NO321050B1 - Detektor for bildefrysing. - Google Patents

Description

Fagområde

Den foreliggende oppfinnelsen omhandler display som har et flertall av piksler. Mer spesifikt, omhandler oppfinnelsen et system og en metode for å detektere om denne type display feiler når det gjelder å oppdatere bildedata som sendes til dem.

Bakgrunn for oppfinnelsen

I dag har de fleste skip elektroniske kart, radarer og andre typer av elektroniske instrumenter med en form for display eller monitor for presentering av informasjon. På kritiske systemer er det krav om uavhengig backup system i tilfelle en enhet feiler. For en displayenhet betyr dette vanligvis at mannskap kan se på samme informasjon på et annet display.

Dette systemet fungerer bra så lenge mannskapet er klar over at displayet har feilet og ikke blir oppdatert med ny informasjon.

Det er mulig å vite når et CRT- (Cathode Ray Tube) basert display feiler, fordi CRT enten vil gå i svart eller ende opp med et enkelt skarpt hvitt punkt. Disse hendelsene kan enkelt bli detektert ved å se på displayet.

Nye displayer slik som TFT (Thin Film Transistor) har blitt brukt i elektronisk utstyr i mange år, og erstatter nå etter hvert CRT-display. TFT-display er en type LCD (Liquid Crystal Display) display.

Signalkjeden til et TFT-display eller monitorer utnytter ulike typer av hardwarekomponenter som alle kan inneholde en form for minne. Typisk kan eller vil videokilde, videomux, displaykontroller og panel alle inneholde minne. Problemet er at dersom det er en hardware- eller softwarefeil i noen av disse enhetene vil bildedata forbli i minnet. Dette kan forårsake at bildet på displayet fryser, dvs. bildet ser bra ut men ingenting blir oppdatert.

Et mannskap på et skip kan bruke fra sekunder til minutter til å oppfatte at informasjonen på skjermen ikke har blitt oppdatert. Dette betyr at mannskapet har brukt gammel informasjon over en viss tid og dette kan i sin tur forårsake alvorlige problemer. Dersom f.eks. en TFT-monitor fremviser et kart med en dynamisk og oppdatert posisjon av skipet, basert på radar eller GPS, kan skipet ha beveget seg en lang distanse og kan være på kollisjonskurs eller nærmere land enn planlagt før situasjonen kan bli kontrollert. Risikoen er opplagt.

Søkeren er ikke klar over metoder eller systemer som er i stand til å varsle et frosset display. Det kan imidlertid finnes ulike måter å sette opp "watch dog timer"

(overvåkningstidtakere) forklart under.

Software har en tendens til å krasje fra tid til annen. Dette kan vanligvis være på grunn av programmeirngsfeil, støy i signalene eller andre faktorer. En standard måte å beskytte integriteten til systemer er å bruke en watch dog timer ved å bruke tilleggshardware som lar softwaren trigge denne hardwaren ved regulære intervaller. Dersom hardwaren ikke blir trigget i rett tid, vil en form for handling gjenopprette integriteten til systemet. Dette blir vanligvis brukt enten ved å aktivere en IRQ eller å restarte systemet.

Hensikten med denne teknikken er å fikse problemet som er for hånden og ikke varsle brukeren. For ordinære datamaskiner er det vanligvis ikke andre alternativer enn å utføre en omstart. I et slikt tilfelle vil det vanligvis ta noe tid før brukeren detekterer hendelsen. Dette vil kun virke på en enkelt enhet i signalkilden, og blir for tiden brukt i videokilde og i noen displaykontrollere.

Den foreliggende oppfinnelsen overvinner begrensningene til eksisterende løsninger ved å tilveiebringe en metode og system som kan beskytte hele signalkjeden. Dersom en elektronisk signatur, dvs. kontrollert variabel elektronisk signal, blir implementert i videokilden, så vil alle elementene fra genereringen av bildet frem til displayet bli beskyttet. Ingen annen lignende metode eller systemer er kjent.

Oppfinnelsen beskriver dermed en ny metode og system som er i stand til å detektere et frosset bilde uavhengig av hvor i signalkjeden feilen opptrer.

