ES2321211T3 - Detector de congelacion de imagen. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para identificar una situación de congelación de imagen en una pantalla, comprendiendo el procedimiento: - añadir una firma electrónica en una señal alimentada a la pantalla para inducir a un grupo seleccionado de píxeles en una ubicación específica del panel de pantalla a cambiar su apariencia física, - detectar si la firma electrónica está presente en la pantalla, descodificando automáticamente una señal de salida de un fotodiodo colocado en la ubicación específica del panel de pantalla; y - activar una unidad de advertencia si la firma electrónica está ausente.
Description
Detector de congelación de imagen.
La presente invención se refiere a pantallas que
contienen una pluralidad de píxeles. Más particularmente, la
invención se refiere a un sistema y procedimiento para detectar si
este tipo de pantalla falla al actualizar los datos de imagen
enviados a la misma.
En la actualidad, la mayoría de los barcos usan
mapas electrónicos, radares y otros tipos de instrumentos
electrónicos con algún tipo de pantalla o monitor para presentar
información. En sistemas críticos existen requisitos para un
sistema de copia de seguridad independiente en el caso de que una
unidad falle. Para una pantalla esto normalmente significa que la
tripulación puede ver la misma información en una pantalla
diferente.
Este sistema funciona bien siempre que la
tripulación sea consciente del hecho de que una pantalla ha fallado
y no está actualizándose con nueva información.
Es posible saber cuándo una pantalla basada en
CRT (tubo de rayos catódicos) falla, porque el CRT o bien se
volverá negro o terminará con un único punto blanco intenso. Estos
casos pueden detectarse fácilmente mirando la pantalla.
Las nuevas pantallas como las de TFT (transistor
de película delgada) se usan en equipos electrónicos desde hace
varios años, y actualmente están sustituyendo a las pantallas de
CRT. Las pantallas de TFT son un tipo pantallas de LCD (pantalla de
cristal líquido).
La cadena de señal de una pantalla o monitor de
TFT utiliza diferentes tipos de componentes de hardware que pueden
contener todos algún tipo de memoria. Normalmente la fuente de
vídeo, multiplexor de vídeo, panel y controlador de pantalla todos
pueden contener o contienen memoria. El problema es que si hay un
error de hardware o software en cualquiera de estas unidades, los
datos de imagen permanecerán en la memoria. Esto puede hacer que la
imagen en la pantalla se congele, es decir la imagen parece estar
bien, pero no está actualizándose.
La tripulación de un barco puede tardar entre
segundos y minutos en darse cuenta de que la información de la
pantalla no se ha actualizado. Esto significa que la tripulación ha
estado usando información obsoleta durante algún tiempo, y esto a
su vez puede causar un problema grave. Si, por ejemplo, un monitor
de TFT visualiza un mapa con una posición dinámica y actualizada
del barco, basándose en radar o GPS, el barco puede haberse movido
una gran distancia y podría estar en una trayectoria de colisión o
más cerca de la tierra de lo planeado antes de poder controlar la
situación. El riesgo es obvio.
El documento US 2003/0076370 describe cómo poner
claramente de manifiesto que una imagen de una situación de tráfico
está parcialmente congelada, modificando de manera continua el
brillo o color del fondo de la pantalla, si una señal de control
correspondiente está presente. Además, describe que el
reconocimiento de un error de formación de imagen puede llevarse a
cabo, por ejemplo, grabando la imagen de la pantalla con una cámara
de vídeo y a continuación sometiéndola a un sistema de
reconocimiento de imagen.
Existen diferentes tipos de temporizadores perro
guardián (watch dog timer) que se explican a
continuación.
El software tiene tendencia a fallar de vez en
cuando. Esto normalmente sucede debido a errores de programación,
ruido en señales u otros factores. Un modo estándar de proteger la
integridad de un sistema es usar temporizadores perro guardián
usando hardware adicional y dejar que el software active este
hardware a intervalos regulares. Si el hardware no se activa a su
debido tiempo, algún tipo de acción restaurará la integridad del
sistema. Esto normalmente se realiza o bien activando una IRQ
(solicitud de interrupción) o bien reiniciando el sistema.
