CN106559624B - 图文叠加装置及图文叠加方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种图文叠加装置及方法，所述装置包括：微处理器，用于响应用户对连接至微处理器的输入设备进行的输入操作输出待叠加图/文数据；可编程逻辑器件，用于接收视频接口输入图像数据、接收待叠加图/文数据、判断待叠加图/文数据的数据格式并在待叠加图/文数据的数据格式为文本数据时逐像素点将待叠加图/文数据的多个颜色分量分别与视频接口输入图像数据的多个颜色分量进行叠加处理以得到叠加处理后图像数据作为输出；以及易失性存储器，电连接可编程逻辑器件作为数据缓存。因此，本发明对待叠加文本数据逐像素点以分颜色通道方式分别进行叠加，增加了叠加的多样性，进而可以达到不同的显示效果。

Description

图文叠加装置及图文叠加方法
技术领域
本发明涉及显示控制技术领域，尤其涉及一种图文叠加装置以及一种图文叠加方法。
背景技术
显示屏可显示图像或文本，有时需要在显示屏上显示多幅图像或者多段文本，甚至可以将多幅图像或者文本按照优先级进行平面叠加，呈现出层次关系；例如PIP(Picture-In-Picture，画中画)、OSD(On Screen Display，屏幕上显示)菜单等都是利用图像或者文本的层次叠加来实现。
传统的高清底图图文叠加处理***采用纯软件进行叠加，或者专门的图像处理芯片例如DSP作为主处理器来进行处理。然而，采用纯软件进行叠加，处理速度较慢，如果采用高清底图(例如FHD、2K或4K视频图像)，处理速度会更慢；而采用DSP作为图像处理主处理器，处理速度和外部接口灵活性不佳。
发明内容
因此，本发明针对现有技术中的缺陷和不足，提供一种图文叠加装置以及一种图文叠加方法。
具体地，本发明实施例提出的一种图文叠加装置，包括：微处理器，用于响应用户对连接至所述微处理器的输入设备进行的输入操作输出待叠加图/文数据；可编程逻辑器件，电连接所述微处理器，用于接收视频接口输入图像数据、接收所述待叠加图/文数据、判断所述待叠加图/文数据的数据格式并在所述待叠加图/文数据的数据格式为文本数据时将所述待叠加图/文数据和所述视频接口输入图像数据进行叠加处理以输出叠加处理后图像数据，其中所述叠加处理为：逐像素点判断所述待叠加图/文数据的多个颜色分量分别是否满足相对应的多个颜色分量阈值条件、并根据判断结果选择所述叠加处理后图像数据的多个颜色通道数据中的每一个颜色通道数据为所述待叠加图/文数据的相对应颜色分量和所述视频接口输入图像数据的相对应颜色分量中的哪一个；以及易失性存储器，电连接所述可编程逻辑器件作为数据缓存。
在本发明的一个实施例中，所述多个颜色分量为RGB分量，所述多个颜色通道数据为RGB通道数据，所述微处理器为MCU，以及所述可编程逻辑器件为FPGA。
在本发明的一个实施例中，所述可编程逻辑器件还用于在所述待叠加图/文数据的数据格式为图片数据时以所述视频接口输入图像数据作为底图将所述待叠加图/文数据叠加至所述视频接口输入图像数据。
在本发明的一个实施例中，所述根据判断结果选择所述叠加处理后图像数据的多个颜色通道数据中的每一个颜色通道数据为所述待叠加图/文数据的相对应颜色分量和所述视频接口输入图像数据的相对应颜色分量中的哪一个包括：当所述待叠加图/文数据的第一颜色分量满足相对应的第一颜色分量阈值条件，选择所述待叠加图/文数据的所述第一颜色分量作为所述叠加处理后图像数据的第一颜色通道数据，否则选择所述视频接口输入图像数据的第一颜色分量作为所述叠加处理后图像数据的第一颜色通道数据。
