CN106961598A - 一种信号制式判断方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种信号制式判断方法及装置，包括：将本地PN序列与接收到的信号同步；确定信号已同步时的最后一个序列k‑1的第一最大相关值；确定最后一个序列k‑1的下一个序列k的第二最大相关值；根据第一最大相关值与第二最大相关值的距离确定信号制式。采用本发明，可以高效确定出信号的制式。

Description

一种信号制式判断方法及装置
技术领域
本发明涉及视频信号处理技术领域，特别涉及一种信号制式判断方法及装置。
背景技术
复合视频广播信号的制式主要分成三种：NTSC、PAL和SECAM，这三种制式是不能互相兼容的。
NTSC(National Television System Committee)制式，也称正交平衡调幅制，由于是美国首先研制并使用，故也称美国制，日本，加拿大等国也使用这种制式。NTSC制是世界上第一个成功地正式应用于电视广播的一种兼容制彩色电视制式，它选用一个亮度信号和两个色差信号，利用正交平衡调幅把色差信号调制到色副载波上，采用了频谱间置技术，把两个色差信号插在亮度信号空隙中同时传送。帧率为每秒29.97帧，扫描线为525，隔行扫描，画面比例为4:3，分辨率为720x480。NTSC制的主要缺点是彩色的稳定性差，即对相位失真敏感。尽管如此，NTSC制对彩色电视发展的贡献是不可低估的，它为后来其他制式的研制奠定了极为重要的基础。
PAL(Phase Alternation Line)制也称逐行倒相正交平衡调幅制，简称逐行倒相制，是由原联邦德国研制并首先使用的，又称西德制，英国，澳大利亚和我国都使用这种制式。但黑白标准有所不同，西德是PAL-B/G制，我国是PAL-D制，PAL制是对NTSC制的一种改进，它对信号的处理方式与NTSC制基本相同，只是对两个色差信号中的一个己调色分量进行逐行倒相来克服NTSC制相位失真敏感性的缺点。帧率每秒25帧，扫描线625行，隔行扫描，画面比例4:3，分辨率720x576。
SECAM制(Sequential Colour and Memory)又称逐行轮换、存储、调频传色制，简称调频制，它从另一个途径克服NTSC制彩色易变的缺点，是法国首先研制成功的，所以又称法国制，原苏联及东欧一些国家都使用了这种制式。在SECAM制中，两个色差信号对两个副载频进行调频逐行轮流传送，即每一行只传送一个色差分量，因此克服了信号间的相互串扰。在接收端恢复三基色信号时，需要对每行传送的一个色差信号存储一行时间作为下一行的色差信号之一使用，即每一色差信号需使用两次。由于每一行只传送一个色差信号，副载波在任何一个时间都只被一个色差信号调制，所以不需要像NTSC制那样进行正交平衡调幅。帧率每秒25帧，扫描线625行，隔行扫描，画面比例4：3，分辨率720x576。
影像系统对于不同类型的影像制式，其采用的系统配置是不同的。其通常是影像系统的影像处理装置先将对应于输入影像制式的配置事先存放于其存储器中。系统工作时，首先由CPU从存储器中读取配置信息，对系统各个模块进行设置；然后开流，系统开始正常工作。
由于，系统配置是根据输入的影像制式所决定，因此，一旦更改输入的影像制式，则系统原有的配置就不能使得系统进行正常工作。这时，就需要更改系统配置，使其适用于新的输入的影像制式，进而使得系统正常工作。通常的操作是更换系统的存储器。这样系统从新换的存储器中读取对应于新的输入影像制式的配置信息，改变系统设置，进而正常工作。如此操作，很明显是相当不方便的。
由于CVBS信号制式繁多，因此，自动识别信号制式的电路在CVBS解码装置中显得非常重要。针对多种制式识别方案，目前主要有以下几种方法：
1、每种制式设计不同的PN(Pseudorandom Noise，伪噪声)序列，通过检测PN序列的特性，从而判断当前的制式；但其不足在于：不同制式设计不同的PN序列，在实际实现过程中，资源消耗过多。
2、通过小波处理信号的方差特征与预设阀值进行比较，通过比较确定当前制式；但其不足在于：通过小波处理，运算过多。
发明内容
本发明提供了一种信号制式判断方法及装置，用以提供一种简便高效的信号制式判断方案。
本发明实施例中提供了一种信号制式判断方法，包括：
将本地PN序列与接收到的信号同步；
确定信号已同步时的最后一个序列k-1的第一最大相关值；
确定最后一个序列k-1的下一个序列k的第二最大相关值；
根据第一最大相关值与第二最大相关值的距离确定信号制式。
较佳地，将PN序列与接收到的信号同步，是将本地PN序列与接收到的信号做互相关累加。
较佳地，所述确定信号已同步，是在连续N个序列的最大相关值的出现位置之间的距离相等时，确定信号已同步，N为自然数。
较佳地，在连续N个序列的最大相关值的出现位置之间的距离相等时，确定信号已同步，包括：
将接收到的信号以窗口N为单位进行划分，其中，N是根据PN序列长度设定的；
确定每个窗口中出现的最大相关值以及该最大相关值的相对位置；
