CN105260153A - 图像输出装置和图像输出方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像输出装置及方法，所述图像输出装置包括：图像数据采集模块，用于采集视频播放设备中的媒体播放器输出的图像帧、并将图像帧作为图像数据块放入图像数据块队列缓存；数据处理模块，用于根据目标显示屏的显示区域大小对图像数据块队列缓存中的图像数据块进行处理以得到对应所述显示区域大小的图像帧信息描述、并将图像帧信息描述放入环形缓存；以及图像数据传输模块，用于读取环形缓存中的图像帧信息描述、并根据图像帧信息描述将图像数据块队列缓存中的图像数据块按照预设数据格式发送出去。本发明主要利用软件模块来实现图像输出到目标显示屏例如LED显示屏进行显示，因而可以节约成本、降低系统复杂度。

Description

图像输出装置和图像输出方法

技术领域

本发明属于显示技术领域，尤其涉及一种图像输出装置以及一种图像输出方法。

背景技术

随着信息化时代的发展，LED异步全彩显示屏的应用越来越广泛，市场上对其成本也越来越敏感。传统的电脑+发送卡+接收卡的LED显示屏同步控制系统方案在其带载和实时刷新方面有其不可代替的优势，但与此同时在成本上往往令一些对带载要求不高的用户难以接受。现阶段，Android等嵌入式操作系统以及其相关的智能设备已经发展到非常成熟的地步，如果能够将其应用到LED显示行业，一方面可以为用户节约成本，另一方面能发挥其操作系统生态环境的优势，带来非凡的体验和丰富的感官互动。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种图像输出装置以及一种图像输出方法，其可以将图像输出至目标显示屏例如LED显示屏进行显示。

具体地，本发明实施例提出的一种图像输出装置，应用于基于嵌入式操作系统的视频播放设备。所述图像输出装置包括：图像数据采集模块，用于采集所述视频播放设备中的媒体播放器输出的图像帧、并将所述图像帧作为图像数据块放入图像数据块队列缓存；数据处理模块，用于根据目标显示屏的显示区域大小对所述图像数据块队列缓存中的所述图像数据块进行处理以得到对应所述显示区域大小的图像帧信息描述、并将所述图像帧信息描述放入环形缓存，其中所述图像帧信息描述包含图像帧的起始位置、结束位置、行宽度和行起始位置；以及图像数据传输模块，用于读取所述环形缓存中的所述图像帧信息描述、并根据所述图像帧信息描述将所述图像数据块队列缓存中的所述图像数据块按照预设数据格式发送出去。

在本发明的一个实施例中，所述图像数据采集模块还用于在将所述图像帧作为图像数据块放入图像数据块队列缓存之前将所述图像帧转换成位图格式。

在本发明的一个实施例中，所述图像数据传输模块具体用于将所述图像数据块队列缓存中的所述图像数据块按照以太网MAC层数据格式发送出去。

在本发明的一个实施例中，所述图像输出装置还包括：端口监听模块，用于检测所述目标显示屏的显示控制器与所述视频播放设备的以太网口的连接/断开状态；命令解析模块，用于将所述端口监听模块检测到的所述连接/断开状态转发给所述视频播放设备中的嵌入式操作系统的应用层程序以产生相应的控制命令、并解析所述控制命令以控制所述图像数据采集模块启动或停止图像帧采集。

在本发明的一个实施例中，所述图像数据采集模块、所述数据处理模块、所述数据处理模块、所述端口监听模块和所述命令解析模块位于所述视频播放设备中的嵌入式操作系统的本地非托管代码层。

在本发明的一个实施例中，所述图像输出装置还包括：命令解析模块，用于响应所述视频播放设备中的嵌入式操作系统的应用层程序的请求通过透传命令获取所述目标显示屏的显示区域大小、并所述显示区域大小发给所述数据处理模块。

此外，本发明实施例提出的一种图像输出方法，应用于基于嵌入式操作系统的视频播放设备。所述图像输出方法包括步骤：采集所述视频播放设备中的媒体播放器输出的图像帧、并将所述图像帧作为图像数据块放入图像数据块队列缓存；根据目标显示屏的显示区域大小对所述图像数据块队列缓存中的所述图像数据块进行处理以得到对应所述显示区域大小的图像帧信息描述、并将所述图像帧信息描述放入环形缓存，其中所述图像帧信息描述包含图像帧的起始位置、结束位置、行宽度和行起始位置；以及读取所述环形缓存中的所述图像帧信息描述、并根据所述图像帧信息描述将所述图像数据块队列缓存中的所述图像数据块按照预设数据格式发送出去。