在本发明的一个实施例中，所述根据判断结果选择所述叠加处理后图像数据的多个颜色通道数据中的每一个颜色通道数据为所述待叠加图/文数据的相对应颜色分量和所述视频接口输入图像数据的相对应颜色分量中的哪一个包括：当所述待叠加图/文数据的所述多个颜色分量均满足所述相对应的多个颜色分量阈值条件，选择所述待叠加图/文数据的所述多个颜色分量分别作为所述叠加处理后图像数据的所述多个颜色通道数据，否则选择所述视频接口输入图像数据的多个颜色分量分别作为所述叠加处理后图像数据的所述多个颜色通道数据。
此外，本发明实施例提出的一种图文叠加方法，包括步骤：(i)接收视频接口输入图像数据；(ii)判断是否有待叠加图/文数据输入；(iii)当有待叠加图/文数据输入后，判断所述待叠加图/文数据的数据格式；(iv)当所述待叠加图/文数据的数据格式为图片数据，以所述视频接口输入图像数据为底图将所述待叠加图/文数据叠加至所述视频接口输入图像数据以得到叠加处理后图像数据作为输出；以及(v)当所述叠加图/文数据的数据格式为文本数据，逐像素点将所述待叠加图/文数据的多个颜色分量分别与所述视频接口输入图像数据的多个颜色分量进行叠加处理以得到叠加处理后图像数据作为输出。
在本发明的一个实施例中，步骤(v)具体包括：当所述待叠加图/文数据的第一颜色分量满足相对应的第一颜色分量阈值条件，选择所述待叠加图/文数据的所述第一颜色分量作为所述叠加处理后图像数据的第一颜色通道数据，否则选择所述视频接口输入图像数据的第一颜色分量作为所述叠加处理后图像数据的第一颜色通道数据。
在本发明的一个实施例中，步骤(v)具体包括：当所述待叠加图/文数据的所述多个颜色分量均满足相对应的多个颜色分量阈值条件，选择所述待叠加图/文数据的所述多个颜色分量分别作为所述叠加处理后图像数据的多个颜色通道数据，否则选择所述视频接口输入图像数据的多个颜色分量分别作为所述叠加处理后图像数据的所述多个颜色通道数据。
在本发明的一个实施例中，所述图文叠加方法还包括步骤：响应用户输入操作提供所述待叠加图/文数据。
在本发明的一个实施例中，所述图文叠加方法还包括步骤：由微处理器响应用户输入操作生成OSD数据作为所述待叠加图/文数据。
由上可知，本发明实施例可以达成以下一个或多个有益效果：a)在待叠加图/文数据为文本数据时采用RGB分量叠加增加了叠加的多样性，可以分通道去叠加，达到不同的显示效果；b)可以在一个显示屏上同时显示多个图像或图像和文本，使得用户可以从一个显示屏上得到更多的信息；以及c)当应用在画中画领域完全可以节省多个显示屏的开销，实现1个视频接口同时显示多个画面的功能。
通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。
附图说明
下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
图1A为本发明实施例提出的一种图文叠加装置的模块示意图。
图1B为将文本格式OSD数据叠加至视频接口输入图像数据后的叠加效果示意图。
图1C为将图片格式OSD数据叠加至视频接口输入图像数据后的叠加效果示意图。
图2为图1A所示图文叠加装置的图文叠加过程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
参见图1A，本发明实施例提出的图文叠加装置采用可编程逻辑器件11例如FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)作为图像主处理器，FPGA内部集成的可不断升级功能的IP核能够实现多个外部芯片的功能，减少外部芯片对电路板的空间占用，而且FPGA并行处理多路数据，处理速度快，带宽大，同时搭配易失性存储器15例如DDR3或者更高频的DDR作为图像数据缓存能实现更大的读写带宽；而FPGA***采用微处理器13例如MCU来处理人机交互任务。