若连续k-1个窗口最大相关值的相对位置相同，则确定信号已同步。
较佳地，在确定最后一个序列k-1的下一个序列k的第二最大相关值时，包括：
在最后一个序列k-1后，检测同步后的信号，若最大相关值在预设范围内，则确定该值为下一个序列k的第二最大相关值。
本发明实施例中提供了一种信号制式判断装置，包括：
同步模块，用于将本地PN序列与接收到的信号同步；
第一确定模块，用于确定信号已同步时的最后一个序列k-1的第一最大相关值；
第二确定模块，用于确定最后一个序列k-1的下一个序列k的第二最大相关值；
制式确定模块，用于根据第一最大相关值与第二最大相关值的距离确定信号制式。
较佳地，同步模块进一步用于在将PN序列与接收到的信号同步时，将本地PN序列与接收到的信号做互相关累加。
较佳地，同步模块进一步用于在所述确定信号已同步时，是在连续N个序列的最大相关值的出现位置之间的距离相等时，确定信号已同步，N为自然数。
较佳地，同步模块进一步用于在在连续N个序列的最大相关值的出现位置之间的距离相等时，确定信号已同步时，包括：
将接收到的信号以窗口N为单位进行划分，其中，N是根据PN序列长度设定的；
确定每个窗口中出现的最大相关值以及该最大相关值的相对位置；
若连续k-1个窗口最大相关值的相对位置相同，则确定信号已同步。
较佳地，第二确定模块，用于在确定最后一个序列k-1的下一个序列k的第二最大相关值时，包括：
在最后一个序列k-1后，检测同步后的信号，若最大相关值在预设范围内，则确定该值为下一个序列k的第二最大相关值。
本发明有益效果如下：
在本发明实施例提供的技术方案中，将本地PN序列与接收到的信号同步，利用不同制式的信号在与PN序列同步后的最大相关值之间的距离不同的特性，在确定信号已同步时，若最大相关值的距离发生变化，则可判定制式已经发生变化，再利用各制式与最大相关值的距离之间的对应关系，确定出信号的制式。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例中信号制式判断方法实施流程示意图；
图2为本发明实施例中消隐行叠加制式信标叠加示意图；
图3为本发明实施例中制式信标结构示意图；
图4为本发明实施例中单峰值检测示意图；
图5为本发明实施例中根据PN序列识别视频信号制式的实施流程示意图；
图6为本发明实施例中信号制式判断装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。
图1为信号制式判断方法实施流程示意图，如图所示，可以包括如下步骤：
步骤101、将本地PN序列与接收到的信号同步；
步骤102、确定信号已同步时的最后一个序列k-1的第一最大相关值；
步骤103、确定最后一个序列k-1的下一个序列k的第二最大相关值；
步骤104、根据第一最大相关值与第二最大相关值的距离确定信号制式。
PN序列是一种伪噪声序列，这类序列具有类似随机噪声的一些统计特性。
实施中，将PN序列与接收到的信号同步，是将本地PN序列与接收到的信号做互相关累加。
图2为消隐行叠加制式信标叠加示意图，如图所示，当生成完整的信标后，通过采样率变换模块将信标转换至编码时钟域，随后叠加至复合视频信号的消隐行(blankingline)，叠加位置和消隐行行号可配置后，即可进行检测识别。其中，图中黑色竖条表示信标，active line为有效行。
在实施中可以选取一个具有良好的自相关及互相关特性的PN序列作为信标基准，针对不同视频制式，PN序列之间距离不同，利用该特性即可实现信号指示的确定。具体可以如下：
图3为制式信标结构示意图，如图所示，设总共有K个PN序列(PN序列0-PN序列k-1)来做峰值检测，用于判断同步，在该期间内所有制式都相同。序列k-1至序列k之间的距离M用于判断视频制式，这是因为M的距离将随制式的不同而变化。
具体的，本图中总共有K个PN，其中前k-1个PN序列用于做同步，PN序列间距离为N，最后一个PN序列间距离为M；例如则有实例如下：
720P25F前N个PN序列间距离为50，最后一个PN序列间距离为100；
720P30F前N个PN序列间距离为50，最后一个PN序列间距离为110；
720P50F前N个PN序列间距离为50，最后一个PN序列间距离为120；
720P60F前N个PN序列间距离为50，最后一个PN序列间距离为130；
可以看出，可以用最后一个PN序列间距离来区分不同制式。
实施中，在检测前K-1个PN序列同步时，常见的同步方法可以采用峰值检测算法。具体的，将经过相关运算的值送入峰值检测方案中。首先将相关值以N(相邻PN序列间距离)为单位进行等分，然后将每个窗口中相关值进行比较，找出前k-1个窗口最大值的相对位置即可，图4为单峰值检测示意图，具体如图4所示。
则有，如果前k-1个自相关最大值的位置相等，就认为同步。
在此过程中，为了降低误检率，可以利用PN序列所在行的特性(PN序列所在行，除了PN序列，其余的数可认为是常数，波动很小)，要求每一个窗口中最大值相关位置不仅相等，且最大值相差在一个比较小的范围(PN序列良好自相关性)。