在本发明的一个实施例中，所述图像输出方法还包括步骤：检测所述目标显示屏的显示控制器是否与所述视频播放设备的以太网口处于连接状态；当检测到处于连接状态时，将所述连接状态转发给所述视频播放设备中的嵌入式操作系统的应用层程序以产生相应的控制命令、并解析所述控制命令以设置图像帧采集参数并启动图像帧采集。

在本发明的一个实施例中，所述图像输出方法还包括步骤：响应所述视频播放设备中的嵌入式操作系统的应用层程序的请求通过透传命令获取所述目标显示屏的显示区域大小。

在本发明的一个实施例中，所述图像输出方法还包括步骤：在将所述图像帧作为图像数据块放入图像数据块队列缓存之前，将所述图像帧转换成位图格式；并且，根据所述图像帧信息描述将所述图像数据块队列缓存中的所述图像数据块按照预设数据格式发送出去具体为根据所述图像帧信息描述将所述图像数据块队列缓存中的所述图像数据块按照以太网MAC层数据格式发送出去。

由上可知，本发明实施例可以达成以下一个或多个有益效果：a)由于嵌入式操作系统例如Android系统拥有完善的生态环境，第三方软件市场颇为丰富，将基于Android系统的视频播放设备播放的视频图像输出到目标显示屏例如LED显示屏上进行显示，其为显示互动奠定了基础；b)利用位于嵌入式操作系统中的软件模块实时采集图像帧来驱动目标显示屏例如LED显示屏，其节约了成本，利用一个ARM处理器就可以实现图像数据的采集、处理及传输，降低了系统组成的复杂度，降低了用户使用显示屏控制系统的费用。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

图1为本发明实施例的一种图像输出装置的模块示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

请参见图1，本发明实施例提出的一种图像输出装置10，应用于基于嵌入式操作系统的视频播放设备。在此，嵌入式操作系统是但不限于Android操作系统，视频播放设备例如是带ARM处理器和以太网口例如千兆以太网口的视频播放盒，以太网口通过网线连接接收卡(一种显示控制器)以驱动LED显示屏例如RGB三基色全彩LED显示屏。

如图1所示，本实施例的图像输出装置10包括：图像数据采集模块11、图像数据块队列缓存12、数据处理模块13、环形缓存(RingBuffer)14、图像数据传输模块15、端口监听模块16以及命令解析模块17。其中，图像数据采集模块11、数据处理模块13、图像数据传输模块15、端口监听模块16和命令解析模块17位于嵌入式操作系统的本地非托管代码层例如Android系统的Native层。

其中，图像数据采集模块11负责图像数据的采集，周期性地获取视频播放设备中的媒体播放器当前播放显示的图像帧，例如图像帧采集频率为30帧/秒、采集分辨率为1280×720。图像数据采集模块11每采集到一帧图像，则将采集得到的图像帧作为图像数据块放入图像数据块队列缓存12中的空闲内存块；在此，图像数据块队列缓存12为一种基于生产者-消费者模型而设计的数据缓存机制。此外，典型地，图像数据采集模块11在将采集得到的图像帧放入图像数据块队列缓存12之前，先将采集得到的图像帧转换成位图(bitmap)格式。

数据处理模块13用于根据目标显示屏的显示区域大小(或称分辨率大小)对图像数据块队列缓存12中的图像数据块进行处理以得到对应目标显示屏的显示区域大小的图像帧信息描述。本实施例中，当图像数据块队列缓存12中有图像数据块时，则会激活数据处理模块13根据目标显示屏的显示区域大小对每一个图像帧所对应的图像数据块进行裁剪，以得到裁剪后的图像数据块所对应的图像帧信息描述，并将得到的图像帧信息描述按照一定的组织格式放入环形缓存14。在此，图像帧信息描述例如包含图像帧的起始位置、结束位置、行宽度和行起始位置；此处的裁剪是指获取图像数据块队列缓存12中每一个图像数据块对应目标显示屏的显示区域大小的部分的起始位置和结束位置，这样就便于后续图像数据传输模块15从图像数据块队列缓存12中的哪个位置开始取当前输出图像帧的数据以及哪个位置结束取当前输出图像帧的数据。环形缓存14可以理解成一个无边界的缓冲区，只要其内部有空间，则可以一直往里写数据；内部实现了一个环形的缓冲区，一端往里面写数据，一端从缓冲区读数据。