I mange applikasjoner er watch dog timere og et system i henhold til den foreliggende oppfinnelsen foretrukket. Watch dog timere vil prøve å beholde maks opptid av systemet, mens bildefrysdetektoren kan advare eller resette skjermen eller de ulike innretningene i signalkjeden til skjermen i et tilfelle med frosset bilde.

Sammendrag av oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelsen beskriver en metode og et system for å identifisere en bildefryssituasjon på et display ved å legge til en repeterbar elektronisk signatur i signalkjeden matet til displayet, og detektere dersom den elektroniske signaturen er tilstede på displayet. Dersom den elektroniske signaturen ikke er tilstede vil en varslingsenhet bli aktivert.

Andre trekk er fremsatt i de vedlagte kravene.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i detalj med henvisning til tegningene hvor:

Fig. 1 viser et typisk videooppsett, og

Fig. 2 viser en definert gruppe med piksler som kan bli brukt for signatursending og detektering. Fig. 1 viser et typisk videooppsett for et TFT-display som kan bli brukt på en skipsbro.

I moderne systemer, er videokilden 1 vanligvis mer eller mindre en standard datamaskin som kjører en dedikert applikasjon, som et kart eller radar. Formatet til videokilden er ikke relevant i den foreliggende oppfinnelsen, men foreliggende industrielle standarder er komposittvideo, komponentvideo, S-video, VGA og DVI. Resten av blokkene som vises i figuren trenger eller trenger ikke bruke ulike videoformater.

I større systemer er det ofte nødvendig å betrakte det samme bildet på flere skjermer. Samtidig kan det være nødvendig å velge hvilket bilde som skal vises på hvert display. Videomux og buffere blokk 2 blir lagt til for å vise dette.

På foreliggende generasjon av displayer, er displaykontrolleren 3 en første blokk som videosignalet går inn i. Displaykontroller 3 er ansvarlig for videoskalering og tilpasning av videosignalet til de karakteristiske egenskapene til TFT-displayet. I fremtidsdisplaygenerasjoner kan denne enheten være delvis eller helt fjernet. Dette er på grunn av det faktum at det er mulig å eliminere behovet for signaltilpasning på DVFer, og i stedet bruke videosignal allerede tilpasset kilden.

Displaypanelet 4 er innretningen som fremviser bilder til brukeren 5. Det omfatter vanligvis en bakgrunnsbelysningskilde og et system som muliggjør fremvisning av mange punkt med ulike farger. Vanligvis vil et TFT bestå av en lyskilde, et sett med fargefiltre og en innretning som slipper eller ikke slipper gjennom lys. Et LED-basert display vil vanligvis ha én lyskilde for hver farge i hver piksel.

Det detaljerte oppsettet vist i fig. 1 er ikke direkte relevant for oppfinnelsen, men gir en forståelse av problemet med dagens teknologi og forbedringer som kan bli gjort.

Løsningen på problemet er å legge til logikk som detekterer om bildefrysning har opptrådt og deretter ta den nødvendige handling. Den følgende beskrivelsen beskriver den oppfinneriske metoden for å detektere en bildefryssituasjon.

Hvordan en skal håndtere bildefrysing er svært applikasjonsspesifikt. Eksempler på håndtering er å sende en SMS, talemelding, mail, alarmsignal, alarmlys, datamaskinlogg, slå av deler av eller hele displayet, dvs. displayet går til svart eller hvitt i tilfelle problemer, eller noen andre passende midler for å håndtere situasjonen. En full eller delvis omstart av systemet er også en mulighet.

Dersom bildet fryser vil det ikke være noen oppdateringer i bildet. Dersom et variabelt signal blir lagt til videosignalet vil det bli tapt dersom bildet fryser. Denne hendelsen kan bli detektert.

Det er flere måter å legge til og detektere signaturen, men det primære prinsippet for å gjøre dette er det samme for alle løsningene.

