:2:2格式的16位数据位宽的YCbCr视频格式，然后通过对场同步信号、行同步信号以及数据有效信号的边缘进行检测，并按上述方法进行编码，然后与16位视频数据合并为一路包含控制码和数据码的16位位宽的数据进行发送。

接收端接收到码流后根据上述方法判断场同步信号、行同步信号以及数据有效信号的边缘，并对其进行恢复，恢复后通过格式转换模块将视频信号格式转换为24位位宽格式。

根据上述方法，本发明还提供一种高清图像数据传输系统，如图4所示，为本发明高清图像数据传输系统实施例的结构示意图，包括：

边沿判断模块410，用于无图像数据信号传输时，在发送端分别对高清图像数据的场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿判断；

第一编码数据确定模块420，用于根据预设的第一控制码和第二控制码分别对场同步信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第一编码数据；

第二编码数据确定模块430，用于根据预设的第三控制码和第四控制码分别对行同步信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第二编码数据；

第三编码数据确定模块440，用于根据预设的第五控制码和数据码分别对数据有效信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第三编码数据；

数据合并模块450，用于将所述图像数据信号、所述第一编码数据、所述第二编码数据、所述第三编码数据合并为一路包含控制码和数据码的码流，并将所述码流发送至接收端；

高清图像数据确定模块460，用于在接收端根据预设的各控制码和数据码对所述码流中场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿恢复，获得高清图像数据。

在其中一个实施例中，所述高清图像数据确定模块包括：

判断模块，用于根据第一控制码、第二控制码、第三控制码、第四控制码、第五控制码以及数据码对场同步信号的上升沿和下降沿、行同步信号的上升沿和下降沿、数据有效信号的上升沿和下降沿进行位置判断；

边沿恢复模块，用于根据判断结果对所述码流中场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿恢复；

数据确定模块，用于根据场同步信号的边沿、行同步信号的边沿、数据有效信号的边沿以及图像数据信号，获得高清图像数据。

在其中一个实施例中，还包括：

位宽判断模块，用于判断图像数据信号的位宽是否大于第一设定位宽；

格式转换模块，用于当图像数据信号的位宽大于第一设定位宽时，将所述图像数据信号转换为第二设定位宽的图像数据信号，其中，所述第一设定位宽大于当前发送端支持的数据位宽，所述第二设定位宽小于或等于当前发送端支持的数据位宽。

在其中一个实施例中，所述图像数据信号为数据位宽为24位的全高清图像数据信号，所述格式转换模块用于：

当图像数据信号的位宽大于第一设定位宽时，将数据位宽为24位的全高清图像数据信号转换为亮度、色度、饱和度的比例为4:2:2的图像数据信号。

在其中一个实施例中，所述第一编码数据确定模块还用于：根据预设的第一控制码-第二控制码对场同步信号的上升沿进行标识，根据预设的第二控制码-第一控制码对场同步信号的下降沿进行标识；

所述第二编码数据确定模块还用于：根据预设的第三控制码-第四控制码对行同步信号的上升沿进行标识，根据预设的第四控制码-第三控制码对行同步信号的下降沿进行标识；

所述第三编码数据确定模块还用于：根据预设的第五控制码-数据码对数据有效信号的上升沿进行标识，根据预设的数据码-第五控制码对数据有效信号的下降沿进行标识。

本发明的高清图像数据传输系统与本发明的高清图像数据传输方法是一一对应的，上述高清图像数据传输方法实施例中的相关技术特征及其技术效果均适用于高清图像数据传输系统实施例中，在此不再赘述。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高清图像数据传输方法，其特征在于，包括：

无图像数据信号传输时，在发送端分别对高清图像数据的场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿判断，根据预设的第一控制码和第二控制码分别对场同步信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第一编码数据；

根据预设的第三控制码和第四控制码分别对行同步信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第二编码数据；

根据预设的第五控制码和数据码分别对数据有效信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第三编码数据；

将所述图像数据信号、所述第一编码数据、所述第二编码数据、所述第三编码数据合并为一路包含控制码和数据码的码流，并将所述码流发送至接收端；

在接收端根据预设的各控制码和数据码对所述码流中场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿恢复，获得高清图像数据。

2.根据权利要求1所述的高清图像数据传输方法，其特征在于，所述根据预设的各控制码和数据码对所述码流中场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿恢复，获得高清图像数据步骤，包括：

根据第一控制码、第二控制码、第三控制码、第四控制码、第五控制码以及数据码对场同步信号的上升沿和下降沿、行同步信号的上升沿和下降沿、数据有效信号的上升沿和下降沿进行位置判断；

