CN104394387A - 无人机地面控制站支持视频叠加的多路图像显示方法 - Google Patents

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宗茂
杜明
李华伟
胡佳
刘厦
雷耀麟
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Abstract

本发明公开了无人机地面控制站支持视频叠加的多路图像显示技术，本发明主要包括以下步骤：(1)创建多个图像数据接收线程；(2)初始化GDI+资源；(3)将收到的多路压缩图像数据分别进行解压；(4)初始化DirectDraw；(5)创建多个主表面；(6)创建多个YUV离屏表面；(7)初始化多媒体定时器；(8)在定时器的响应函数中将多组YV12图像数据分别拷贝到对应的YUV离屏表面；(9)在定时器的响应函数中逐个翻转主表面和与对应的离屏表面；(10)在定时器中采用GDI+双缓冲机制进行仪表或文字的视频叠加；(11)任务执行结束后，关闭多媒体定时器，关闭所有的图像数据接收线程，释放GDI+资源。

Description

无人机地面控制站支持视频叠加的多路图像显示方法
技术领域
本发明涉及无人机地面控制站支持视频叠加的多路图像显示方法，特别适用于多载荷、多图像传感器无人机系统地面控制站中的多路图像显示和视频叠加。
背景技术
无人机地面控制站需要实时获取任务过程中的遥测参数和载荷图像，其中载荷图像可以实时、精确的反馈无人机当前侦察区域的视频信息，对于无人机成功执行侦察任务和地面站获取情报产品具有重要的意义。旧型无人机往往都是挂载单载荷的，仅能下传一路图像数据，这对于获取侦察区域的详细信息具有较大的局限性。例如，仅挂载可见光摄像机的无人机无法在晚上执行侦察任务，仅挂载红外摄像机的无人机在白天的红外成像效果要次于可见光摄像机。随着无人机研制技术和载荷设备的发展，可以同时挂载多载荷的无人机逐渐成为部队装备的主流，多载荷无人机可以同时下传多路图像数据，极大的提高了无人机的战场侦察能力。多载荷无人机的出现要求地面控制站软件可以实时显示多路图像数据，为了协助操作手全面了解无人机的飞行状态，往往还需要在图像画面上叠加文字、仪表等信息。以往的无人机地面控制站多路图像显示一般是基于位图技术实现的，基于位图的图像显示技术一般直接在视频窗口上显示RGB格式的图像数据，而机载设备下传的压缩图像数据经过解压后一般为yuv格式的图像数据，需要首先将yuv格式的图像数据转换为RGB格式的图像数据才能进行显示，这就增加了CPU负担。基于位图的图像显示技术实现原理为首先将位图数据存入内存中，然后将图像数据内存块一次性刷到屏幕上，基于位图的图像显示工作一般是由CPU完成的，所以基于位图的图像显示技术CPU占用率高，难以支持多路图像的实时显示。当图像分辨率与显示窗口大小不一致时，基于位图的图像显示技术需要将图像进行插值处理才可以进行显示，这进一步增加了CPU的负担。基于位图的图像显示技术在图像放大、缩小和窗口移动等操作时，图像显示有明显的卡顿现象，用户体验较差。基于位图的图像显示技术视频叠加效果较差，在视频上叠加的文字和仪表闪烁现象比较严重，用户体验较差。
发明内容
本发明的目的在于解决传统多路图像显示方法中存在的不足，提出一种低CPU占用率且支持视频叠加的多路图像显示方法。本发明在综合分析、抽象出国内外各种无人机地面控制站的基本操作要素的基础上，提出并设计实现了无人机地面控制站支持视频叠加的多路图像显示技术。本发明主要运用DirectDraw技术进行多路图像的显示，DirectDraw是DirectX中的关于视频输入输出的基本部分，DirectDraw会最高程度的利用硬件执行特定功能，使用DirectDraw可以方便的编制出高效的视频处理程序。本发明主要运用GDI+接口来制作叠加在视频上的仪表和文字信息，GDI+是微软提供的图形设备接口，负责在屏幕和打印机上绘制图形图像和显示信息。
本发明所采取的技术方案为：
(1)创建多个图像数据接收线程，线程个数等于同时显示的图像路数。
(2)初始化GDI+资源。
(3)将通过图像数据接收线程接收到的多路压缩图像数据分别进行解压，解压后图像格式为YV12。
(4)初始化DirectDraw。
(5)创建多个主表面，主表面个数等于同时显示的图像路数，主表面用于显示视频图像。
(6)创建多个YUV离屏表面，每一个离屏表面对应一个步骤(5)中创建的主表面，离屏表面用于拷贝图像数据。
(7)初始化多媒体定时器，多媒体定时器用于定时的显示视频图像。
(8)在定时器的响应函数中将步骤(3)得到的多组图像格式为YV12的图像数据分别拷贝到对应的YUV离屏表面。
(9)在定时器的响应函数中通过逐个翻转主表面和与对应的离屏表面来实现多路图像的显示。
(10)在定时器中采用GDI+双缓冲机制进行仪表或文字的视频叠加，采用双缓冲机制可以防止屏幕闪烁。
(11)任务执行结束后，关闭多媒体定时器，关闭所有的图像数据接收线程，释放GDI+资源。
其中，步骤(10)具体包括以下步骤：
(10.1)针对每一路视频创建一个纯色画刷，用该画刷填充该路视频显示区域；
(10.2)针对每一路视频在中创建一个空白的内存位图，大小等同于该路视频显示区域；
(10.3)针对每一个空白位图，将待显示的控件元素绘制到该内存位图上；
(10.4)将(10.3)中绘制好的内存位图逐个刷新显示在屏幕上。
本发明与传统技术相比，具有以下有益效果：
(1)支持多路图像同时显示且CPU占用率较低，对计算机硬件要求较低，避免了频繁的升级硬件设备。
(2)在图像放大、缩小和窗口移动等操作时视频画面运行流畅，无卡顿现象，具有较好的用户体验。
(3)支持视频叠加，可以根据需要在视频画面上叠加文字、仪表等信息，方便操作手全面了解无人机的飞行状态。
附图说明：
图1是本发明支持视频叠加的多路图像显示流程图；
具体实施方式
以下结合附图和实际对本发明做进一步的说明。本发明支持视频叠加的多路图像显示方法主要包括以下步骤。
(1)创建多个图像数据接收线程，线程个数等于同时显示的图像路数。
(2)初始化GDI+资源。
(3)将通过图像数据接收线程接收到的多路压缩图像数据分别进行解压，解压后图像格式为YV12。
(4)初始化DirectDraw。
(5)创建多个主表面，主表面个数等于同时显示的图像路数，主表面用于显示视频图像。
(6)创建多个YUV离屏表面，每一个离屏表面对应一个步骤(5)中创建的主表面，离屏表面用于拷贝图像数据。
(7)初始化多媒体定时器，多媒体定时器用于定时的显示视频图像。
(8)在定时器的响应函数中将步骤(3)得到的多组图像格式为YV12的图像数据分别拷贝到对应的YUV离屏表面。
(9)在定时器的响应函数中通过逐个翻转主表面和与对应的离屏表面来实现多路图像的显示。
(10)在定时器中采用GDI+双缓冲机制进行仪表或文字的视频叠加，采用双缓冲机制可以防止屏幕闪烁。在视频画面上可以叠加无人机飞行姿态仪表，飞行姿态仪表显示无人机的俯仰角和横滚角；在视频画面上还可以叠加无人机飞行速度、无人机飞行高度和无人机方位角等信息。
(11)任务执行结束后，关闭多媒体定时器，关闭所有的图像数据接收线程，释放GDI+资源。
其中，步骤(10)具体包括以下步骤：
(10.1)针对每一路视频创建一个纯色画刷，用该画刷填充该路视频显示区域；
(10.2)针对每一路视频在中创建一个空白的内存位图，大小等同于该路视频显示区域；
(10.3)针对每一个空白位图，将待显示的控件元素绘制到该内存位图上；
(10.4)将(10.3)中绘制好的内存位图逐个刷新显示在屏幕上。