也即实施中，所述确定信号已同步，是在连续N个序列的最大相关值的出现位置之间的距离相等时，确定信号已同步，N为自然数。
在连续N个序列的最大相关值的出现位置之间的距离相等时，确定信号已同步，可以包括：
将接收到的信号以窗口N为单位进行划分，其中，N是根据PN序列长度设定的；
确定每个窗口中出现的最大相关值以及该最大相关值的相对位置；
若连续k-1个窗口最大相关值的相对位置相同，则确定信号已同步。
具体的实施，请参见下述实例的说明。
当系统同步以后，通过前面PN序列最大相关值，如果后面出现的相关值在峰值的阈值中(阈值根据前k-1个峰值得到)，认为该值就是第K个峰值，最后，由于每种制式，最后两个峰值距离不同，因此可以根据第K-1和K个峰值间距离，得到最后的制式。
也即，实施中，在确定最后一个序列k-1的下一个序列k的第二最大相关值时，可以包括：
在最后一个序列k-1后，检测同步后的信号，若最大相关值在预设范围内，则确定该值为下一个序列k的第二最大相关值。
具体的实施，请参见下述实例的说明。
下面再以实例进行说明。
图5为根据PN序列识别视频信号制式的实施流程示意图，如图所示，可以包括：
步骤501、将信号与本地PN序列做互相关累加，得到相关累加值pn_relate_add。
实施中，互相关是指两个随机信号之间的相关程度。互相关累加则相当于输入信号cvs经过一个滤波器，滤波器的系数为PN序列。
步骤502、将互相关累加值pn_relate_add以窗口N为单位进行划分，求出每个窗口的最大值max和最大值相对位置max_position。
实施中，在设定N时，N需要大于PN序列自身的长度，N的上限受传输信号可用长度限制。
将接收到的信号以窗口N为单位进行划分，其中，N是根据PN序列长度设定的。
具体实施还可以参见图4及相关说明。
步骤503、如果连续k-1个窗口最大值相对位置max_position_compare都相等，则可认为当前信号同步，记录下当前互相关最大值max_compare。
实施中，不一定会出现连续k-1个窗口最大值相对位置都相等的情况，此时不会同步。例如在噪声干扰非常大的情况。
那么，如果不能同步，则不进行任何处理，接着进行下面的判断。根据发明人在发明过程的实践发现，根据信号传输特性以及实测，不能同步的概率非常小，例如500m的线，10次中有1次不能同步，在720P25F中1m也可以同步20多次，因此采用本发明实施例提供的方案可以判别制式。
步骤504、检测同步后pn_relate_add后数据，如果pn_relate_add和max_compare值在一个合适的范围，记录下此时输出max_compare，认为该值为最后一个PN序列的位置。
实施中，对于pn_relate_add和max_compare值在一个合适的范围的判断，在无噪声干扰情况下,pn_relate_add＝max_compare，由于噪声的干扰pn_relate_add会有一定的变化，具体的合适范围可以通过实测获得，但是在具体实施中至少可以采用如下关系：
3/4*max_compare<pn_relate_add<4/3*max_compare
实施中，容易理解，pn_relate_add为相关累加值，既然为相关累加值，则随着系统运行一直存在，根据PN特性(只有和自己互相关时最大)，找到最大值自然便可找到了最后一个PN序列的位置。
步骤505、确定最后两个PN序列距离m。
实施中，通过窗口N，m_compare，和max_position_compare，即可找出最后两个PN序列距离m。
步骤506、通过m判断当前制式。
实施中，距离与制式的的对应关系是预先知晓的，在具体实践中通过实测即可确定出m与制式的对应关系。
综上可见，通过将PN序列与接收信号同步后，确定两个最大值之间的距离，根据该距离即可确定制式；当然也可将PN序列与接收信号同步后，确定信号变化的周期，然后即可根据该周期确定制式。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种信号制式判断装置，由于该装置解决问题的原理与一种信号制式判断方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
图6为信号制式判断装置结构示意图，如图所示，包括：
同步模块601，用于将本地PN序列与接收到的信号同步；
第一确定模块602，用于确定信号已同步时的最后一个序列k-1的第一最大相关值；
第二确定模块603，用于确定最后一个序列k-1的下一个序列k的第二最大相关值；
制式确定模块604，用于根据第一最大相关值与第二最大相关值的距离确定信号制式。
实施中，同步模块进一步用于在将PN序列与接收到的信号同步时，将本地PN序列与接收到的信号做互相关累加。
实施中，同步模块进一步用于在所述确定信号已同步时，是在连续N个序列的最大相关值的出现位置之间的距离相等时，确定信号已同步，N为自然数。
