CN111064937A - 一种视频光纤坐席接收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种视频光纤坐席接收装置，包括冗余光模块接收电路，与主FPGA信号处理电路连接，用于将接收的串行视频光信号转换为串行视频电信号，并输入至主FPGA信号处理电路；主FPGA信号处理电路，与至少两个分FPGA信号处理电路连接，用于解串化所述串行视频电信号并降低视频电信号的时钟频率，将处理后的视频电信号分别传输至至少两个分FPGA信号处理电路；分FPGA信号处理电路，与输出编码电路连接，用于对处理后的视频电信号完成时序转换后传输至输出编码电路；输出编码电路，其与输出接口电路连接，用于合成所述完成时序转换后的多个视频电信号；输出接口电路，用于输出完整视频电信号。本发明优化了信号处理，减少***延时，简化***设计，加强可靠性。

Description

一种视频光纤坐席接收装置
技术领域
本发明涉及基于FPGA处理技术领域，更具体地，涉及一种视频光纤坐席接收装置。
背景技术
目前在光纤坐席的视频接收装置中，现有技术中对于光纤接入网络视频信号流的处理过程是，先通过交换机芯片接入以太网络，然后使用专有的解码芯片或者FPGA对接收到的视频信号进行解码还原，然后以特定的格式传输至视频发送接口芯片处，由接口芯片驱动发送至显示单元完成光纤视频信号流的接收过程。
在现有技术的***中，视频信号流基于网络协议传输，在视频解码器中解码还原视频信号流并完成主要的视频信号处理。由于解码过程中需要缓存多帧图像，使得视频信号源与输出的实时视频之间存在不同程度的延时，并且由于视频信号的处理过程高度集中在专有解码芯片处，对芯片本身的要求较高，散热条件要求高，***可靠性下降。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供视频光纤坐席接收装置，用于优化原始视频的信号处理，减少***延时，简化***设计，加强***运行的可靠性。
本发明采取的技术方案是，
一种视频光纤坐席接收装置，包括冗余光模块接收电路、FPGA信号处理电路组、输出编码电路及输出接口电路，所述FPGA信号处理电路组包括主FPGA信号处理电路和至少两个分FPGA信号处理电路；
冗余光模块接收电路，其与主FPGA信号处理电路连接，用于将接收的串行视频光信号转换为串行视频电信号，并输入至主FPGA信号处理电路；
主FPGA信号处理电路，其与至少两个分FPGA信号处理电路连接，用于解串化所述串行视频电信号并降低视频电信号的时钟频率，将处理后的视频电信号分别传输至至少两个分FPGA信号处理电路；
分FPGA信号处理电路，其与输出编码电路连接，用于对所述主FPGA信号处理电路处理后的视频电信号完成时序转换后传输至输出编码电路；
输出编码电路，其与输出接口电路连接，用于合成所述完成时序转换后的多个视频电信号；输出接口电路，用于输出所述输出编码电路合成后的完整视频电信号。
本发明的视频光纤接收装置，由冗余光模块接收电路、主FPGA信号处理电路、至少两个分FPGA信号处理电路、输出编码电路和输出接口电路集成来实现减少***延时，优化信号处理功能。其中，首先利用冗余光模块接收电路接收实时串行视频光信号，将串行视频光信号转换为串行视频电信号，并且将转换后的串行视频电信号输入至主FPGA信号处理电路，其次通过主FPGA信号处理电路对串行视频电信号进行解串化处理，降低视频电信号的时钟频率，完成主要的信号处理过程，将处理后的视频电信号分别传输至至少两个分FPGA信号处理电路，然后在分FPGA信号处理电路中将经主FPGA信号处理电路处理后的视频电信号进行特定的时序转换，最终在输出编码电路中完成合成时序转换完成后的多个视频电信号，并通过输出接口电路输出合成后的完整视频电信号。本发明从接收实时串行视频光信号到输出信号处理后的完整视频电信号，原始视频在过程中完成的信号处理得到了极大的优化，减少了缓冲的图像，从而优化了装置延时；在视频信号处理过程中，高度保留原始视频信号的图像质量，减少因不同的视频编码导致的图像质量下降；装置的视频信号经过光电转换后直接输入到FPGA信号处理电路进行处理，无需经过以太网协议转换从而简化***设计；并且本发明装置能够支持的最大分辨率可达4k超高清分辨率。另外，本发明装置采用多个FPGA信号处理电路分别完成不同的信号处理，降低了主FPGA的集成度要求，使得FPGA组合选型更为灵活，主FPGA功耗下降，装置运行可靠性加强。
