CN220511156U - 一种视频采集及显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种视频采集及显示装置，包括视频源、音频源、视频接口转换模块、视频格式自适应识别模块、视频处理模块、音频处理模块、系统控制模块、数据传输模块、音视频压缩模块、显示模块和OSD时间显示，所述视频接口转接模块主要是完成DVI/HDMI/VGA接口转换为DVP视频数据接口，所述视频格式自动识别功能模块和视频处理模块均有FPGA芯片完成，所述的音频采集模块主要包括音频格式转换、处理及采集功能，其中视频压缩编码模块及系统控制模块由Hi3516A芯片完成。本实用新型属于图像传输技术及视频采集显示，具体是提供了一种实现低成本、多应用场景、自适应、编解码参数可控、支持多种视频格式和视频接口的视频采集及显示装置。

Description

一种视频采集及显示装置

技术领域

本实用新型属于图像传输技术及视频采集显示，具体是指一种视频采集及显示装置。

背景技术

自视频传输通信及视频采集技术发展以来，很多领域都会涉及到视频数据的采集和传输。例如汽车电子、监控、医疗、教育等多个领域。但不同的领域对视频传输或者采集需求不一样。有的领域对视频源接口和格式有要求，有的领域对视频压缩编解码的质量有要求，有的对传输距离等有要求。但是同一个领域一旦确定了方案，当需求发生变化时，或者针对不同的应用需求，就需要多套设备，安装不方便等。并且目前存在的视频采集及显示技术，很多只是视频数据的单向传输和显示。用户不能控制编码参数等，灵活性不高。并且针对视频源，很难做到根据用户需求，让视频源自适应输出用户想接收的视频数据。因此现有的技术，灵活性较差、当需求发生变换时就要更换设备，成本较高，编解码方式比较固定，视频源适用比较单一。因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

实用新型内容

为解决上述现有难题，本实用新型提供了一种实现低成本、多应用场景、自适应、编解码参数可控、支持多种视频格式和视频接口的视频采集及显示装置。

本实用新型采取的技术方案如下：本实用新型视频采集及显示装置，包括视频源、音频源、视频接口转换模块、视频格式自适应识别模块、视频处理模块、音频处理模块、系统控制模块、数据传输模块、音视频压缩模块和显示模块，所述系统控制模块、数据传输模块、音视频压缩模块采用Hi3516A芯片，Hi3516A芯片作为系统的SOC芯片，主要是完成视频编解码、系统控制、数据传输协议实现等，所述视频格式自适应识别模块、视频处理模块、音频处理模块采用FPGA芯片，所述视频接口转换模块分别与视频源、音频源、FPGA芯片连接，所述视频源、音频源、视频接口转换模块、FPGA芯片分别与Hi3516A芯片连接，经过FPGA芯片处理的音视频数据会传输给音视频压缩模块。

所述视频源为能产生不同分辨率不同数据格式及视频接口的视频产生设备，该设备为固定视频格式视频源，或是读取本设备的EDID存储列表自适应产生所需求的多功能视频源，且该视频源为HDMI/DVI/VGA接口。

所述视频源是视频和音频同步数据或音视频分开数据，其中视频源主要为HDMI视频源、DVI视频源和VGA视频源，即支持HDMI/DVI/VGA数据接口，并且支持1920x1080、1600x1200(兼容162Mhz和128Mhz)，1280x720，1024x768等分辨率，并且实现分辨率的自适应，所述视频源与视频接口转换模块连接。

所述音频源为视频数据一路同步的音频数据或者分开独立采集的音频，所述音频源与音频处理模块连接，将采集压缩的音频数据包穿插在视频数据消隐区进行传送。

所述视频接口转换模块采用接口转换芯片，完成将HDMI/DVI/VGA数据接口转换成DVP数据接口，然后输入到下一级FPGA芯片中进行视频处理，采用视频接口转换模块，一是为了兼容多种视频接口，二是统一转换成DVP视频数据并且发送给FPGA芯片，以便在FPGA芯片中进行编程，对视频做需要的视频处理，该模块很大程度上增强了系统的灵活性和可扩展性，可以对不同的应用在硬件不变的情况下，通过编程FPGA芯片达到所需的应用需求，其中视频处理模块在FPGA芯片中完成，主要包括视频格式自适应识别、视频上下采样、滤波等基本操作，该模块对视频质量提高也起到了很大的推进作用，并且还可结合后面编解码需求对不同的视频源做不同的视频处理。