具体地，以从可编程逻辑器件11电连接的视频接口(例如DVI、HDMI或SDI接口等)输入的高清图像数据(例如FHD、2K或4K图像数据)作为背景(也即被叠加对象)，若用户需要将文本或图片显示在高清底图上则需要操作输入设备17，输入设备17将用户操作信息发送给微处理器13，再由微处理器13将要显示文本或图片的RGB数据发送至可编程逻辑器件11进行叠加处理。此处，输入设备17可以是旋钮、鼠标、触摸屏甚至是计算机***。
承上述，图1B为将文本格式OSD数据叠加至视频接口输入图像数据的叠加效果示意图，以及图1C为将OSD图片数据叠加至视频接口输入图像数据的叠加效果示意图。更具体地，参见图1A，可编程逻辑器件11通过视频接口例如DVI、HDMI或SDI等接收视频接口输入图像数据，微处理器13接收用户通过输入设备17输出的指令生成OSD数据(文本格式或图片格式)，视频接口输入图像数据和OSD数据均为RGB格式，然后可编程逻辑器件11对来自视频接口的视频接口输入图像数据和来自微处理器13的OSD数据进行叠加处理，如果OSD数据为文本数据，则叠加处理后的叠加效果示意图如图1B所示，以及如果OSD数据为图片数据，则叠加处理后的叠加效果示意图如图1C所示。可编程逻辑器件11中包括数据格式寄存器、“与/或”叠加模式选择寄存器、阈值寄存器等，这些寄存器均通过微处理器13进行配置。当然，可以理解的是，本发明实施例的图1A所示的图文叠加装置并不仅限于叠加OSD数据至视频接口输入图像数据，也可以是其它由用户操作输入设备17直接输入的文本数据或图片数据。
为便于更清楚地理解本发明实施例，下面将结合图1A和图2对本发明实施例的图文叠加装置的图文叠加过程进行详细说明。
具体地，可编程逻辑器件11首先判断是否有待叠加图/文数据自微处理器13输入，若无待叠加图/文数据输入，则输出视频接口输入图像数据；至于判断是否有待叠加图/文数据输入的方法可以是通过信号波形检测来实现，例如在微处理器13将待叠加图/文数据发送至可编程逻辑器件11时由微处理器13触发可编程逻辑器件11产生一个与待叠加图/文数据同步的有效信号。
如果有待叠加图/文数据自微处理器13输入至可编程逻辑器件11，则判断输入的待叠加图/文数据是否为图片数据(也即判断输入的待叠加图/文数据的数据格式为文本还是图片)，如果是图片数据，则以视频接口输入图像数据为底图将图片数据叠加至视频接口输入图像数据(例如以图片覆盖方式)以得到叠加处理后图像数据作为输出；反之，如果不是图片数据(也即是文本数据)，则进行叠加模式判断。此处，待叠加图/文数据的数据格式判断可以通过检测可编程逻辑器件11中由微处理器13配置的数据格式寄存器的内容来确定。
至于叠加模式判断可以通过检测可编程逻辑器件11中的“与/或”叠加模式选择寄存器的内容来实现，并且在叠加模式判断好后再根据可编程逻辑器件11中的阈值寄存器确定当前采用“小于阈值”、“等于阈值”、“大于阈值”和“不等于阈值”等四种阈值叠加方式中的哪一种叠加方式以及RGB三个分量分别对应的分量阈值大小进行处理。更具体地：