一种视频光纤坐席接收装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
S1.接收串行视频光信号，并将串行视频光信号转换为串行视频电信号；
S2.解串化所述串行视频电信号，并降低解串化后的视频电信号的时钟频率，将处理后的视频电信号分流出至少两个分视频电信号；
S3.分别对所述至少两个分视频电信号进行时序转换处理；
S4.将时序转换后的至少两个分视频电信号合成为一个完整的视频电信号并进行编码处理；
S5.输出编码后的完整视频电信号。
本发明一种视频光纤接收装置的控制方法的步骤如下：首先，控制视频光纤接收装置接收实时串行视频光信号，将实时串行视频光信号转换为串行视频电信号；其次对串行视频电信号进行解串化处理，降低视频电信号的时钟频率，完成主要的信号处理过程，得到处理完成后的视频电信号，根据视频信号对应显示的显示屏划分情况将处理后的视频电信号分流出至少两个分视频电信号；然后对至少两个分视频电信号进行特定的时序转换后合成一个完整的视频电信号并对其进行编码处理；最后输出合成编码后的完整的视频电信号。本发明控制方法从接收实时串行视频光信号到输出完整的视频电信号，原始视频在过程中完成的信号处理得到了极大的优化，减少了缓冲的图像，从而优化了延时问题；在视频信号处理过程中，高度保留原始视频信号的图像质量，减少因不同的视频编码导致的图像质量下降；并且本发明装置的控制方法使得该装置能够支持的最大分辨率可达4k超高清分辨率。另外，本发明方法通过分流出多个分视频电信号，降低了主要信号处理的功耗，使得***运行可靠性加强。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供一种视频光纤接收装置及控制方法，从接收实时串行视频光信号到输出信号处理后的完整视频电信号，原始视频在整个过程中完成的信号处理得到了极大的优化，减少了缓冲的图像，实现了减少装置延时；在视频信号处理过程中，高度保留原始视频信号的图像质量，减少因不同的视频编码导致的图像质量下降；装置的视频信号经过光电转换后直接输入到FPGA信号处理电路进行处理，无需经过以太网协议转换从而简化***设计；并且本发明装置能够支持的最大分辨率可达4k超高清分辨率。另外，本发明装置采用多个FPGA信号处理电路分别完成不同的信号处理，相比于由单一FPGA完成整体功能而言降低了主FPGA的信号处理压力，降低了主FPGA的集成度要求，使得FPGA组合选型更为灵活，主FPGA功耗下降，装置运行可靠性加强。
附图说明
图1为本发明实施例的结构连接示意图。
图2为本发明实施例中多个FPGA信号处理电路的结构关系图。
图3为本发明实施例中整个装置结构框图。
图4为本发明实施例的控制方法流程图。
具体实施方式
本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
如图1所示，图1是本发明实施例一种视频光纤坐席接收装置的结构连接示意图，一种视频光纤坐席接收装置可以包括冗余光模块接收电路、FPGA信号处理电路组、输出编码电路及输出接口电路，所述FPGA信号处理电路组包括主FPGA信号处理电路和至少两个分FPGA信号处理电路；
冗余光模块接收电路，其与主FPGA信号处理电路连接，用于将接收的串行视频光信号转换为串行视频电信号，并输入至主FPGA信号处理电路，具体地，冗余光模块接收电路与光纤连接，接收从光纤传输的串行视频光信号；
