CN114268794B - 一种俄制非标显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种俄制非标显示系统，包括高速AD采集模块、数据缓存模块、FPGA控制模块、视频解码算法模块和液晶屏；高速AD采集模块对模拟信号进行采集及数模转换；数据缓存模块将数模转换后的数字信号、视频解码运算的中间数据进行缓存；FPGA控制模块对高速AD采集、数据缓存的存取、视频解码运算、视频信号输出进行控制；视频解码算法模块对非标数字信号进行解码，液晶屏对解码后的俄制非标视频进行显示。本发明系统具有较强的自适应性，识别非标的行场信号消除消隐区的干扰，通过图像算法保证图像在液晶屏上可以不失真显示非标图像。

Description

一种俄制非标显示系统
技术领域
本发明属于非标显示系统的技术领域，具体涉及一种俄制非标显示系统。
背景技术
某型俄制非标视频显示系统是某型测试设备的重要组成部分，部分重要器件已停产，采购成本高，严重制约导弹修理、测试任务的完成，亟需对该非标视频显示系统进行国产化。由于该型俄制非标视频显示系统显示的非标视频信号不同于标准PAL制式视频信号，非标视频信号的场同步信号叠加随机脉冲信号，没有行同步信号，使用标准PAL制式视频信号的显示方法不能显示该非标准视频信号，因此研制俄制非标显示系统可以得出非标视频信号的显示算法，搭建显示平台，完成该非标视频显示系统的国产化，从而提升设备能力。
目前，我国已有的俄制非标显示系统国产化设备，针对俄制非标视频信号的特点，对原有非标视频信号进行场同步校正和行同步叠加的办法，再用视频采集卡采集，然后用视频镜像处理的办法进行图像显示。该方案得出的视频图像清晰度较差，偶有图像抖动的问题，还有图像失真现象存在，从而影响对导弹图像质量的判断。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种俄制非标显示系统，该系统具有较强的自适应性，识别非标的行场信号消除消隐区的干扰，通过图像算法保证图像在液晶屏上可以不失真显示非标图像。
实现本发明的技术方案如下：
一种俄制非标显示系统，包括高速AD采集模块、数据缓存模块、FPGA控制模块、视频解码算法模块和液晶屏；
所述高速AD采集模块对俄制非标视频模拟信号进行采集及数模转换；
所述数据缓存模块将视频模拟信号数模转换后的数字信号、视频解码运算的中间数据进行缓存；
所述FPGA控制模块对高速AD采集、数据缓存的存取、视频解码运算、视频信号输出进行控制；
所述视频解码算法模块对非标数字信号进行解码，依次进行场同步信号识别、行同步信号识别、奇偶场识别、YUV值转RGB值、图像镜像位置交换、图像矩阵拉伸；
所述液晶屏对解码后的俄制非标视频进行显示。
进一步地，所述视频解码算法模块的算法包括：(1)对视频AD转换后的数字信号进行高阶低通滤波；(2)识别场同步信号：参考PAL制式场同步脉冲宽度，设定非标场同步脉冲宽度，将标准场同步脉冲宽度的30％设定为随机脉冲的判断阈值，通过非标场同步脉冲和随机脉冲的个数来共同确定场同步信号的位置，只有非标场同步脉冲没有随机脉冲确定为无用信号；(3)识别行同步信号：利用行消隐信号脉冲上升沿加上1us延时作为“行同步”信号，此处“行同步”为行有效数据开始标志，在行频不稳定的情况下确保行数据对齐；(4)识别奇偶场：记录相邻场同步信号间隔为T0、T1，若T0>T1，该场数据为奇场数据，反之为偶场数据，奇偶数据隔行拼接成一帧图像；(5)计算像素点的RGB值，根据模拟信号的YUV转换关系，通过归一化的方法得出像素点的RGB值，并按顺序写入到显存中；(6)按镜像原理，将完整图像每个像素点的数据进行镜像位置交换；(7)对镜像后的整幅图像进行4:3拉伸矩阵运算，并按适当的分辨率进行放大或缩小处理，然后数据存放在显存中，VGA控制器对外输出视频信号。