Det beste stedet å legge til en signatur er i den første lokasjonen til signalkjeden, som er videokilden. Dette vil tilveiebringe beskyttelse av hele signalkjeden fra datamaskin til pikslene i displayet. Signaturen kan imidlertid bli lagt til ved enhver lokasjon i signalkilden men vil da kun beskytte deler av den.

Detektering av signaturen i bildesignalstrømmen kan bli utført på to måter.

En metode er å søke etter signaturen ved å detektere hvordan den forårsaker ett eller flere displayer til å bli oppdatert. Denne detekteringen kan bli gjort ved å detektere elektrisk felt, magnetisk felt eller en form for direkte forbindelse til pikselet.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen blir signaturen spredt til piksler med ulike lokasjoner i bildet. Det er da vanskelig for øyet å detektere at farge eller lys i disse pikslene blir modulert. En signatur kan derfor bli lagt til uten å begrense størrelsen eller fordelingen av bildet som skal fremvises.

En kan også anvende en elektronisk signatur som gjemmer seg i bildet ved å bruke steganograi fteknologi.

Dersom signaturen opptrer i henhold til et forhåndsbestemt mønster, kan det konkluderes med åt displayet blir oppdatert og alt fungerer bra. Dersom dette ikke er tilfelle kan en alarm bli aktivert.

Fordelen med denne metoden er at man ikke bruker en ekstra innretning slik som optiske detektorer. Detekteringsmetoden er imidlertid relativt kompleks og bør utføres av produsenten av displaypanelet, siden den beste plassen å plassere elektronikk og logikk er på displaypanelet i seg selv, eller på innsiden av displaypanelet.

En annen metode som kan være enklere å implementere i lave volumer er å bruke en blokk med piksler lokalisert i nærheten av hverandre.

Fig. 2 viser hvordan en definert gruppe av piksler kan bli brukt for å detektere et frosset bilde på et display ved å detektere signaturen med forandrende fysiske parametere.

Disse parameterne kan f.eks. være intensitet, posisjon eller farge. En kan så plassere en optisk detektor på den relevante lokasjonen til displaypanelet og dekode utgangssignalet fra detektoren. Dersom detektoren detekterer at signaturen er uteblitt, kan en alarm bli aktivert.

Noen ulemper kan ses ved å bruke den andre metoden beskrevet over. Mange applikasjoner krever displayer som skal opereres i nesten komplett mørke, f.eks. på skipsbroer og i fly. Dette blir vanligvis løst ved å tillate at lys i displayet reduseres til et komplett mørke. Men detektoren vil kreve i det minste noen form for lys. Dette kan i sin tur bli løst ved å detektere at det også er lite lys og koble ut detekteringslogikken dersom situasjonen opptrer. Deaktivering av detekteringslogikk bør bli indikert på én eller annen måte.

Basert på det over, forstås det at den første metoden er en foretrukket metode. I det følgende beskrives fire eksempler med implementering av oppfinnelsen.

Eksempel 1: Forandring av mønster

Dersom bakgrunnsbelysningen til et display er stabilt (alltid på eller lignende), er det forholdsvis enkelt å implementere den oppfinneriske metoden. Den beste måten er å gjøre dette ved å legge til signaturen i videogeneratoren og bruke en fotodetekteringsinnretning foran displayet for å detektere signaturen. I sin enkleste form kan signaturen være en liten blokk med piksler som forandrer seg fra svart til hvit ved regulære intervaller. Så lenge som dette forandrende mønsteret blir detektert av sensoren er allting bra og videosystemet fungerer som forventet. Dersom mønsteret mangler så er det et problem og en alarm kan bli aktivert.

Dersom det er nødvendig å operere under dårlige lysforhold er det ikke nødvendigvis nok lys til å utføre detekteringen og tilleggsbelysning kan være nødvendig. Dette kan bli løst ved å bruke tilleggslyskilder og detektorer som opererer på utsiden av det synlige fargeområdet. I praksis vil dette bety å bruke infrarødt eller ultrafiolett lyskilde og detektor. Bortsett fra dette er oppsettet likt.