La intención de esta técnica es solucionar el
problema entre manos y no avisar al usuario. Para los ordenadores
ordinarios normalmente no hay otra alternativa más que reiniciar. En
tales casos normalmente el usuario tardará algo de tiempo en
detectar el evento. Este procedimiento solo funcionaría en una única
unidad en la cadena de señal, y normalmente se usa en la fuente de
vídeo y en algunos controladores de pantalla.
La presente invención superará las limitaciones
de las soluciones existentes proporcionando un procedimiento y
sistema que puede proteger toda la cadena de señal. Si se implementa
una firma electrónica, es decir una señal electrónica variable
controlada, en la fuente de vídeo, a continuación todos los
elementos desde la generación de la imagen hasta la pantalla
estarán protegidos. No se conoce otro procedimiento o sistema
similar.
La invención, por tanto, describe un
procedimiento y sistema novedosos que pueden detectar una imagen
congelada independientemente de dónde se produce el error en la
cadena de señal.
En muchas aplicaciones, se prefiere una
combinación de temporizadores perro guardián y un sistema según la
presente invención. Los temporizadores perro guardián tratarán de
mantener máximo tiempo de actividad del sistema, mientras que el
detector de congelación de imagen puede avisar o reinicializar la
pantalla, o los diferentes dispositivos en la cadena de señal hasta
la pantalla, en el caso de una imagen congelada.
La presente invención describe un procedimiento
y sistema para identificar una situación de congelación de imagen
en una pantalla tal como se expone en las reivindicaciones
adjuntas.
La invención se describirá a continuación en
detalle haciendo referencia a los dibujos en los que:
La figura 1 muestra una configuración de vídeo
típica, y
La figura 2 muestra un grupo definido de píxeles
que puede usarse para envío y detección de firmas.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 muestra una configuración de vídeo
típica para una pantalla de TFT que puede usarse en un puente de
barco.
En sistemas modernos, la fuente 1 de vídeo
normalmente es un ordenador más o menos convencional que ejecuta
una aplicación dedicada, como un mapa o radar. El formato de la
fuente de vídeo no es relevante para la presente invención, pero
estándares industriales actuales son vídeo compuesto, vídeo por
componentes, S-Video, VGA y DVI. Los demás bloques
mostrados en la figura pueden usar o no formatos de vídeo
diferentes.
En sistemas más grandes a menudo es necesario
ver la misma imagen en varias pantallas. Al mismo tiempo puede ser
necesario seleccionar qué imagen visualizar en cada pantalla. El
multiplexor de vídeo y bloque 2 de memorias intermedias se añade
para mostrar esto.
En la generación de pantallas actual, el
controlador 3 de pantalla es el primer bloque en el que entra la
señal de vídeo. El controlador 3 de pantalla es responsable del
ajuste a escala de vídeo y de la adopción de la señal de vídeo a
las características de la pantalla de TFT. En futuras generaciones
de pantalla, esta unidad puede eliminarse en parte o completamente.
Esto se debe al hecho de que es posible eliminar la necesidad de
adopción de señal en DVI, y en su lugar usar una señal de vídeo ya
adoptada para la fuente.
El panel 4 de pantalla es el dispositivo que
visualiza una imagen a un usuario 5. Normalmente comprende una
fuente de iluminación de fondo y un sistema que permite la
visualización de muchos puntos de diferentes colores. Normalmente,
un TFT consiste en una fuente de luz, un conjunto de filtros de
color y un dispositivo que deja o no deja pasar la luz. Una
pantalla basada en LED tendrá normalmente una fuente de luz para
cada color en cada píxel.
La configuración detallada mostrada en la figura
1 no es directamente relevante para la invención, pero facilita una
comprensión de los problemas de la tecnología actual y las mejoras
que pueden realizarse.