根据判断结果对所述码流中场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿恢复；

根据场同步信号的边沿、行同步信号的边沿、数据有效信号的边沿以及图像数据信号，获得高清图像数据。

3.根据权利要求1所述的高清图像数据传输方法，其特征在于，所述分别对高清图像数据的场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿判断步骤之前，还包括步骤：

判断图像数据信号的位宽是否大于第一设定位宽；

若是，将所述图像数据信号转换为第二设定位宽的图像数据信号，其中，所述第一设定位宽大于当前发送端支持的数据位宽，所述第二设定位宽小于或等于当前发送端支持的数据位宽。

4.根据权利要求3所述的高清图像数据传输方法，其特征在于，所述图像数据信号为数据位宽为24位的全高清图像数据信号，所述将所述图像数据信号转换为第二设定位宽的图像数据信号步骤包括：

将数据位宽为24位的全高清图像数据信号转换为亮度、色度、饱和度的比例为4:2:2的图像数据信号。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的高清图像数据传输方法，其特征在于，

所述根据预设的第一控制码和第二控制码分别对场同步信号的上升沿和下降沿进行标识步骤，包括：根据预设的第一控制码-第二控制码对场同步信号的上升沿进行标识，根据预设的第二控制码-第一控制码对场同步信号的下降沿进行标识；

所述根据预设的第三控制码和第四控制码分别对行同步信号的上升沿和下降沿进行标识步骤，包括：根据预设的第三控制码-第四控制码对行同步信号的上升沿进行标识，根据预设的第四控制码-第三控制码对行同步信号的下降沿进行标识；

所述根据预设的第五控制码和数据码分别对数据有效信号的上升沿和下降沿进行标识步骤，包括：根据预设的第五控制码-数据码对数据有效信号的上升沿进行标识，根据预设的数据码-第五控制码对数据有效信号的下降沿进行标识。

6.一种高清图像数据传输系统，其特征在于，包括：

边沿判断模块，用于无图像数据信号传输时，在发送端分别对高清图像数据的场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿判断；

第一编码数据确定模块，用于根据预设的第一控制码和第二控制码分别对场同步信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第一编码数据；

第二编码数据确定模块，用于根据预设的第三控制码和第四控制码分别对行同步信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第二编码数据；

第三编码数据确定模块，用于根据预设的第五控制码和数据码分别对数据有效信号的上升沿和下降沿进行标识，获得第三编码数据；

数据合并模块，用于将所述图像数据信号、所述第一编码数据、所述第二编码数据、所述第三编码数据合并为一路包含控制码和数据码的码流，并将所述码流发送至接收端；

高清图像数据确定模块，用于在接收端根据预设的各控制码和数据码对所述码流中场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿恢复，获得高清图像数据。

7.根据权利要求6所述的高清图像数据传输系统，其特征在于，所述高清图像数据确定模块包括：

判断模块，用于根据第一控制码、第二控制码、第三控制码、第四控制码、第五控制码以及数据码对场同步信号的上升沿和下降沿、行同步信号的上升沿和下降沿、数据有效信号的上升沿和下降沿进行位置判断；

边沿恢复模块，用于根据判断结果对所述码流中场同步信号、行同步信号以及数据有效信号进行边沿恢复；

数据确定模块，用于根据场同步信号的边沿、行同步信号的边沿、数据有效信号的边沿以及图像数据信号，获得高清图像数据。

8.根据权利要求6所述的高清图像数据传输系统，其特征在于，还包括：

位宽判断模块，用于判断图像数据信号的位宽是否大于第一设定位宽；

格式转换模块，用于当图像数据信号的位宽大于第一设定位宽时，将所述图像数据信号转换为第二设定位宽的图像数据信号，其中，所述第一设定位宽大于当前发送端支持的数据位宽，所述第二设定位宽小于或等于当前发送端支持的数据位宽。

9.根据权利要求8所述的高清图像数据传输系统，其特征在于，所述图像数据信号为数据位宽为24位的全高清图像数据信号，所述格式转换模块用于：

当图像数据信号的位宽大于第一设定位宽时，将数据位宽为24位的全高清图像数据信号转换为亮度、色度、饱和度的比例为4:2:2的图像数据信号。

10.根据权利要求6至9任意一项所述的高清图像数据传输系统，其特征在于，

所述第一编码数据确定模块还用于：根据预设的第一控制码-第二控制码对场同步信号的上升沿进行标识，根据预设的第二控制码-第一控制码对场同步信号的下降沿进行标识；

所述第二编码数据确定模块还用于：根据预设的第三控制码-第四控制码对行同步信号的上升沿进行标识，根据预设的第四控制码-第三控制码对行同步信号的下降沿进行标识；

所述第三编码数据确定模块还用于：根据预设的第五控制码-数据码对数据有效信号的上升沿进行标识，根据预设的数据码-第五控制码对数据有效信号的下降沿进行标识。