(1a)在当前叠加模式为“或”模式且采用“小于阈值”的叠加方式，可编程逻辑器件11逐像素点将自微处理器13输入的待叠加文本数据的RGB分量分别与RGB分量阈值进行比较；若某一个颜色分量小于相对应的颜色分量阈值(也即满足颜色分量阈值条件)，则选择待叠加文本数据的该颜色分量作为叠加处理后图像数据的相对应颜色通道数据；反之若该颜色分量大于或等于相对应的颜色分量阈值，则选择视频接口输入图像数据的该颜色分量作为叠加处理后图像数据的相对应颜色通道数据。以R分量为例，若待叠加文本数据的R分量小于R分量阈值，则选择待叠加文本数据的R分量作为叠加处理后图像数据的R通道数据(或称R分量)；反之若待叠加文本数据的R分量大于或等于R分量阈值，则选择视频接口输入图像数据的R分量作为叠加处理后图像数据的R通道数据。
(1b)在当前叠加模式为“或”模式且采用“等于阈值”的叠加方式，可编程逻辑器件11逐像素点将自微处理器13输入的待叠加文本数据的RGB分量分别与RGB分量阈值进行比较；若某一个颜色分量等于相对应的颜色分量阈值(也即满足颜色分量阈值条件)，则选择待叠加文本数据的该颜色分量作为叠加处理后图像数据的相对应颜色通道数据；反之若该颜色分量不等于相对应的颜色分量阈值，则选择视频接口输入图像数据的该颜色分量作为叠加处理后图像数据的相对应颜色通道数据。以R分量为例，若待叠加文本数据的R分量等于R分量阈值，则选择待叠加文本数据的R分量作为叠加处理后图像数据的R通道数据；反之若待叠加文本数据的R分量不等于R分量阈值，则选择视频接口输入图像数据的R分量作为叠加处理后图像数据的R通道数据。
(1c)在当前叠加模式为“或”模式且采用“大于阈值”的叠加方式，可编程逻辑器件11逐像素点将自微处理器13输入的待叠加文本数据的RGB分量分别与RGB分量阈值进行比较；若某一个颜色分量大于相对应的颜色分量阈值(也即满足颜色分量阈值条件)，则选择待叠加文本数据的该颜色分量作为叠加处理后图像数据的相对应颜色通道数据；反之若该颜色分量小于或等于相对应的颜色分量阈值，则选择视频接口输入图像数据的该颜色分量作为叠加处理后图像数据的相对应颜色通道数据。以R分量为例，若待叠加文本数据的R分量大于R分量阈值，则选择待叠加文本数据的R分量作为叠加处理后图像数据的R通道数据；反之若待叠加文本数据的R分量小于或等于R分量阈值，则选择视频接口输入图像数据的R分量作为叠加处理后图像数据的R通道数据。
(1d)在当前叠加模式为“或”模式且采用“不等于阈值”的叠加方式，可编程逻辑器件11逐像素点将自微处理器13输入的待叠加文本数据的RGB分量分别与RGB分量阈值进行比较；若某一个颜色分量不等于相对应的颜色分量阈值(也即满足颜色分量阈值条件)，则选择待叠加文本数据的该颜色分量作为叠加处理后图像数据的相对应颜色通道数据；反之若该颜色分量等于相对应的颜色分量阈值，则选择视频接口输入图像数据的该颜色分量作为叠加处理后图像数据的相对应颜色通道数据。以R分量为例，若待叠加文本数据的R分量不等于R分量阈值，则选择待叠加文本数据的R分量作为叠加处理后图像数据的R通道数据；反之若待叠加文本数据的R分量等于R分量阈值，则选择视频接口输入图像数据的R分量作为叠加处理后图像数据的R通道数据。
(2a)在当前叠加模式为“与”模式且采用“小于阈值”的叠加方式，可编程逻辑器件11逐像素点将自微处理器13输入的待叠加文本数据的RGB分量分别与RGB分量阈值进行比较；若RGB分量均小于各自对应的RGB分量阈值(也即均满足颜色分量阈值条件)，则选择待叠加文本数据的RGB分量分别作为叠加处理后图像数据的RGB通道数据；反之若RGB分量中至少有一个颜色分量大于或等于相对应的颜色分量阈值，则选择视频接口输入图像数据的RGB分量分别作为叠加处理后图像数据的RGB通道数据。
