CN116193180B - 基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法 - Google Patents
基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法，包括检测视频图像的同步信号，判断视频图像完整性；获取视频图像数据的同步模式控制信号；基于同步模式控制信号，存储视频图像数据至缓冲区，并获取时序控制模式；依据时序控制模式和同步信号，获取并上报发送时序控制信息；基于同步模式控制信号和视频图像ICD文件，从缓冲区中读取视频数据信息形成数据帧；依据发送时序控制信息，将数据帧输出至光纤链路。本发明设计的数字视频传输时序控制方法是光纤通道数字视频传输核心功能，具有复用性强、适配性强的特点，可以实现将各种平台、各种设备中的视频图像数据发送至光纤链路。
Description
技术领域
本发明涉及计算机通信技术领域，具体为一种基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法。
背景技术
随着现代电子技术的飞速发展以及应用环境的不断劣化，在传统的机载、星载、车载等视频产生与处理系统中基于硬件接口与电缆传输的实现方式中，视频数据的通信距离和显示支持非常有限，且受电磁干扰影响很大，因此无法满足新一代高度综合化应用环境下前端多种传感器与后端处理及显示控制单元之间的传输要求。
而光纤通道由于具有高带宽、低延迟、抗干扰以及支持远距离传输等特点，被广泛应用于新型视频传输系统设计当中。但是视频要实现在光纤上传输则需要完成图像数据由本地域到光纤域的转换，且根据应用需求应支持“按行同步”和“按帧同步”方式，在此过程中若数字视频传输的时序出现问题，则会导致后端视频在恢复和显示时出现异常现象。
因此需要提出一种基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法，通过设计基于光纤通道的数字视频传输控制电路，以确保视频图像从本地采集至光纤通道传输过程中时序控制的正确性与准确性。
发明内容
视频数据由本地传输至光纤通道时，为了确保时序控制的正确性与准确性，本发明设计了一种基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法。
实现发明目的的技术方案如下：一种基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法，包括以下步骤：
S1、检测视频图像的同步信号，判断视频图像完整性；
S2、获取视频图像数据的同步模式控制信号；
S3、基于同步模式控制信号，存储视频图像数据至缓冲区，并获取时序控制模式；
S4、依据时序控制模式、同步信号和视频图像I CD文件，获取并上报发送时序控制信息；
S5、基于同步模式控制信号和视频图像I CD文件，从缓冲区中读取视频数据信息形成数据帧；
S6、依据发送时序控制信息，将数据帧输出至光纤链路。
进一步地，上述步骤S1中，检测视频图像的同步信号，判断视频图像完整性的方法包括：
S11、接收视频图像信号，检测视频图像的行起始时刻的行同步信号，若检测到行同步信号，则输出行同步有效信号；
接收视频图像信号，检测视频图像的帧起始时刻的场同步信号，若检测到场同步信号，则输出场同步有效信号；
S12、若输出行同步有效信号和场同步有效信号，则基于行同步有效信号、场同步有效信号以及视频图像I CD文件判断视频图像的完整性。
进一步地，上述步骤S2中，获取视频图像数据的同步模式控制信号的方法为：识别视频图像I CD文件，获取同步模式控制信号，同步模式控制信号包括行同步模式控制信号或场同步模式控制信号。
进一步地，上述步骤S3中，基于同步模式控制信号，存储视频图像数据至缓冲区，并获取时序控制模式，包括：
按照行同步模式控制信号，将视频图像数据存储在行缓冲区；
或按照场同步模式控制信号，将视频图像数据存储在帧缓冲区。
进一步地，上述步骤S4中，依据时序控制模式、同步信号和视频图像I CD文件，获取并上报发送时序控制信息，包括：
依据行同步模式控制信号、行同步有效信号和视频图像I CD文件，获取行时序控制信息，上报行时序控制信息；
或依据场同步模式控制信号、场同步有效信号和视频图像I CD文件，获取场时序控制信息，上报场时序控制信息。
更进一步地，上述步骤S4中，还包括对行时序控制信息进行校准，并上报校准结果。