图像数据传输模块15用于读取环形缓存14中的图像帧信息描述、并根据所述图像帧信息描述将图像数据块队列缓存12中的图像数据块按照预设数据格式发送出去。本实施例中，当环形缓存14中有数据(图像帧信息描述)时，则会激活图像数据传输模块15顺序地从环形缓存14中取出图像帧信息描述、并根据每次取得的图像帧信息描述将图像数据块队列缓存12中相对应的图像数据块中对应目标显示屏的显示区域大小的部分进行MAC层数据格式打包例如按行打包，也即一个显示行的图像数据打成一个数据包，并发送出去。图像数据传输模块15与远端接收卡的通信机制例如采用以太网物理层，也即一个个的MAC数据帧传输；因此与TCP/IP协议相比这一方面简化了接收卡的数据接收方式，另一方面提高了传输效率。

端口监听模块16用于检测目标显示屏的显示控制器例如LED显示屏的接收卡与视频播放设备的以太网口的连接/断开状态。当检测到接收卡与以太网口处于连接状态时产生一个连接事件通知命令解析模块17，由命令解析模块17转发给视频播放设备中的嵌入式操作系统的应用层程序，应用层程序获知接收卡已连接以太网口后，产生控制命令通过命令解析模块17进行解析来设置图像数据采集模块11的参数并启动图像帧采集进程，由图像数据采集模块11内部调用MirrorCast截屏，也即进行图像帧采集。当检测到接收卡与以太网口断开，端口监听模块16会产生一个断开事件并告知嵌入式操作系统的应用层程序，由应用层程序产生相对应的控制命令至命令解析模块17来控制图像数据采集模块11停止截屏，也即停止图像帧采集。

命令解析模块17还用于响应嵌入式操作系统的应用层程序的请求通过透传命令经图像数据传输模块15至目标显示屏的显示控制器例如LED显示屏的接收卡来获取目标显示屏的显示区域大小(分辨率大小)、并将获取到的显示区域大小下发给数据处理模块13，由数据处理模块13根据此显示区域大小截取目标显示屏的显示区域对应的图像数据。

由上述描述可以得知，本实施例为了图像的实时传输，图像数据采集模块11到数据处理模块13之间不进行数据的拷贝，数据处理模块13到图像数据传输模块15之间不进行数据的拷贝；图像数据块队列缓存12和环形缓存14是自定义的两个缓存区，基于上述双缓存机制，实现了三线程(图像数据采集、数据处理、图像数据传输)的同步机制，三个线程在多核CPU构架上可以认为是并行处理的，从而可以实现图像实时传输。

此外，根据上述实施例对图像输出装置10的工作过程及原理可以归纳出本发明实施例的一种图像输出方法，应用于基于嵌入式操作系统的视频播放设备，且其例如包括以下步骤：

1)采集视频播放设备中的媒体播放器(例如Studio播放软件)输出的图像帧、并将所述图像帧作为图像数据块放入图像数据块队列缓存12，典型地为将所述图像帧转换成位图格式后作为图像数据块放入图像数据块队列缓存12；

2)根据目标显示屏的显示区域大小对图像数据块队列缓存12中的图像数据块进行处理以得到对应所述显示区域大小的图像帧信息描述、并将图像帧信息描述放入环形缓存14，其中所述图像帧信息描述包含图像帧的起始位置、结束位置、行宽度和行起始位置；以及

3)读取环形缓存14中的图像帧信息描述、并根据图像帧信息描述将图像数据块队列缓存12中的相对应图像数据块按照预设数据格式例如以太网MAC层数据格式发送出去。

此外，所述图像输出方法还可包括步骤：检测目标显示屏的显示控制器例如LED显示屏的控制卡是否与视频播放设备的以太网口处于连接状态；当检测到处于连接状态时，将所述连接状态转发给视频播放设备中的嵌入式操作系统的应用层程序以产生相应的控制命令、并解析所述控制命令以设置图像数据采集模块11的图像帧采集参数并启动图像帧采集。再者，所述图像输出方法还可进一步包括步骤：响应嵌入式操作系统的应用层程序的请求通过透传命令获取目标显示屏的显示区域大小并下发给数据处理模块13。

综上所述，本发明实施例提出的图像输出装置及方法可以达成以下一个或多个有益效果：a)由于嵌入式操作系统例如Android系统拥有完善的生态环境，第三方软件市场颇为丰富，将基于Android系统的视频播放设备播放的视频图像输出到目标显示屏例如LED显示屏上进行显示，其为显示互动奠定了基础；b)利用位于嵌入式操作系统中的软件模块实时采集图像帧来驱动目标显示屏例如LED显示屏，其节约了成本，利用一个ARM处理器就可以实现图像数据的采集、处理及传输，降低了系统组成的复杂度，降低了用户使用显示屏控制系统的费用；以及c)通过软件方案能够驱动1280×720分辨率的全彩显示屏，驱动能力较大，能够满足大多用户的需求。