进一步地，所述高阶低通滤波的截止频率为30MHz。
进一步地，所述高速AD采集模块的采样率为60MHz，参考电压为5V，采集精度为12位。
进一步地，所述液晶屏为带VGA接口的8.4英寸液晶显示屏，分辨率为1024*768像素，刷新率为60Hz。
有益效果：
本发明与现有技术相比的优点是：
(1)本发明的非标显示系统具有较强的自适应性，识别非标的行场信号消除消隐区的干扰，通过图像算法保证图像在液晶屏上可以不失真显示非标图像。
(2)本发明的非标显示系统具有较高的可靠性，具有较高的清晰度，不会产生图像抖动现象。
(3)本发明的非标显示系统可以根据需要调整图像显示的屏幕分辨率。
附图说明
图1为本发明俄制非标显示系统模型示意图。
图2为本发明的场同步、行同步识别示意图。
其中，1－非标视频信号，2－自动增益调节放大器，3－高速AD采集模块，4－数据缓存模块，5－FPGA控制模块，6－视频解码算法模块，7－液晶屏，8－直流电源模块。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种俄制非标显示系统，利用高速(60MHz)AD采集模块采集视频信号，可以保证图像信息没有丢失；FPGA通过视频解码算法，得出场同步、行同步信号，利用场同步信号识别判断视频信号的奇偶场，从而保证原始图像的正确性。通过镜像算法对图像进行标准化操作，从而使图像可以在标准液晶屏显示非标图像。
本发明的俄制非标显示系统分为硬件和软件两个部分，硬件由直流电源、工业显示器、FPGA板件、AD采集模块、增益自动调节放大器组成。软件由FPGA实现，使用VERILOGHDL语言实现。FPGA对AD采集的电压信号进行滤波处理，通过算法识别非标视频信号的行、场同步信号，识别奇偶场，解析像素点，整屏图像镜像还原。将图像信息存放在显存中并通过VGA接口在液晶显示器显示非标视频图像。
如图1所示，本发明系统包括高速AD采集模块、数据缓存模块、FPGA控制模块、视频解码算法模块和液晶屏；
高速AD采集模块对俄制非标视频模拟信号进行采集及数模转换；采样率为60MHz，参考电压为5V，采集精度为12位。
数据缓存模块将视频模拟信号数模转换后的数字信号、视频解码运算的中间数据进行缓存；为视频解码运算提供存储空间，数据缓存的大小为256Mbyte；
FPGA控制模块对高速AD采集、数据缓存的存取、视频解码运算、视频信号输出进行控制；
视频解码算法模块对非标数字信号进行解码，依次进行场同步信号识别、行同步信号识别、奇偶场识别、YUV值转RGB值、图像镜像位置交换、图像矩阵拉伸；
液晶屏对解码后的俄制非标视频进行显示，液晶屏为带VGA接口的8.4英寸液晶显示屏，分辨率为1024*768像素，刷新率为60Hz。
非标视频信号通过自动增益调节放大器，得到稳定的视频信号，排除信号强弱对信号质量的影响，由FPGA通过高速AD采集模块将非标视频模拟信号转换为数字信号，FPGA将数字信号进行高阶低通滤波，顺序保存到数据缓存中。FPGA根据时钟读出数据缓存中的数字信号，通过视频解码算法，得出场同步、“行同步”信号，解算出奇偶场信号和像素点RGB数据，写入到显存中；对显存的数据进行矩阵运算和图像镜像还原，使非标图像可以在标准液晶屏进行显示，最后，将显存数据通过VGA接口传送到8.4英寸液晶显示屏。