Claims (2)

1.无人机地面控制站支持视频叠加的多路图像显示方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)创建多个图像数据接收线程，线程个数等于同时显示的图像路数；
(2)初始化GDI+资源；
(3)将通过图像数据接收线程接收到的多路压缩图像数据分别进行解压，解压后图像格式为YV12；
(4)初始化DirectDraw；
(5)创建多个主表面，主表面个数等于同时显示的图像路数，主表面用于显示视频图像；
(6)创建多个YUV离屏表面，每一个离屏表面对应一个步骤(5)中创建的主表面，离屏表面用于拷贝图像数据；
(7)初始化多媒体定时器，多媒体定时器用于定时的显示视频图像；
(8)在定时器的响应函数中将步骤(3)得到的多组图像格式为YV12的图像数据分别拷贝到对应的YUV离屏表面；
(9)在定时器的响应函数中通过逐个翻转主表面和与对应的离屏表面来实现多路图像的显示；
(10)在定时器中采用用于防止屏幕闪烁的GDI+双缓冲机制进行仪表或文字的视频叠加；
(11)判断多路图像显示任务是否完成，若完成，则任务结束；否则，转入步骤(8)。
2.根据权利要求1所述的无人机地面控制站支持视频叠加的多路图像显示技术，其特征在于：步骤(10)具体包括以下步骤：
(10.1)针对每一路视频显示区域创建一个纯色画刷，用该画刷填充该路视频显示区域；
(10.2)针对每一路视频显示区域创建一个空白的内存位图，大小等同于该路视频显示区域；
(10.3)针对每一个空白位图，将待显示的控件元素绘制到该内存位图上；
(10.4)将(10.3)中绘制好的内存位图逐个刷新显示在屏幕上。
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