进一步地，基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法还包括设计适用于数字视频传输时序控制方法的数字视频传输控制电路；
所述数字视频传输控制电路包括视频数据接收单元、同步信号检测单元、I CD文件识别单元、同步模式控制单元、存储单元、同步时序控制单元、成帧处理单元、发送控制单元。
更进一步地，上述同步信号检测单元包括场同步信号检测单元、行同步信号检测单元，所述同步时序控制单元包括帧同步时序控制单元、行同步时序控制单元。
更进一步地，上述数字视频传输控制电路还包括行同步时序校准单元，所述行同步时序校准单元与所述行同步时序控制单元连接，用于对所述行同步时序控制单元输出的行时序控制信息进行校准。
更进一步地，上述数字视频传输控制电路还包括故障记录单元，所述故障记录单元与所述同步时序控制单元连接，用于记录所述同步时序控制单元输出的故障信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计的数字视频传输时序控制方法，是光纤通道数字视频传输核心功能，可以实现将各种平台、各种设备中的视频图像数据发送至光纤链路。第一方面具有复用性强的优点，实现时序控制方法的数字视频传输控制电路的功能结构清晰，易于硬件逻辑实现；第二方面具有适配性强的优点，可以支持各种分辨率下视频图像的处理与传输；第三方面具有配置灵活的优点，依据I CD文件可以进行灵活配置，进而实现“按帧同步”或“按行同步”方式进行数据传输。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为具体实施方式中数字视频传输控制电路连接框图；
图2为本发明基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法的流程图；
其中，1.视频数据接收单元；2.I CD文件识别单元；3.同步模式控制单元；4.成帧处理单元；5.发送控制单元；6.场同步信号检测单元；7.行同步信号检测单元；8.帧同步时序控制单元；9.行同步时序控制单元；10.行同步时序校准单元；11.故障记录单元；12.第一缓冲区；13.第二缓冲区。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
本具体实施方式设计了数字视频传输控制电路，参见图1所示，数字视频传输控制电路包括视频数据接收单元1、同步信号检测单元、I CD文件识别单元2、同步模式控制单元3、存储单元、同步时序控制单元、成帧处理单元4、发送控制单元5。
更进一步地，参见图1所示，上述同步信号检测单元包括场同步信号检测单元6、行同步信号检测单元7，所述同步时序控制单元包括帧同步时序控制单元8、行同步时序控制单元9。
更进一步地，参见图1所示，上述数字视频传输控制电路还包括行同步时序校准单元10，所述行同步时序校准单元10与所述行同步时序控制单元9连接，用于对所述行同步时序控制单元9输出的行时序控制信息进行校准。
更进一步地，参见图1所示，上述数字视频传输控制电路还包括故障记录单元11，所述故障记录单元11与帧同步时序控制单元8和行同步时序控制单元9连接，用于记录帧同步时序控制单元8和行同步时序控制单元9输出的故障信息。
更进一步地，参见图1所示，存储单元包括至少1个存储区，参见图1所示，包括第一缓冲区12、第二缓冲区13，第一缓冲区12可以作为帧缓冲区A/行缓冲区；第二缓冲区13可以作为帧缓冲区B。
具体的，视频图像I CD文件，即接口控制文件，其用来描述视频图像的参数、大小、频率、图像格式等信息，上述I CD文件识别单元2能够对视频图像I CD文件识别，读取视频图像格式信息，获取该视频图像的同步模式控制信号，并将同步模式控制信号发送给同步模式控制单元3、帧同步时序控制单元8、行同步时序控制单元9。
场同步信号检测单元6对视频图像进行场同步检测，获取场同步有效信号或场同步无效信号，行同步信号检测单元7对视频图像进行行同步检测，获取行同步有效信号或行同步无效信号。当检测结果为场同步有效信号且行同步有效信号时，将场同步有效信号和行同步有效信号发送给视频数据接收单元1。
同步模式控制单元3根据同步模式控制信号，选择对该视频图像“按帧同步”或“按行同步”时序控制模式，并将“按帧同步”或“按行同步”时序控制模式发送给视频数据接收单元1，使其在场同步有效信号和行同步有效信号时，按照“按帧同步”或“按行同步”模式接收数据并将其存储至存储单元的对应位置。
帧同步时序控制单元8用来控制帧发送时序并将发送时序控制信息上报发送控制单元5，同时实现故障检测与上报功能.