本发明技术方案的核心是视频解码算法，算法主要有以下几个步骤：(1)对视频AD转换后的数字信号进行高阶低通滤波，截止频率为30MHz。(2)识别场同步信号。如图2所示，参考PAL制式场同步脉冲宽度，设定非标场同步脉冲宽度，将标准场同步脉冲宽度的30％设定为随机脉冲的判断阈值，通过非标场同步脉冲和随机脉冲的个数来共同确定场同步信号的位置，只有非标场同步脉冲没有随机脉冲可确定为无用信号。(3)识别行同步信号，利用行消隐信号脉冲上升沿加上约1us延时作为“行同步”信号，此处“行同步”为行有效数据开始标志，在行频不稳定的情况下确保行数据可以对齐。(4)识别奇偶场。记录相邻场同步信号间隔为T0、T1，若T0>T1，该场数据为奇场数据，反之为偶场数据，奇偶数据隔行拼接成一帧图像。(5)计算像素点的RGB值。根据模拟信号的YUV转换关系，通过归一化的方法得出像素点的RGB值，并按顺序写入到显存中。(6)按镜像原理，将完整图像每个像素点的数据进行镜像位置交换。(7)对镜像后整幅图像进行4:3拉伸矩阵运算，并按适当的分辨率进行放大或缩小处理，然后数据存放在显存中，VGA控制器对外输出视频信号。
本发明系统具体的实施步骤如下：
(1)首先调节自动增益调节放大器的幅值范围，视频信号峰峰值调整在1.5V；
(2)通过FPGA设置高速AD采集模块AD采样率为54MHz，将非标视频信号转换为视频采样数据存放在SDRAM中；
(3)对视频AD转换后的数字信号进行高阶低通滤波，截止频率为30MHz；
(4)通过非标场同步脉冲和随机脉冲的个数来共同识别场同步信号；
(5)利用行消隐信号脉冲上升沿识别“行同步”信号；
(6)通过相邻场同步信号间隔的不同，识别奇偶场信号，并进行整屏图像拼接；
(7)通过AD值与YUV转换关系，得出像素点的RGB值，并顺序写入到显存中；
(8)整幅图像进行像素点镜像位置交换；
(9)镜像后整幅图像进行4:3拉伸矩阵运算，并按适当分辨率进行放大或缩小处理，通过VGA接口在液晶屏进行显示。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种俄制非标显示系统，其特征在于，包括高速AD采集模块、数据缓存模块、FPGA控制模块、视频解码算法模块和液晶屏；
所述高速AD采集模块对俄制非标视频模拟信号进行采集及数模转换；
所述数据缓存模块将视频模拟信号数模转换后的数字信号、视频解码运算的中间数据进行缓存；
所述FPGA控制模块对高速AD采集、数据缓存的存取、视频解码运算、视频信号输出进行控制；
所述视频解码算法模块对非标数字信号进行解码，依次进行场同步信号识别、行同步信号识别、奇偶场识别、YUV值转RGB值、图像镜像位置交换、图像矩阵拉伸；
所述视频解码算法模块的算法包括：(1)对视频AD转换后的数字信号进行高阶低通滤波；(2)识别场同步信号：参考PAL制式场同步脉冲宽度，设定非标场同步脉冲宽度，将标准场同步脉冲宽度的30％设定为随机脉冲的判断阈值，通过非标场同步脉冲和随机脉冲的个数来共同确定场同步信号的位置，只有非标场同步脉冲没有随机脉冲确定为无用信号；(3)识别行同步信号：利用行消隐信号脉冲上升沿加上1us延时作为“行同步”信号，此处“行同步”为行有效数据开始标志，在行频不稳定的情况下确保行数据对齐；(4)识别奇偶场：记录相邻场同步信号间隔为T0、T1，若T0>T1，场数据为奇场数据，反之为偶场数据，奇偶数据隔行拼接成一帧图像；(5)计算像素点的RGB值，根据模拟信号的YUV转换关系，通过归一化的方法得出像素点的RGB值，并按顺序写入到显存中；(6)按镜像原理，将完整图像每个像素点的数据进行镜像位置交换；(7)对镜像后的整幅图像进行4:3拉伸矩阵运算，并按适当的分辨率进行放大或缩小处理，然后数据存放在显存中，VGA控制器对外输出视频信号；
所述液晶屏对解码后的俄制非标视频进行显示。
2.如权利要求1所述的一种俄制非标显示系统，其特征在于，所述高阶低通滤波的截止频率为30MHz。
3.如权利要求1所述的一种俄制非标显示系统，其特征在于，所述高速AD采集模块的采样率为60MHz，参考电压为5V，采集精度为12位。
4.如权利要求1所述的一种俄制非标显示系统，其特征在于，所述液晶屏为带VGA接口的8.4英寸液晶显示屏，分辨率为1024*768像素，刷新率为60Hz。
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