Figur 2 viser et eksempel på denne implementeringen. En praktisk applikasjon av oppsettet er å la et kvadrat med 16 piksler i det nedre høyre hjørnet forandre seg fra svart til hvitt ved 10 Hz. En fotodiode kan bli plassert over dette området av displayet. Det resulterende signalet vil være stabilt og lett å lese og tolke. 10 Hz er også lavt nok i frekvens for å gå gjennom enhver skaleringsmaskin. Pikselblokkposisjonen og sensorposisjonen er markert i figur 2 med A.

Eksempel 2: Farge/lysforskjell

En kan også bruke testmønster som forandrer seg mellom to farger, og en fotodetektor som identifiserer den spesifikke fargen vist på displayet. Dersom testmønsteret forandrer seg fra farge A til farge B i et forhåndsbestemt mønster så er alt fint, men dersom dette ikke er tilfelle kan en alarm bli aktivert.

Dersom det er nødvendig å operere i totalt mørke er det også mulig å deaktivere detekteringslogikken når det er umulig å detektere fargene. Dette vil så indikere at det er utilstrekkelig lys for å operere denne logikken.

En variant av denne metoden er å bruke to eller flere lokasjoner på displayet som har et forandrende mønster. En fotodetektor kan bli brukt for hver lokasjon.

Eksempel 3: Lysintensitet

Ett problem når en lager en bildefrysdetektor er at i noen applikasjoner trenger en å bruke displayet i både dagslys og i nesten komplett mørke. Dette betyr at lyset sett av bildefryslogikken kan variere betraktelig. Som det ses av det første av de to implementeringseksemplene over, er det ikke nødvendigvis nok lys til at bildefryslogikken virker. Denne hendelsen må detekteres og brukeren må bli informert om at bildefryslogikken ikke kan fungere tilstrekkelig. Dette kan bli gjort ved å slå av en armert LED som indikerer at bildefryslogikken er armert. Dersom denne LED er av, så vil ikke noen alarm kunne bli aktivert. Hvordan dette blir indikert er applikasjonsspesifikt og er ikke en del av den fremlagte oppfinnelsen.

En implementering er å velge en blokk med piksler og gjøre at denne blokken forandrer seg i lysintensitet, og sette på en optisk detektor foran disse pikslene på displayet.

Detekteringslogikk blir lagd slik at den kan detektere dersom lyset er tilstede (dette kan alternativt bli utledet fra annen informasjon), og dersom lyset på testpunktet er i forandring etter et spesifikt mønster/frekvens.

Dette mønsteret/rfekvensen må være klart forskjellig fra kildegenererende støy. Mønsteret/frekvensen kan også være lik eller lavere enn halvparten av frekvensen til bildeoppdateringene.

Detekteringslogikken kan utløse en alarm dersom den detekterer at lyset er tilstede og at lyset er konstant. Denne situasjonen indikerer at bildefrysning har oppstått.

Logikken kan også gi en indikasjon på om den slutter å virke på grunn av mangelen på lys.

Eksempel 4: Kodesensor

En foretrukket utførelse av oppfinnelsen er uavhengig av lys, men har behov som gjør at den er vanskelig å produsere. Det kan være vanskelig å implementere den uten hjelp av TFT-panelprodusenten.

Prinsippene for operering er som følgende:

På et TFT-panel er det plassert flere sensorer. Disse sensorene reagerer ikke på lys men lytter på elektriske signaler i TFT-panelet. I praksis vil de lytte på elektrisk felt, magnetisk felt eller være direkte forbundet til piksel elektronikk. Dette trenger eller trenger ikke gjøres synlig for brukeren. Ledende transparente ledninger finnes og kan bli brukt.

Videosignalet blir modulert på en slik måte at pikslene under disse sensorene blir stimulert på en spesifikk måte. Fortrinnsvis kan dette bli gjort i henhold til en algoritme som ikke forstyrrer bildet som blir presentert på displayet.

Selv om primærbruken av oppfinnelsen er å detektere om et display brukt for navigering om bord på et skip blir oppdatert på regulærbasis, kan oppfinnelsen også bli anvendt på andre områder hvor det er vitalt at informasjonen presentert på skjermen er oppdatert.