行同步时序控制单元9用来控制行发送时序，同时通过行同步时序校准单元10对同步时序信息进行校准，并将发送时序控制信息上报发送控制单元，同时实现故障检测与上报功能。
成帧处理单元4按照同步模式控制信号及视频图像I CD文件定义从存储区中读取视频数据信息，生成发送至光纤链路的数据帧并提交给发送控制单元5。
发送控制单元5根据接收帧同步时序控制单元8或行同步时序控制单元9上报的发送时序控制信息，将数据帧按照时序控制要求发送至光纤链路。
本具体实施方式还公开了一种基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法，其采用上述数字视频传输控制电路进行数据视频传输，参见图2所示，包括以下步骤：
S1、检测视频图像的同步信号，判断视频图像完整性；
S2、获取视频图像数据的同步模式控制信号；
S3、基于同步模式控制信号，存储视频图像数据至缓冲区，并获取时序控制模式；
S4、依据时序控制模式、同步信号和视频图像I CD文件，获取并上报发送时序控制信息；
S5、基于同步模式控制信号和视频图像I CD文件，从缓冲区中读取视频数据信息形成数据帧；
S6、依据发送时序控制信息，将数据帧输出至光纤链路。
进一步地，上述步骤S1中，检测视频图像的同步信号，判断视频图像完整性的方法包括：
S11、接收视频图像信号，检测视频图像的行起始时刻的行同步信号，若检测到行同步信号，则输出行同步有效信号；
接收视频图像信号，检测视频图像的帧起始时刻的场同步信号，若检测到场同步信号，则输出场同步有效信号；
S12、若输出行同步有效信号和场同步有效信号，则基于行同步有效信号、场同步有效信号以及视频图像I CD文件判断视频图像的完整性。
进一步地，上述步骤S2中，获取视频图像数据的同步模式控制信号的方法为：识别视频图像I CD文件，获取同步模式控制信号，同步模式控制信号包括行同步模式控制信号或场同步模式控制信号。
进一步地，上述步骤S3中，基于同步模式控制信号，存储视频图像数据至缓冲区，并获取时序控制模式，包括：
按照行同步模式控制信号，将视频图像数据存储在行缓冲区；
或按照场同步模式控制信号，将视频图像数据存储在帧缓冲区。
进一步地，上述步骤S4中，依据时序控制模式、同步信号和视频图像I CD文件，获取并上报发送时序控制信息，包括：
依据行同步模式控制信号、行同步有效信号和视频图像I CD文件，获取行时序控制信息，上报行时序控制信息；
或依据场同步模式控制信号、场同步有效信号和视频图像I CD文件，获取场时序控制信息，上报场时序控制信息。
更进一步地，上述步骤S4中，还包括对行时序控制信息进行校准，并上报校准结果。
以下通过对将“高度为A+B+C行，有效图像区域为B行，上方垂直消隐区为A行，下方垂直消隐区为C行；图像宽度为D列，有效图像区域宽度为d列，图像扫描方向为从左到右，从上到下”的视频图像输出给光纤通道为例，对本发明上述基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法进行说明：
视频数据接收单元1采集视频图像信号，基于“行同步有效信号”、“场同步有效信号”以及I CD文件实现图像数据的完整性判断与接收，并将获得的视频数据按照“同步模式”存储在对应的帧缓冲区或行缓冲区中。
视频数据接收规则如下：1)当接收到“场同步有效信号”时开始新的整幅图像数据的采集与接收处理；2)当接收到“行同步有效信号”时开始整行有效图像数据的采集与接收处理，并开始计数，定义行计数累计值为M行；3)若在采集到有效图像数据的前A行图像扫描时间内，未接收到“场同步有效信号”，即获得“场同步无效信号”，则该图像数据不完整，不接收该图像数据，直至接收到下一个“场同步有效信号”；4)结合I CD值对行数据接收进行判断，若行计数累计值M大于有效图像区域B，则图像数据超长，停止行图像数据的继续接收，直至接收到下一个“场同步有效信号”；5)当接收到“按帧同步有效信号”时，将接收到的前、后2个整幅视频图像数据依次存入帧缓冲区A和帧缓冲区B，缓冲区大小为整幅视频图像大小，即B行×d列有效图像的大小；6)当接收到“按行同步有效信号”时，将接收到的整行视频图像数据依次存入位于帧缓冲区A中的行缓冲区当中，行缓冲区个数至少为2个，缓冲区数量定义为N_buf，缓冲区大小为整行视频图像的大小。
帧同步时序控制单元8基于“场同步有效信号”以及I CD文件定义产生发送时序控制信息，将发送时序控制信息发送给发送控制单元5，控制待传输至光纤链路的数据帧发送时序，同时实现故障检测与上报功能。