La solución al problema es añadir lógica para
detectar si se ha producido congelación de imagen y a continuación
llevar a cabo una acción apropiada. La siguiente descripción
describe el procedimiento de la invención para detectar una
situación de congelación de imagen.
La manera de gestionar una congelación de imagen
es muy específica de la aplicación. Ejemplos de gestión son enviar
un SMS, mensaje de voz, correo, tono de alarma, luces de alarma,
registro de ordenador, apagar parte de o toda la pantalla, por
ejemplo la pantalla se pone negra o blanca en caso de problemas, o
cualquier otro medio apropiado para gestionar la situación.
Asimismo, es factible reiniciar total o parcialmente el sistema.
Si la imagen se congela no habrá actualizaciones
en la imagen. Si se añade una firma variable a la señal de vídeo se
perderá si la imagen se congela. Este evento puede detectarse.
Hay varios modos de añadir y detectar la firma,
pero el principio básico para realizarlo es el mismo para todas las
soluciones.
El mejor lugar para añadir una firma es en la
primera ubicación de la cadena de señal, que es la fuente de vídeo.
Esto proporcionará protección a toda la cadena de señal desde el
ordenador hasta los píxeles en la pantalla. La firma puede añadirse
sin embargo en cualquier ubicación en la cadena de señal, pero
entonces sólo protegerá parte de la misma.
La detección de la firma en el flujo de señal de
imagen puede realizarse de dos maneras.
\newpage
Un procedimiento es buscar la firma detectando
cómo hace que se actualicen uno o más píxeles. Esta detección puede
realizarse detectando un campo eléctrico, campo magnético o mediante
alguna forma de conexión directa al píxel.
La firma puede extenderse a píxeles con
diferentes ubicaciones en la imagen. Entonces es difícil para el ojo
detectar que el color o la luz en estos píxeles están modulados.
Una firma puede añadirse por tanto sin limitar el tamaño o perturbar
la imagen que va a visualizarse.
Puede aplicarse asimismo una firma electrónica
oculta en la imagen usando tecnología esteganográfica.
Si la firma aparece según un patrón
predeterminado, puede concluirse que la pantalla se actualiza y que
todo funciona bien. Si este no es el caso, puede activarse una
alarma.
La ventaja de este procedimiento es que no tiene
que usar dispositivos adicionales como detectores ópticos. El
procedimiento de detección es, sin embargo, relativamente complejo y
es mejor que lo haga el fabricante del panel de pantalla, puesto
que el mejor lugar para colocar la electrónica y la lógica es sobre
el propio panel de pantalla, o dentro del panel de pantalla.
Otro procedimiento que es más sencillo de poner
en práctica en bajos volúmenes es usar un bloque de píxeles
ubicados próximos entre sí.
La figura 2 muestra cómo puede usarse un grupo
de píxeles definido para detectar una imagen congelada en una
pantalla detectando una firma con parámetros físicos cambiantes.
Estos parámetros pueden por ejemplo ser intensidad, posición o
color. Puede entonces colocarse un detector óptico en la ubicación
pertinente del panel de pantalla y descodificar la señal de salida
del detector. Si el detector detecta que falta la firma, puede
activarse una alarma.
Pueden preverse algunos inconvenientes usando el
segundo procedimiento descrito anteriormente. Muchas aplicaciones
requieren hacer funcionar pantallas en la oscuridad casi completa,
por ejemplo puentes de barco y aviones. Esto normalmente se
resuelve permitiendo que la luz de la pantalla se reduzca a completa
oscuridad. Pero el detector requerirá al menos de algo de luz para
funcionar. Esto puede resolverse a su vez detectando que hay
asimismo poca luz y deshabilitando la lógica de detección si se
produce la situación. La desactivación de la lógica de detección
debe indicarse de alguna manera.
Basándose en lo expresado anteriormente, se
entiende que el primer procedimiento es el procedimiento preferido.
A continuación, se describen cuatro ejemplos para poner en práctica
la detección de congelación.