另外，值得一提的是，本发明实施例的图像输出装置及方法并不限于驱动LED显示屏，也可以用于驱动其他显示屏例如LCD显示屏。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种图像输出装置，应用于基于嵌入式操作系统的视频播放设备；其特征在于，所述图像输出装置包括：

图像数据采集模块，用于采集所述视频播放设备中的媒体播放器输出的图像帧、并将所述图像帧作为图像数据块放入图像数据块队列缓存；

数据处理模块，用于根据目标显示屏的显示区域大小对所述图像数据块队列缓存中的所述图像数据块进行处理以得到对应所述显示区域大小的图像帧信息描述、并将所述图像帧信息描述放入环形缓存，其中所述图像帧信息描述包含图像帧的起始位置、结束位置、行宽度和行起始位置；以及

图像数据传输模块，用于读取所述环形缓存中的所述图像帧信息描述、并根据所述图像帧信息描述将所述图像数据块队列缓存中的所述图像数据块按照预设数据格式发送出去。

2.如权利要求1所述的图像输出装置，其特征在于，所述图像数据采集模块还用于在将所述图像帧作为图像数据块放入图像数据块队列缓存之前将所述图像帧转换成位图格式。

3.如权利要求1所述的图像输出装置，其特征在于，所述图像数据传输模块具体用于将所述图像数据块队列缓存中的所述图像数据块按照以太网MAC层数据格式发送出去。

4.如权利要求1所述的图像输出装置，其特征在于，还包括：

端口监听模块，用于检测所述目标显示屏的显示控制器与所述视频播放设备的以太网口的连接/断开状态；

命令解析模块，用于将所述端口监听模块检测到的所述连接/断开状态转发给所述视频播放设备中的嵌入式操作系统的应用层程序以产生相应的控制命令、并解析所述控制命令以控制所述图像数据采集模块启动或停止图像帧采集。

5.如权利要求4所述的图像输出装置，其特征在于，所述图像数据采集模块、所述数据处理模块、所述数据处理模块、所述端口监听模块和所述命令解析模块位于所述视频播放设备中的嵌入式操作系统的本地非托管代码层。

6.如权利要求1所述的图像输出装置，其特征在于，还包括：

命令解析模块，用于响应所述视频播放设备中的嵌入式操作系统的应用层程序的请求通过透传命令获取所述目标显示屏的显示区域大小、并所述显示区域大小发给所述数据处理模块。

7.一种图像输出方法，应用于基于嵌入式操作系统的视频播放设备；其特征在于，所述图像输出方法包括步骤：

采集所述视频播放设备中的媒体播放器输出的图像帧、并将所述图像帧作为图像数据块放入图像数据块队列缓存；

根据目标显示屏的显示区域大小对所述图像数据块队列缓存中的所述图像数据块进行处理以得到对应所述显示区域大小的图像帧信息描述、并将所述图像帧信息描述放入环形缓存，其中所述图像帧信息描述包含图像帧的起始位置、结束位置、行宽度和行起始位置；以及

读取所述环形缓存中的所述图像帧信息描述、并根据所述图像帧信息描述将所述图像数据块队列缓存中的所述图像数据块按照预设数据格式发送出去。

8.如权利要求7所述的图像输出方法，其特征在于，还包括步骤：

检测所述目标显示屏的显示控制器是否与所述视频播放设备的以太网口处于连接状态；

当检测到处于连接状态时，将所述连接状态转发给所述视频播放设备中的嵌入式操作系统的应用层程序以产生相应的控制命令、并解析所述控制命令以设置图像帧采集参数并启动图像帧采集。

9.如权利要求7所述的图像输出方法，其特征在于，还包括步骤：

响应所述视频播放设备中的嵌入式操作系统的应用层程序的请求通过透传命令获取所述目标显示屏的显示区域大小。

10.如权利要求7所述的图像输出方法，其特征在于，还包括步骤：在将所述图像帧作为图像数据块放入图像数据块队列缓存之前，将所述图像帧转换成位图格式；并且，根据所述图像帧信息描述将所述图像数据块队列缓存中的所述图像数据块按照预设数据格式发送出去具体为根据所述图像帧信息描述将所述图像数据块队列缓存中的所述图像数据块按照以太网MAC层数据格式发送出去。