当接收到“按帧同步有效信号”时，进入“按帧同步”模式，帧同步时序控制单元8有效工作，时序控制规则如下：1)当接收到“场同步有效信号”时向发送控制单元5发送“整帧图像发送有效信号”，此时刻启动整帧图像数据发送；2)按照I CD文件的定义，等待A行图像数据扫描时间T_A，当当前等待时间小于T_A时向发送控制单元5发送“消隐区等待有效信号”，当当前等待时间等于T_A时向发送控制单元5发送“首行图像发送有效信号”，此时刻启动第一行图像数据发送；3)此后按照I CD文件的定义，每等待整行(即D个像素点)数据扫描时间，向发送控制单元5发送“中间行图像发送有效信号”，总共发送次数为B-2次；4)在发送第B-2次“中间行图像发送有效信号”后，等待整行(即D个像素点)数据扫描时间，向发送控制单元5发送“末行图像发送有效信号”，此时刻启动最后一行图像数据发送；5)按照I CD文件的定义，等待C行数据扫描时间T_C，当当前等待时间小于T_C时向发送控制单元5发送“消隐区等待有效信号”，当再次接收到“场同步有效信号”时返回步骤1)进行下一个图像的接收；6)当检测到相邻两次的“场同步有效信号”间隔与I CD文件定义不一致时，则图像接收异常，停止接收并向故障记录单元11上报“场同步时间间隔故障信息”。，
同时，行同步时序校准单元10基于“行同步有效信号”、“场同步有效信号”对行同步时序控制单元9进行校准。当接收到“场同步有效信号”时记录当前时刻为T_V，随后当接收到B的第一个“行同步有效信号”时记录当前时刻为T_H，计算两者差值△T＝T_H-T_V，并将△T值传递给行同步时序控制单元9。
行同步时序控制单元9基于“行同步有效信号”、“场同步有效信号”以及I CD文件控制待传输至光纤链路的数据帧发送时序，同时通过行同步时序校准单元10对同步信息进行校准，将发送时序控制信息上报发送控制单元5，同时实现故障检测与上报功能。当接收到“按行同步有效信号”时，进入“按行同步”模式，行同步时序控制单元9有效工作。
行同步时序控制单元9的时序控制规则如下：1)当接收到“场同步有效信号”时,等待N_buf行图像数据扫描时间T_buf,向发送控制单元5发送“整帧图像发送有效信号”，此时刻启动整帧图像数据发送；2)按照I CD文件的定义，在发送“整帧图像发送有效信号”后的(△T-T_buf)时刻向发送控制单元5发送“首行图像发送有效信号”，此时刻启动第一行图像数据发送，在(△T-T_buf)时间内向发送控制单元5发送“消隐区等待有效信号”；记录一行图像数据扫描时间为T_h1,当等待时间大于(△T-T_buf+T_h1)且未接收到“行同步有效信号”时向故障记录单元11上报“行同步首行采样故障信息”；3)此后按照I CD文件的定义，每等待整行(即D个像素点)数据扫描时间，向发送控制单元5发送“中间行图像发送有效信号”，总共发送次数为B-2次；4)在发送第B-2次“中间行图像发送有效信号”后，等待整行(即D个像素点)数据扫描时间，向发送控制单元5发送“末行图像发送有效信号”，此时刻启动最后一行图像数据发送；5)按照I CD文件的定义，等待C行数据扫描时间T_C，当当前等待时间小于T_C时向发送控制单元5发送“消隐区等待有效信号”，当接收到“场同步有效信号”时返回步骤1)；6)当检测到“场同步有效信号”和“行同步有效信号”间隔与I CD文件定义不一致时，向故障记录单元11上报“场同步时间间隔故障信息”和“行同步时间间隔故障信息”。
故障记录单元11用于记录帧同步时序控制单元8上报的“场同步时间间隔故障信息”以及行同步时序控制单元9上报的“行同步首行采样故障信息”、“场同步时间间隔故障信息”与“行同步时间间隔故障信息”。
成帧处理单元4按照同步模式及I CD定义从相应帧缓冲区或行缓冲区中读取视频数据信息，组织生成发送至光纤链路的数据帧并提交给发送控制单元5。在“按帧同步”模式下，成帧处理单元根据I CD定义的分帧个数N_frame,依次从“帧缓冲区A”或“帧缓冲区B”中读取图像整行数据信息，按照N_frame份等分并进行组帧操作，将数据帧提交给发送控制单元”。在“按行同步”模式下，成帧处理单元根据I CD定义的分帧个数N_frame,依次从“行缓冲区”中读取图像整行数据信息，按照N_frame份等分并进行组帧操作，将数据帧提交给发送控制单元5。
发送控制单元5接收行同步时序控制单元9或帧同步时序控制单元8上报的发送时序控制信息，将成帧处理单元4提交的数据帧按照时序控制要求发送至光纤链路。
发送控制单元5数字视频发送规则如下：1)当接收到“整帧图像发送有效信号”时，发送控制单元5向光纤链路发送数字视频首帧，内容包括图像格式定义、辅助数据定义等，标识了图像的基本信息；2)当接收到“消隐区等待有效信号”时，发送控制单元5向光纤链路发送I d l e原语信号，用于维持光纤链路的同步状态；3)当接收到B的“首行图像发送有效信号”时，发送控制单元5从成帧处理单元4提取首行数据帧并发送至光纤链路，首行数据帧使用SOF i帧定界符标识，当分帧个数N_frame大于1时，在每个数据帧中间至少插入6个I dl e原语信号；4)当接收到“中间行图像发送有效信号”时，发送控制单元5从成帧处理单元4依次提取B-2个中间行数据帧并发送至光纤链路，中间行数据帧使用SOFn帧定界符标识，当分帧个数N_frame大于1时，在每个数据帧中间至少插入6个I d l e原语信号；5)当接收到“末行图像发送有效信号”时，发送控制单元5从成帧处理单元4提取最后一行数据帧并发送至光纤链路，最后一行数据帧使用EOFt帧定界符标识，当分帧个数N_frame大于1时，在每个数据帧中间至少插入6个I d l e原语信号；6)当接收到“整帧图像发送有效信号”时，返回步骤1)。