\vskip1.000000\baselineskip
Si la iluminación de fondo de la pantalla es
estable (siempre encendida o similar), es bastante sencillo
implementar el procedimiento de la invención. El mejor modo de
hacerlo es añadir la firma en el generador de vídeo y a
continuación usar un dispositivo de fotodetección frente a la
pantalla para detectar esta firma. En su forma más sencilla la
firma puede ser un pequeño bloque de píxeles que cambia de negro a
blanco con un intervalo regular. Siempre que el sensor detecte este
patrón cambiante todo va bien y el sistema de vídeo está funcionando
según lo esperado. Si el patrón falta entonces hay un problema y
puede activarse una alarma.
Si es necesario el funcionamiento en condiciones
de poca luz podría no haber suficiente luz para realizar la
detección, y puede ser necesaria iluminación adicional. Esto puede
resolverse usando una fuente de luz y detector adicionales que
funcionen fuera del intervalo de color visible. En la práctica esto
significaría usar una fuente y un detector de de luz infrarroja o
ultravioleta. Aparte de esto la configuración es similar.
La figura 2 muestra un ejemplo de esta
ejecución. Una aplicación práctica de la configuración es dejar que
un cuadrado de 16 píxeles en la esquina inferior derecha cambie de
negro a blanco a 10 Hz. Un fotodiodo puede entonces situarse sobre
esta área de la pantalla. La señal resultante será estable y fácil
de leer e interpretar. 10 Hz es una frecuencia lo suficientemente
baja para pasar por cualquier motor de ajuste a escala. La posición
del bloque píxeles y la posición del sensor están marcadas en la
figura 2 con A.
\vskip1.000000\baselineskip
Puede usarse también un patrón de prueba que
cambia entre dos colores, y un fotodetector que identifica el color
específico mostrado en la pantalla. Si el patrón de prueba cambia
del color A al color B en un patrón predeterminado entonces todo va
bien, si no puede activarse una alarma.
Si es necesario el funcionamiento en oscuridad
completa entonces es posible desactivar la lógica de detección
cuando es imposible detectar los colores. Esto indicará entonces que
la luz es insuficiente para hacer funcionar esta lógica.
Una variante de este procedimiento es usar dos o
más ubicaciones en la pantalla que presentan un patrón cambiante.
Puede usarse un fotodetector para cada ubicación.
Un problema de realizar un detector de
congelación de imagen es que en alguna aplicación es necesario usar
la pantalla tanto con luz diurna como en oscuridad casi completa.
Esto significa que la luz vista por la lógica de congelación de
imagen variará considerablemente. Tal como se observa a partir de
los dos primeros ejemplos de implementación anteriores, puede que
no haya suficiente luz para que la lógica de congelación de imagen
funcione. Tiene que detectarse este evento y debe informarse al
usuario de que la lógica de congelación de imagen no puede
funcionar apropiadamente. Esto puede realizarse apagando un LED
armado que indica que la lógica de congelación de imagen está
armada. Si este LED está apagado entonces no puede activarse ninguna
alarma. Cómo puede indicarse esto es específico de la aplicación y
no forma parte de esta descripción de invención.
Una ejecución es seleccionar un bloque de
píxeles y hacer que este bloque cambie en intensidad de luz, y
colocar un detector óptico frente a estos píxeles en la
pantalla.
La lógica de detección está realizada de modo
que puede detectar si hay luz presente (esto puede deducirse de
manera alternativa a partir de otra información), y si la luz en el
punto de prueba está cambiando con un patrón/frecuencia
específico.
Este patrón/frecuencia tiene que ser claramente
diferente de las fuentes que generan ruido. El patrón/frecuencia
debe ser igual a o inferior a la mitad de la frecuencia de
actualizaciones de imagen.
La lógica de detección puede disparar una alarma
si detecta que hay luz presente y que la luz es constante. Esta
condición indica que la imagen se ha congelado.
La lógica puede dar también una indicación si no
consigue funcionar debido a falta de luz.