主FPGA信号处理电路，其与至少两个分FPGA信号处理电路连接，用于解串化所述串行视频电信号并降低视频电信号的时钟频率，将处理后的视频电信号分别传输至至少两个分FPGA信号处理电路；
本发明实施例中，由冗余光模块接收电路输入的高速串行视频电信号在主FPGA信号处理电路处完成信号的解串及OSD叠加等主要的信号处理过程，降低视频电信号的时钟频率，然后根据实际分屏的情况将完成主要信号处理后的视频信号传输给至少两个分FPGA信号处理电路。
分FPGA信号处理电路，其与输出编码电路连接，用于对所述主FPGA信号处理电路处理后的视频电信号完成时序转换后传输至输出编码电路；
优选地，本发明实施例中至少包括两个分FPGA信号处理电路，所述分FPGA信号处理电路的个数由如下方式确定：
将视频信号对应显示的显示屏划分至少两个分屏区域，根据分屏区域数量对应确定分FPGA信号处理电路的数量。
优选地，所述显示屏划分为上下或左右两个分屏区域，所述多个分FPGA信号处理电路包括对应两个分屏区域设置两个分FPGA信号处理电路，所述两个分FPGA信号处理电路分别完成两个分屏区域的视频信号时序转换后传输至输出编码电路，具体地，根据分屏区域可分为上下两个分屏区域或者左右两个分屏区域，本实施例只提出分为左右两个分屏区域的情况。
具体地，如图2所示为显示屏划分为左右两个分屏区域，主FPGA信号处理电路完成高速串行电信号的信号处理后，按照分屏区域分为左右分屏视频信号输入至两个分FPGA信号处理电路，左右分FPGA信号处理电路分别接收左右半图像视频信号，完成左右半分屏图像区域的信号时序转换处理过程，输出左半屏图像数据信号和右半屏图像数据信号。
输出编码电路，其与输出接口电路连接，用于合成所述完成时序转换后的多个视频电信号；
本发明实施例中，输出编码电路采用的是HDMI输出编码电路，HDMI输出编码电路包括HDMI编码及均衡芯片，用来实现对串行视频电信号的编码功能。对于两个分FPGA信号处理电路完成视频电信号时序转换处理后的多个视频信号，HDMI输出编码电路对多个视频电信号进行编码并合成一个完整的图像信号后传输至输出接口电路。
输出接口电路，用于输出所述输出编码电路合成后的完整视频电信号。
本发明实施例中输出接口电路采用的是HDMI输出接口电路，HDMI(高清晰度多媒体接口)是一种数字化视频/音频接口技术，是适合影像传输的专用型数字化接口，最高数据传输速度为2.25GB/s，同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换。本发明实施例采用HDMI接口，信号的传输速度快，且视频信号质量损失小，能够提供最佳的视频质量。
优选地，本发明实施例还包括控制电路，其与主FPGA信号处理电路连接，用于控制视频信号的收发与调度。
如图3所示，图3为本发明实施例整个装置的结构框图。本发明实施例中所述控制电路包括MPU主控器和与MPU主控器连接的***电路，MPU主控器与主FPGA信号处理电路连接。
MPU作为控制电路的主控器，其功能是用于控制视频信号的收发与调度，控制装置中FPGA信号处理电路对视频信号的处理过程。与MPU主控器连接的***电路受MPU主控器控制，用于完成一系列坐席功能。
优选地，本发明实施例中所述***电路包括USB接口电路和USB HUB接口电路，所述USB接口电路，用于导入外部已有视频数据信号；
所述USB HUB接口电路，用于接入键鼠信息，完成光纤坐席之间的交互。
具体地，本发明实施例中包括一个USB接口电路和两个USB HUB接口电路，USB接口电路能够导入U盘数据信号，使得装置不仅可以读取实时视频源，也可以读取已有视频文件，其中已有视频信号的具体信号处理过程与实时视频信号处理过程相同，通过FPGA信号处理电路完成信号处理过程，最后通过HDMI输出编码电路和HDMI输出接口电路输出完整视频信号。两个USB HUB接口电路是用于接入键鼠信息，通过键鼠信息完成光纤坐席之间的交互。