本发明设计的数字视频传输时序控制方法，是光纤通道数字视频传输核心功能，可以实现将各种平台、各种设备中的视频图像数据发送至光纤链路。第一方面具有复用性强的优点，实现时序控制方法的数字视频传输控制电路的功能结构清晰，易于硬件逻辑实现；第二方面具有适配性强的优点，可以支持各种分辨率下视频图像的处理与传输；第三方面具有配置灵活的优点，依据I CD文件可以进行灵活配置，进而实现“按帧同步”或“按行同步”方式进行数据传输。
此外，本具体实施方式还公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法。
本具体实施方式还公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行上述基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、检测视频图像的同步信号，判断视频图像完整性，包括：S11、接收视频图像信号，检测视频图像的行起始时刻的行同步信号，若检测到行同步信号，则输出行同步有效信号；接收视频图像信号，检测视频图像的帧起始时刻的场同步信号，若检测到场同步信号，则输出场同步有效信号；S12、若输出行同步有效信号和场同步有效信号，则基于行同步有效信号、场同步有效信号以及视频图像I CD文件判断视频图像的完整性；
S2、获取视频图像数据的同步模式控制信号，包括：识别视频图像I CD文件，获取同步模式控制信号，同步模式控制信号包括行同步模式控制信号或场同步模式控制信号；
S3、基于同步模式控制信号，存储视频图像数据至缓冲区，并获取时序控制模式；
S4、依据时序控制模式、同步信号和视频图像I CD文件，获取并上报发送时序控制信息，包括：依据行同步模式控制信号、行同步有效信号和视频图像I CD文件，获取行时序控制信息，上报行时序控制信息；或依据场同步模式控制信号、场同步有效信号和视频图像ICD文件，获取场时序控制信息，上报场时序控制信息；
S5、基于同步模式控制信号和视频图像I CD文件，从缓冲区中读取视频数据信息形成数据帧；
S6、依据发送时序控制信息，将数据帧输出至光纤链路。
2.根据权利要求1所述的基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法，其特征在于，步骤S3中，基于同步模式控制信号，存储视频图像数据至缓冲区，并获取时序控制模式，包括：
按照行同步模式控制信号，将视频图像数据存储在行缓冲区；
或按照场同步模式控制信号，将视频图像数据存储在帧缓冲区。
3.根据权利要求1所述的基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法，其特征在于，步骤S4中，还包括对行时序控制信息进行校准，并上报校准结果。
4.根据权利要求1所述的基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法，其特征在于，基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法还包括设计适用于数字视频传输时序控制方法的数字视频传输控制电路；
所述数字视频传输控制电路包括视频数据接收单元、同步信号检测单元、ICD文件识别单元、同步模式控制单元、存储单元、同步时序控制单元、成帧处理单元、发送控制单元。
5.根据权利要求4所述的基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法，其特征在于，所述同步信号检测单元包括场同步信号检测单元、行同步信号检测单元，所述同步时序控制单元包括帧同步时序控制单元、行同步时序控制单元。
6.根据权利要求5所述的基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法，其特征在于，所述数字视频传输控制电路还包括行同步时序校准单元，所述行同步时序校准单元与所述行同步时序控制单元连接，用于对所述行同步时序控制单元输出的行时序控制信息进行校准。
7.根据权利要求4所述的基于光纤通道的数字视频传输时序控制方法，其特征在于，所述数字视频传输控制电路还包括故障记录单元，所述故障记录单元与所述同步时序控制单元连接，用于记录所述同步时序控制单元输出的故障信息。
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