实施中，同步模块进一步用于在在连续N个序列的最大相关值的出现位置之间的距离相等时，确定信号已同步时，包括：
将接收到的信号以窗口N为单位进行划分，其中，N是根据PN序列长度设定的；
确定每个窗口中出现的最大相关值以及该最大相关值的相对位置；
若连续k-1个窗口最大相关值的相对位置相同，则确定信号已同步。
实施中，第二确定模块，用于在确定最后一个序列k-1的下一个序列k的第二最大相关值时，包括：
在最后一个序列k-1后，检测同步后的信号，若最大相关值在预设范围内，则确定该值为下一个序列k的第二最大相关值。
为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
综上所述，本发明实施例提供的技术方案只需一种PN序列就可以识别多种信号的制式。
进一步的，由于在实际实现中，会有置信度的概念，识别一次是不行的，得连续识别多次，如果一帧里面有很多这样的PN序列，一帧就能识别多次，假设识别5次才算识别，一帧里面如果有5个PN识别序列，一帧就可以识别出来，因此，如果在一场信号中，添加多个PN识别序列，可以大大提高视频识别速率。
同时还因为PN序列本身不会受到干扰，各制式对应的m区别明显，因此采用本方案通过PN来识别时可靠性高。
采用本方案还可以消除采样相偏对PN序列的影响，具体的如下：
假设经过信道传输的信号：ri＝ciej(Δθ)+ni；
故互相关为：
通过上面公式，可以发现最后的结果有个固定的ej(Δθ)，而且ej(Δθ)的模值为1，通过模运算就可以消除相偏的影响。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种信号制式判断方法，其特征在于，包括：
将本地PN序列与接收到的信号同步；
确定信号已同步时的最后一个序列k-1的第一最大相关值；
确定最后一个序列k-1的下一个序列k的第二最大相关值；
根据第一最大相关值与第二最大相关值的距离确定信号制式。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将PN序列与接收到的信号同步，是将本地PN序列与接收到的信号做互相关累加。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定信号已同步，是在连续N个序列的最大相关值的出现位置之间的距离相等时，确定信号已同步，N为自然数。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在连续N个序列的最大相关值的出现位置之间的距离相等时，确定信号已同步，包括：
将接收到的信号以窗口N为单位进行划分，其中，N是根据PN序列长度设定的；
确定每个窗口中出现的最大相关值以及该最大相关值的相对位置；
若连续k-1个窗口最大相关值的相对位置相同，则确定信号已同步。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定最后一个序列k-1的下一个序列k的第二最大相关值时，包括：
在最后一个序列k-1后，检测同步后的信号，若最大相关值在预设范围内，则确定该值为下一个序列k的第二最大相关值。
6.一种信号制式判断装置，其特征在于，包括：
同步模块，用于将本地PN序列与接收到的信号同步；
第一确定模块，用于确定信号已同步时的最后一个序列k-1的第一最大相关值；
第二确定模块，用于确定最后一个序列k-1的下一个序列k的第二最大相关值；
制式确定模块，用于根据第一最大相关值与第二最大相关值的距离确定信号制式。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，同步模块进一步用于在将PN序列与接收到的信号同步时，将本地PN序列与接收到的信号做互相关累加。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，同步模块进一步用于在所述确定信号已同步时，是在连续N个序列的最大相关值的出现位置之间的距离相等时，确定信号已同步，N为自然数。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，同步模块进一步用于在在连续N个序列的最大相关值的出现位置之间的距离相等时，确定信号已同步时，包括：
将接收到的信号以窗口N为单位进行划分，其中，N是根据PN序列长度设定的；
确定每个窗口中出现的最大相关值以及该最大相关值的相对位置；
若连续k-1个窗口最大相关值的相对位置相同，则确定信号已同步。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，第二确定模块，用于在确定最后一个序列k-1的下一个序列k的第二最大相关值时，包括：
在最后一个序列k-1后，检测同步后的信号，若最大相关值在预设范围内，则确定该值为下一个序列k的第二最大相关值。
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