进一步地，所述视频格式自适应识别模块主要包括两个功能，其一是会根据项目需求针对可以自适应产生所需求视频格式的视频源连接处设置EDID，视频源在输出视频时会先访问EDID，根据EDID列表中视频格式的优先顺序产生满足要求的视频，其二是针对不能自适应产生所需视频格式的视频源，FPGA芯片会自适应识别视频源分辨率及帧率，然后通过视频处理转换成用户需求的视频格式。

进一步地，所述视频处理模块主要包括视频格式转换，即上下采样、滤波等处理，将不符合用户需求的视频格式转换成用户需要显示的视频格式，各模块处理参数可通过系统控制模块进行配置，该模块使用FPGA芯片完成，灵活性高、可根据不同的应用场景及应用需求增加或者减少处理模块。

进一步地，所述音视频压缩模块兼容H.264和H.265两种编码标准，用户可根据需求在视频显示端进行需求设置，其中压缩分辨率支持多种格式，主要包括1920x1080、1600x1200(兼容162Mhz和128Mhz)，1280x720、1024x768等，码流支持CBR和VBR两种模式设置，实现双码流输出，其中压缩参数时进行关键帧间隔、压缩倍数设置，并且输出码流用户可选择CBR以及VBR两种码流或者根据需求选择一种输出，输出码流的范围在1-16Mbps，用户可以通过更改码流范围，设备自动控制设置编码参数，满足需求。

进一步地，所述数据传输模块采用RTSP协议进行数据交互和传输，最高支持千兆网络，可以实现显示设备视频终端中断重连、采集暂定功能。

进一步地，所述系统控制模块是由Hi3516A作为系统的头脑进行控制所有设备的启动等，其中控制主要包括复位、启动、参数设置的控制，整个控制流程是：首先，系统启动后会复位系统的各个外设及硬件设备芯片，然后根据显示端设置的编码参数以及显示分辨率参数，SOC芯片会通过设置的参数分别向相应的硬件设备和外设通过I2C接口协议配置其相应的寄存器，最后等配置完成，系统启动所有工作，并且中端用户可根据需求中断视频采集和传输。

进一步地，所述视频处理模块内设有OSD时间设置模块，使用户设置时间显示的位置、字体、颜色、大小。

采用上述结构本实用新型取得的有益效果如下：本方案提出的视频采集及显示装置，采用视频接口转换模块以及自适应视频格式识别模块，可以灵活适配多种视频源和多种视频格式。使得设备应用范围更广、灵活性更高。并且该装置支持H.264和H.265两种编码方案，并且用户还可以根据需求设置编码参数，可以应用在大多数的视频采集和传输场景中，比如在安防、汽车电子、海洋监控、森林防火监控、医疗、教育等领域。该装置传输支持RTSP协议，稳定性相对较高并且延时也较低，用户还可以双向传输参数设置数据，具有很好的用户交互功能。采用了FPGA芯片实现，具有较好的维护性、可升级性以及扩展性。这不但大大缩短了设备成本还会使得安装维护等更简便，对视频采集及显示领域的发展起到了积极的推动作用。

附图说明

图1为本实用新型的功能模块图；

图2为本实用新型模块连接图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本方案提出的视频采集及显示装置，包括视频源、音频源、视频接口转换模块、视频格式自适应识别模块、视频处理模块、音频处理模块、系统控制模块、数据传输模块、音视频压缩模块、显示模块和OSD时间显示。

本实施例中，视频源接口兼容HDMI、VGA以及DVI接口，采用J30J37ZK的座子连接视频源，并且对于可以输出多种格式的视频源，其可以访问EDIDEEPROM，该EDIDEEPROM按照用户需求优先级排列的视频分辨率列表。本实施例中，存储EDID的EEPROM采用24LCS22A。

本实施例中，视频接口转换功能是通过转换芯片实现。主要是将HDMI/DVI及VGA接口视频数据转换成DVP数据。其中DVP数据为36位数据，支持RGB、YUV等格式视频，最高支持12bit深度的视频数据格式。该转换芯片位ADV7604，并且支持HS/VS/DE外同步视频数据以及EAV/SAV内同步视频数据格式。

