CN113055614A - 一种多透明度视频叠加装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多透明度视频叠加装置及方法，包括控制端、DDR单元和叠加计算单元；控制端，用于配置视频叠加需求，并判断当前输入像素所属亮度、色彩和位置区域，选择该像素叠加百分比；DDR单元，用于根据叠加需求将低帧率视频拓展、缩放或裁剪至高帧率视频；叠加计算单元，用于以高帧率视频为基础，叠加DDR单元输出视频。本发明针对不同帧率，不同高分辨率，多透明度进行视频叠加的方法，具有极低的叠加延迟，支持不同视频叠加，可实时灵活配置叠加视屏不同区域的透明度，同时具有对输入源兼容性强，应用场景广泛的特点。

Description

一种多透明度视频叠加装置及方法

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种多透明度视频叠加装置及方法。

背景技术

为了更好的用户体验，超高分辨率视频越来越普及，视频叠加，是一种将多个媒体文件叠加在一个背景媒体文件上，在屏幕里同时呈现多个视频同时播放的效果。该效果被广泛应用于教程视频、产品展示或游戏视频中。

但复杂的视频叠加大幅增加了输出延迟，提高了处理需求，且显示效果单一，应用场景单一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种多透明度视频叠加装置及方法。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种多透明度视频叠加装置，包括控制端、DDR单元和叠加计算单元；

控制端，用于配置视频叠加需求，并判断当前输入像素所属亮度、色彩和位置区域，选择该像素叠加百分比；

DDR单元，用于根据叠加需求将低帧率视频拓展、缩放或裁剪至高帧率视频；

叠加计算单元，用于以高帧率视频为基础，叠加DDR单元输出视频。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的控制端配置视频叠加需求，包括：

配置叠加门限，叠加门限包含亮度、色彩、图像坐标区域；

配置不同色域、不同图像区域、不同亮度的叠加百分比设定。

上述的控制端中，判断模块的数量最多设置为2ⁿ个，n为低帧率视频像素总位宽。

上述的控制端为ARM，单片机或FPGA模块。

上述的控制端通过FPGA并行进行当前输入像素所属亮度、色彩、位置区域判断，实现该像素叠加百分比的选择，实现方式包含查找表，分布式并行判断逻辑。

上述的叠加计算单元包含两个DSP。

一种多透明度视频叠加方法，包括：

步骤一、控制端配置视频叠加需求，并判断当前输入像素所属亮度、色彩和位置区域，选择该像素叠加百分比；

步骤二、DDR单元根据叠加需求将低帧率视频拓展、缩放或裁剪至高帧率视频；

步骤三、叠加计算单元以高帧率视频为基础，叠加DDR单元输出视频。

本发明具有以下有益效果：

本发明提出的针对不同帧率，不同高分辨率，多透明度可配置的视频叠加方法，具有极低的叠加延迟，支持不同视频叠加，可实时灵活配置叠加视屏不同区域的透明度，同时具有对输入源兼容性强，应用场景广泛的特点。

附图说明

图1为本发明装置构成图；

图2为叠加计算单元构成图；

图3为本发明装置应用场景示例；

图4为本发明方法应用场景示例。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

参见图1，一种多透明度视频叠加装置，包括控制端、DDR单元和叠加计算单元；

控制端，用于配置视频叠加需求，并判断当前输入像素所属亮度、色彩和位置区域，选择该像素叠加百分比；

DDR单元，用于根据叠加需求将低帧率视频拓展、缩放或裁剪至高帧率视频；

实施例中，本发明通过DDR重组，将低帧率视频拓展到高帧率视频，支持不同帧率视频叠加；通过DDR重组，低帧率视频根据叠加需求，拓展，或缩放、或裁剪至与高帧率视频一致，支持不同分辨率视频叠加；