(2b)在当前叠加模式为“与”模式且采用“等于阈值”的叠加方式，可编程逻辑器件11逐像素点将自微处理器13输入的待叠加文本数据的RGB分量分别与RGB分量阈值进行比较；若RGB分量均等于各自对应的RGB分量阈值(也即均满足颜色分量阈值条件)，则选择待叠加文本数据的RGB分量分别作为叠加处理后图像数据的RGB通道数据；反之若RGB分量中至少有一个颜色分量不等于相对应的颜色分量阈值，则选择视频接口输入图像数据的RGB分量分别作为叠加处理后图像数据的RGB通道数据。
(2c)在当前叠加模式为“与”模式且采用“大于阈值”的叠加方式，可编程逻辑器件11逐像素点将自微处理器13输入的待叠加文本数据的RGB分量分别与RGB分量阈值进行比较；若RGB分量均大于各自对应的RGB分量阈值(也即均满足颜色分量阈值条件)，则选择待叠加文本数据的RGB分量分别作为叠加处理后图像数据的RGB通道数据；反之若RGB分量中至少有一个颜色分量小于或等于相对应的颜色分量阈值，则选择视频接口输入图像数据的RGB分量分别作为叠加处理后图像数据的RGB通道数据。
(2d)在当前叠加模式为“与”模式且采用“不等于阈值”的叠加方式，可编程逻辑器件11逐像素点将自微处理器13输入的待叠加文本数据的RGB分量分别与RGB分量阈值进行比较；若RGB分量均不等于各自对应的RGB分量阈值(也即均满足颜色分量阈值条件)，则选择待叠加文本数据的RGB分量分别作为叠加处理后图像数据的RGB通道数据；反之若RGB分量中至少有一个颜色分量等于相对应的颜色分量阈值，则选择视频接口输入图像数据的RGB分量分别作为叠加处理后图像数据的RGB通道数据。
最后，可编程逻辑器件11得到的叠加处理后图像数据可以发送给显示屏进行显示，如果待叠加图/文数据为OSD数据，则用户就能通过显示屏观察操作结果。
综上所述，本发明实施例可以达成以下一个或多个有益效果：a)在待叠加图/文数据为文本数据时采用RGB分量叠加，增加了叠加的多样性，可以分通道去叠加，达到不同的显示效果(例如图1B和图1C所示的不同显示效果)；b)可以在一个显示屏上同时显示多个图像或图像和文本，使得用户可以从一个显示屏上得到更多的信息；以及c)当应用在画中画领域完全可以节省多个显示屏的开销，实现1个视频接口同时显示多个画面的功能。另外，值得一提的是，前述实施例中的微处理器13并不限于MCU，也可以是其它微处理器像ARM处理器、DSP处理器等；可编程逻辑器件11也并不限于FPGA，也可以是其它可编程逻辑器件；前述分通道叠加方式并不限于分RGB三个颜色通道进行叠加，也可以是采用多个其它颜色通道进行叠加。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种图文叠加装置，其特征在于，包括：
微处理器(13)，用于响应用户对连接至所述微处理器(13)的输入设备(17)进行的输入操作输出待叠加图/文数据；
可编程逻辑器件(11)，电连接所述微处理器(13)，用于接收视频接口输入图像数据、接收所述待叠加图/文数据、判断所述待叠加图/文数据的数据格式并在所述待叠加图/文数据的数据格式为文本数据时将所述待叠加图/文数据和所述视频接口输入图像数据进行叠加处理以输出叠加处理后图像数据，其中所述叠加处理为：逐像素点判断所述待叠加图/文数据的多个颜色分量分别是否满足相对应的多个颜色分量阈值条件、并根据判断结果选择所述叠加处理后图像数据的多个颜色通道数据中的每一个颜色通道数据为所述待叠加图/文数据的相对应颜色分量和所述视频接口输入图像数据的相对应颜色分量中的哪一个；以及
易失性存储器(15)，电连接所述可编程逻辑器件(11)作为数据缓存。
2.如权利要求1所述的图文叠加装置，其特征在于，所述多个颜色分量为RGB分量，所述多个颜色通道数据为RGB通道数据，所述微处理器为MCU，以及所述可编程逻辑器件为FPGA。