本实施例中，视频处理模块是在FPGA芯片中实现的，并且和视频接口转换芯片ADV7604连接。其中FPGA芯片中主要包括视频格式自适应识别、视频上下采样、滤波等基本操作。该模块对视频质量提高也起到了很大的推进作用，并且还可结合后面编解码需求对不同的视频源做不同的视频处理。本实施例中实用的FPGA芯片为Spartan6-XC6SLX16CSG225。其中由于视频处理需求，FPGA芯片外接DDR2存储，其型号为MT47H32M8BP-3-1T。FPGA芯片连接的FLASH芯片主要是烧写FPGA芯片程序用的，型号为W25Q80。

本实施例中，最核心的控制即为SOC芯片，该芯片主要完成视频编码、系统控制、传输视频数据等。本实施例中，采用海思的Hi3516A芯片实现。可支持H.264/H.265两种编码标准，支持CBR和VBR两种码流控制，其中用户可以根据需求选择输出两种码流或者两者选其一进行输出，并且外接两片DDR3用来存储视频。

本实施例中，视频码流的传输采用RTSP协议。其中网络部分物理层协议转换采用LAN8820芯片实现。最高支持千兆网传输，向下兼容百兆、十兆网速。本实施例中，用户终端对视频编码参数的控制及视频格式的设置数据通路为，数据通过终端设备通过图2中的RX传输，经过解码到达Hi3516A，Hi3516A解析得到控制及配置参数，对相应设备芯片进行配置。

综上所述，本实用新型提供一种视频采集及显示设备。采用视频接口转换模块以及自适应视频格式识别模块，可以灵活适配多种视频源和多种视频格式。使得设备应用范围更广、灵活性更高。并且该装置支持H.264和H.265两种编码方案，并且用户还可以根据需求设置编码参数，可以应用在大多数的视频采集和传输场景中，比如在安防、汽车电子、海洋监控、森林防火监控、医疗、教育等领域。该装置传输支持RTSP协议，稳定性相对较高并且延时也较低，用户还可以双向传输参数设置数据，具有很好的用户交互功能。该方案由于视频转换和视频处理模块采用了FPGA芯片实现，具有较好的维护性、可升级性以及扩展性。这不但大大缩短了设备成本还会使得安装维护等更简便，对视频采集及显示领域的发展起到了积极的推动作用。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种视频采集及显示装置，其特征在于：包括视频源、音频源、视频接口转换模块、视频格式自适应识别模块、视频处理模块、音频处理模块、系统控制模块、数据传输模块、音视频压缩模块和显示模块，所述系统控制模块、数据传输模块、音视频压缩模块采用Hi3516A芯片，所述视频格式自适应识别模块、视频处理模块、音频处理模块采用FPGA芯片，所述视频接口转换模块分别与视频源、音频源、FPGA芯片连接，所述视频源、音频源、视频接口转换模块、FPGA芯片分别与Hi3516A芯片连接。

2.根据权利要求1所述的一种视频采集及显示装置，其特征在于：所述视频源为能产生不同分辨率不同数据格式及视频接口的视频产生设备，所述视频源是视频和音频同步数据或音视频分开数据，视频源主要为HDMI视频源、DVI视频源和VGA视频源，所述视频源与视频接口转换模块连接。

3.根据权利要求1所述的一种视频采集及显示装置，其特征在于：所述音频源为视频数据一路同步的音频数据或者分开独立采集的音频，所述音频源与音频处理模块连接。

4.根据权利要求1所述的一种视频采集及显示装置，其特征在于：所述视频接口转换模块采用接口转换芯片，所述视频接口转换模块与FPGA芯片连接。

5.根据权利要求1所述的一种视频采集及显示装置，其特征在于：所述音视频压缩模块兼容H.264和H.265两种编码标准，压缩帧率最高支持1920x1080@60fps，码流支持CBR和VBR两种模式设置，实现双码流输出，其中压缩参数时进行关键帧间隔、压缩倍数设置，输出码流范围在1-16Mbps。

6.根据权利要求1所述的一种视频采集及显示装置，其特征在于：所述数据传输模块采用RTSP协议进行数据交互和传输，最高支持千兆网络，实现显示设备视频终端中断重连、采集暂定的功能。

7.根据权利要求1所述的一种视频采集及显示装置，其特征在于：所述视频处理模块内设有OSD时间设置模块，使用户设置时间显示的位置、字体、颜色、大小。