叠加计算单元，用于以高帧率视频为基础，叠加DDR单元输出视频。

实施例中，因为超大分辨率视频数据吞吐量大，一般使用多像素点或多画面分块并发传输方式，通过在FPGA内例化多个叠加计算单元，可支持多并发超大分辨率视频叠加处理。

实施例中，控制端配置视频叠加需求，包括：

配置叠加门限，叠加门限包含亮度、色彩、图像坐标区域等图像要素；

配置不同色域(可精确到指定颜色)、不同图像区域、不同亮度的叠加百分比设定。

实施例中，控制端在资源允许的情况下，判断模块的数量最多设置为2ⁿ个，n为低帧率视频像素总位宽。

实施例中，控制端为ARM，单片机或FPGA模块。

实施例中，控制端通过FPGA并行进行当前输入像素所属亮度、色彩、位置区域判断，实现该像素叠加百分比的选择，实现方式包含查找表，分布式并行判断逻辑。

实施例中，叠加计算单元包含两个DSP。

参见图2，通过FPGA流水化叠加子单元，以高帧率视频为基础，叠加DDR输出视频，不用缓存视频图像，具有极低的叠加处理延迟。

叠加计算单元仅包含两个DSP(FPGA逻辑单元，包含乘法与加减法运算),消耗资源少。以高帧率视频为4K分辨率，60Hz视频为例，包含视频接口的输入输出延迟，该图像叠加设备的插入延迟低至7.5us。

本发明叠加装置可应用于包含但不限于画中画叠加(区域内透明度为0)，荧光彩色视频叠加，OSD叠加，3D视频隔行/隔列重组等场景；

本发明叠加装置可实施为独立视频叠加装置(图3.a)；可作为图像处理设备的内部组成模块，(图3.b)，虚线为可选视频源可来自外部，也可来自处理单元，叠加输出视频可送至外部，也可送至处理单元；也可作为FPGA内部计算单元(图3.c)；以及不限于以上所述的其他实施方式；

一种多透明度视频叠加方法，包括：

步骤一、控制端配置视频叠加需求，并判断当前输入像素所属亮度、色彩和位置区域，选择该像素叠加百分比；

步骤二、DDR单元根据叠加需求将低帧率视频拓展、缩放或裁剪至高帧率视频；

步骤三、叠加计算单元以高帧率视频为基础，叠加DDR单元输出视频。

叠加方法实施示意如图4。

图4.a表述在图片内可支持任意不规则图片叠加，一般可用于画中画等，

图4.b表述的非连续多色彩叠加可用于色彩的伪彩替换，

图4.c中表述的整幅行列交错叠加，可用于3D视频合成，

图4.d中多区域不同透明度可用于水印或OSD菜单。

上述实施在同一装置内同时有效，如多不规则区域叠加(a)后，根据叠加多种不同透明度(b)的伪彩上色(d)，可用于提升关注区域的视觉效果，并保留部分原有图像特征。

综上所述，本发明基于FPGA可编程逻辑平台，以高帧率视频为基础，实现了待叠加视频的帧率与分辨率适配；实现了低至微秒级的高帧率视频叠加输出延迟；实现了多色彩或亮度区域视频的不同透明度叠加效果；适用复杂显示效果OSD(On Screen Display)叠加，荧光和彩色视频叠加，画中画叠加，3D视频叠加等多种不同的应用场景。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种多透明度视频叠加装置，其特征在于，包括控制端、DDR单元和叠加计算单元；

控制端，用于配置视频叠加需求，并判断当前输入像素所属亮度、色彩和位置区域，选择该像素叠加百分比；

DDR单元，用于根据叠加需求将低帧率视频拓展、缩放或裁剪至高帧率视频；

叠加计算单元，用于以高帧率视频为基础，叠加DDR单元输出视频。

2.根据权利要求1所述的一种多透明度视频叠加装置，其特征在于，所述控制端配置视频叠加需求，包括：

配置叠加门限，叠加门限包含亮度、色彩、图像坐标区域；

配置不同色域、不同图像区域、不同亮度的叠加百分比设定。

3.根据权利要求1所述的一种多透明度视频叠加装置，其特征在于，所述控制端中，判断模块的数量最多设置为2ⁿ个，n为低帧率视频像素总位宽。

4.根据权利要求1所述的一种多透明度视频叠加装置，其特征在于，所述控制端为ARM，单片机或FPGA模块。

5.根据权利要求1所述的一种多透明度视频叠加装置，其特征在于，所述控制端通过FPGA并行进行当前输入像素所属亮度、色彩、位置区域判断，实现该像素叠加百分比的选择，实现方式包含查找表，分布式并行判断逻辑。

6.根据权利要求1所述的一种多透明度视频叠加装置，其特征在于，所述叠加计算单元包含两个DSP。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种多透明度视频叠加装置的多透明度视频叠加方法，其特征在于，包括：

步骤一、控制端配置视频叠加需求，并判断当前输入像素所属亮度、色彩和位置区域，选择该像素叠加百分比；

步骤二、DDR单元根据叠加需求将低帧率视频拓展、缩放或裁剪至高帧率视频；

步骤三、叠加计算单元以高帧率视频为基础，叠加DDR单元输出视频。

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