På moderne flyplasser er det ofte store mengder av informasjonstavler. De er primært brukt til markedsføring og for å vise flyinformasjon. I tilfelle én av dem feiler er det fordelaktig dersom tjenesteavdelingen blir varslet om dette slik at de kan fikse problemet.

Den foreliggende oppfinnelsen dekker også et system som muliggjør automatisk varsling. Dette vil gi et profesjonelt inntrykk på flyplassen, og vil også spare kostnader. Ingen vil da måtte sjekke om informasjonstavlene virker.

Det samme går for aksje-tickere og mange andre lignende applikasjoner.

Store aviser har ofte store displayer med markedsføring og nyheter typisk lokalisert på plasser med mange mennesker. Dersom datamaskinen assosiert med disse displayene krasjer, kan informasjonstavlene ende opp med å vise den berømte Microsoft "blue screen". Med den foreliggende oppfinnelsen kan tj enest eavd el ingen bli varslet om problemet, eller datamaskinen kan automatisk bli restartet, i stedet for å ha en "blue screen" tilstede det meste av dagen, noe som gir et dårlig inntrykk. Problemet med informasjon på et flyinstrument som ikke blir oppdatert er opplagt. Dette er også tilfelle med andre sikkerhetsspesifikke applikasjoner i det kjemiske og kjernefysiske feltet.

Gjennom hele beskrivelsen til den foreliggende oppfinnelsen, betyr frasen displaypanelmidler et TFT-display. Fremtidsteknologi kan tillate andre måter å lage displayer på. Flere former av LED-matriser har vært spesielt lovende.

Den oppfinnen ske metoden og systemet skal derfor ikke betraktes til å være begrenset til TFT-displayer, men kan også bli implementert på andre typer av displayer som kan fryse et bilde.

Claims (13)

1. Metode for å identifisere en bildefryssituasjon på et display (4), karakterisert ved: - å legge til en elektronisk signatur i signalkjeden matet til displayet; - å detektere om den elektroniske signaturen er tilstede, med midler lokalisert i displayet (4); - å aktivere en varslingsenhet dersom den elektroniske signaturen ikke er tilstede.

2. Metode i henhold til krav 1, hvor den elektroniske signaturen bevirker at en valgt gruppe med piksler (A) forandrer seg fra svart til hvit.

3. Metode i henhold til krav 1, hvor en elektronisk signatur bevirker at en valgt gruppe med piksler (A) forandrer seg i fargeverdier.

4. Metode i henhold til krav 1, hvor en elektronisk signatur bevirker at en valgt gruppe av piksler (A) forandrer seg mellom et forhåndsbestemt mønster.

5. Metode i henhold til krav 1, hvor en elektronisk signatur bevirker at to eller flere piksler forandrer sine fysiske egenskaper annenhver gang.

6. Metode i henhold til krav 1, hvor den elektroniske signaturen bevirker at en valgt gruppe med piksler (A) forandrer seg mellom ulike lysintensiteter.

7. Metode i henhold til krav 1, hvor den elektroniske signaturen gjemmer seg i bildet ved å bruke steganografiteknologi.

S. Metode i henhold til krav 1, hvor detekteringen blir utført ved å bruke en fotofølsom innretning som leser den valgte gruppen av piksler (A).

9. Metode i henhold til krav 1, hvor detekteringen blir utført ved å bruke en innretning som er følsom for elektriske og/eller magnetiske felt utsendt fra den valgte gruppen av piksler (A).

10. Metode i henhold til krav 1, hvor detekteringen blir utført ved å direkte lese kontrollsignalene sendt til den valgte gruppen med piksler (A).

11. Metode i henhold til krav 1, som videre omfatter bruk av watch dog timere.

12. System for å identifisere en bildefryssituasjon på et display (4) omfattende: - en innretning for å legge til en elektronisk signatur i signalkilden matet til displayet (4); - midler lokalisert i displayet for å detektere om den elektroniske signaturen er tilstede; og - en innretning for å aktivere en varslingsenhet dersom den elektroniske signaturen ikke er tilstede.

13. System i henhold til krav 12, som videre omfatter en watch dog timer.