Este ejemplo es independiente de la luz, pero
presenta requisitos que lo hacen difícil de fabricar. Puede ser
difícil implementarlo sin la ayuda del fabricante de panel de TFT.
El principio de funcionamiento es el siguiente:
En el panel de TFT, hay colocados varios
sensores. Estos sensores no reaccionan a la luz sino que prestan
atención a las señales eléctricas en el panel de TFT. En la práctica
prestarán atención a un campo eléctrico, un campo magnético o
estarán directamente conectados con la electrónica de píxel. Esto
podría hacerse invisible o no para el usuario. Existen hilos
conductores transparentes y podrían usarse.
La señal de vídeo se modula de modo que los
píxeles por debajo de estos sensores se estimulan de un modo
específico. Preferentemente esto puede realizarse según un
algoritmo que no perturbe la imagen presentada en la pantalla.
Aunque el uso principal de esta invención es
detectar si una pantalla usada para navegación a bordo de un barco
está actualizándose regularmente, la invención puede aplicarse
también en otras áreas en las que es vital que la información
presentada en una pantalla esté actualizada.
En los aeropuertos modernos hay muchos paneles
de información. Principalmente se usan para publicidad y para
mostrar información de vuelos. En el caso de que uno de ellos falle
es conveniente que se notifique al departamento técnico para que
pueda solucionar el problema.
La presente invención puede utilizarse asimismo
en un sistema que permita realizar la notificación de manera
automática. Esto dará una impresión profesional del aeropuerto, y
también ahorrará costes. No será necesario comprobar si los paneles
de información funcionan.
Lo mismo puede aplicarse a tickers de
bolsa y muchas otras aplicaciones similares.
Los grandes periódicos a menudo tienen pantallas
grandes con publicidad y noticias normalmente colocadas en lugares
concurridos. Si el ordenador asociado con estas pantallas se
bloquea, el panel de información puede terminar por mostrar la
famosa pantalla azul de Microsoft. Con la presente invención, puede
notificarse el problema al departamento técnico, o el ordenador
puede reiniciarse automáticamente, en lugar de tener la pantalla
azul presente durante la mayor parte del día dando a los viandantes
un motivo para reírse.
El problema con la información de un instrumento
de vuelo que no se actualiza es obvio. Este es el caso también de
otras aplicaciones específicas de seguridad en el campo químico o
nuclear.
A lo largo de la descripción de la presente
invención, la frase panel de pantalla significa una pantalla de
panel de TFT. La tecnología futura permitirá otros modos de realizar
pantallas. Varias formas de matrices de LED son especialmente
prometedoras.
El procedimiento y el sistema de la invención,
por tanto, no deben considerarse restringidos a pantallas de TFT,
sino que pueden implementarse en otros tipos de pantallas que pueden
congelar una imagen.
Claims (2)
1. Procedimiento para identificar una situación
de congelación de imagen en una pantalla, comprendiendo el
procedimiento:
- añadir una firma electrónica en una señal
alimentada a la pantalla para inducir a un grupo seleccionado de
píxeles en una ubicación específica del panel de pantalla a cambiar
su apariencia física,
- detectar si la firma electrónica está presente
en la pantalla, descodificando automáticamente una señal de salida
de un fotodiodo colocado en la ubicación específica del panel de
pantalla; y
- activar una unidad de advertencia si la firma
electrónica está ausente.
2. Sistema para identificar una situación de
congelación de imagen en una pantalla, en el que el sistema
comprende:
- unos medios para añadir una firma electrónica
en una señal alimentada a la pantalla para inducir a un grupo
seleccionado de píxeles en una ubicación específica de la pantalla a
cambiar su apariencia física,
- unos medios para detectar si la firma
electrónica está presente en la pantalla, que comprenden un
fotodiodo colocado en la ubicación específica de la pantalla, y
unos medios para realizar la descodificación automática de una
señal de salida del fotodiodo, y
- unos medios para activar una unidad de
advertencia si la firma electrónica está ausente.
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