3.如权利要求1所述的图文叠加装置，其特征在于，所述可编程逻辑器件还用于在所述待叠加图/文数据的数据格式为图片数据时以所述视频接口输入图像数据作为底图将所述待叠加图/文数据叠加至所述视频接口输入图像数据。
4.如权利要求1所述的图文叠加装置，其特征在于，所述根据判断结果选择所述叠加处理后图像数据的多个颜色通道数据中的每一个颜色通道数据为所述待叠加图/文数据的相对应颜色分量和所述视频接口输入图像数据的相对应颜色分量中的哪一个包括：
当所述待叠加图/文数据的第一颜色分量满足相对应的第一颜色分量阈值条件，选择所述待叠加图/文数据的所述第一颜色分量作为所述叠加处理后图像数据的第一颜色通道数据，否则选择所述视频接口输入图像数据的第一颜色分量作为所述叠加处理后图像数据的第一颜色通道数据。
5.如权利要求1所述的图文叠加装置，其特征在于，所述根据判断结果选择所述叠加处理后图像数据的多个颜色通道数据中的每一个颜色通道数据为所述待叠加图/文数据的相对应颜色分量和所述视频接口输入图像数据的相对应颜色分量中的哪一个包括：
当所述待叠加图/文数据的所述多个颜色分量均满足所述相对应的多个颜色分量阈值条件，选择所述待叠加图/文数据的所述多个颜色分量分别作为所述叠加处理后图像数据的所述多个颜色通道数据，否则选择所述视频接口输入图像数据的多个颜色分量分别作为所述叠加处理后图像数据的所述多个颜色通道数据。
6.一种图文叠加方法，其特征在于，包括步骤：
(i)接收视频接口输入图像数据；
(ii)判断是否有待叠加图/文数据输入；
(iii)当有待叠加图/文数据输入后，判断所述待叠加图/文数据的数据格式；
(iv)当所述待叠加图/文数据的数据格式为图片数据，以所述视频接口输入图像数据为底图将所述待叠加图/文数据叠加至所述视频接口输入图像数据以得到叠加处理后图像数据作为输出；
(v)当所述待叠加图/文数据的数据格式为文本数据，逐像素点将所述待叠加图/文数据的多个颜色分量分别与所述视频接口输入图像数据的多个颜色分量进行叠加处理以得到叠加处理后图像数据作为输出，其中所述叠加处理为：逐像素点判断所述待叠加图/文数据的所述多个颜色分量分别是否满足相对应的多个颜色分量阈值条件、并根据判断结果选择所述叠加处理后图像数据的多个颜色通道数据中的每一个颜色通道数据为所述待叠加图/文数据的相对应颜色分量和所述视频接口输入图像数据的相对应颜色分量中的哪一个。
7.如权利要求6所述的图文叠加方法，其特征在于，步骤(v)具体包括：当所述待叠加图/文数据的第一颜色分量满足相对应的第一颜色分量阈值条件，选择所述待叠加图/文数据的所述第一颜色分量作为所述叠加处理后图像数据的第一颜色通道数据，否则选择所述视频接口输入图像数据的第一颜色分量作为所述叠加处理后图像数据的第一颜色通道数据。
8.如权利要求6所述的图文叠加方法，其特征在于，步骤(v)具体包括：当所述待叠加图/文数据的所述多个颜色分量均满足相对应的多个颜色分量阈值条件，选择所述待叠加图/文数据的所述多个颜色分量分别作为所述叠加处理后图像数据的多个颜色通道数据，否则选择所述视频接口输入图像数据的多个颜色分量分别作为所述叠加处理后图像数据的所述多个颜色通道数据。
9.如权利要求6所述的图文叠加方法，其特征在于，还包括步骤：响应用户输入操作提供所述待叠加图/文数据。
10.如权利要求6所述的图文叠加方法，其特征在于，还包括步骤：由微处理器响应用户输入操作生成OSD数据作为所述待叠加图/文数据。
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