本发明实施例中所述***电路还可以包括存储芯片组电路、以太网接口电路、RS232调试电路、LCD控制电路、音频接收及环出电路，其中，开发者可以通过RS232调试电路简易调试串口实时观察装置的运行状况或者通过以太网接口电路实时调试装置电路；采用LCD控制电路直接输出显示装置配置信息，方便实时观察装置运行状况；音频接收及环出电路，用来基于本实施例对视频信号处理上接入音频信号，对音频信号进行处理，实现视频音频的结合输出完整的图像效果。
本发明实施例提供的一种视频光纤接收装置，从接收实时串行视频光信号到输出信号处理后的完整视频电信号，原始视频在整个过程中完成的信号处理得到了极大的优化，实际情况在信号延时方面有几十毫秒到几秒不等的优化，减少了缓冲的图像，实现了减少装置延时；在视频信号处理过程中，高度保留原始视频信号的图像质量，减少因不同的视频编码导致的图像质量下降；装置的视频信号经过光电转换后直接输入到FPGA信号处理电路进行处理，无需经过以太网协议转换从而简化***设计；并且本发明装置能够支持的最大分辨率可达4k超高清分辨率。另外，本发明装置采用多个FPGA信号处理电路分别完成不同的信号处理，相比于由单一FPGA完成整体功能而言降低了主FPGA的信号处理压力，降低了主FPGA的集成度要求，使得FPGA组合选型更为灵活，主FPGA功耗下降，装置运行可靠性加强。
实施例2
如图4所示，图4为一种视频光纤坐席接收装置的控制方法的步骤图，所述控制方法包括以下步骤：
S1.接收串行视频光信号，并将串行视频光信号转换为串行视频电信号；
S2.解串化所述串行视频电信号，并降低解串化后的视频电信号的时钟频率，将处理后的视频电信号分流出至少两个分视频电信号；
S3.分别对所述至少两个分视频电信号进行时序转换处理；
S4.将时序转换后的至少两个分视频电信号合成为一个完整的视频电信号并进行编码处理；
S5.输出编码后的完整视频电信号。
优选地，本发明实施例中所述步骤S2，分视频电信号的数量由如下方式确定：
将视频信号对应显示的显示屏划分为上下或者左右两个分屏区域，所述视频电信号对应上下或者左右两个分屏区域分流出两个分视频电信号。
优选地，本发明实施例中所述步骤S2，将处理后的视频电信号分流出至少两个分视频电信号。
本发明控制方法从接收实时串行视频光信号到输出完整的视频电信号，原始视频在过程中完成的信号处理得到了极大的优化，减少了缓冲的图像，从而优化了延时问题；在视频信号处理过程中，高度保留原始视频信号的图像质量，减少因不同的视频编码导致的图像质量下降；并且本发明装置的控制方法使得装置能够支持的最大分辨率可达4k超高清分辨率。另外，本发明方法通过分流出多个分视频电信号，降低了主要信号处理的功耗，使得***运行可靠性加强。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种视频光纤坐席接收装置，其特征在于，包括冗余光模块接收电路、FPGA信号处理电路组、输出编码电路及输出接口电路，所述FPGA信号处理电路组包括主FPGA信号处理电路和至少两个分FPGA信号处理电路；
冗余光模块接收电路，其与主FPGA信号处理电路连接，用于将接收的串行视频光信号转换为串行视频电信号，并输入至主FPGA信号处理电路；
主FPGA信号处理电路，其与至少两个分FPGA信号处理电路连接，用于解串化所述串行视频电信号并降低视频电信号的时钟频率，将处理后的视频电信号分别传输至至少两个分FPGA信号处理电路；
分FPGA信号处理电路，其与输出编码电路连接，用于对所述主FPGA信号处理电路处理后的视频电信号完成时序转换后传输至输出编码电路；
输出编码电路，其与输出接口电路连接，用于合成所述完成时序转换后的多个视频电信号；
输出接口电路，用于输出所述输出编码电路合成后的完整视频电信号。
2.根据权利要求1所述的一种视频光纤坐席接收装置，其特征在于，所述分FPGA信号处理电路的个数由如下方式确定：将视频信号对应显示的显示屏划分至少两个分屏区域，根据分屏区域数量对应确定分FPGA信号处理电路的数量。
3.根据权利要求2所述的一种视频光纤坐席接收装置，其特征在于，所述显示屏划分为上下或左右两个分屏区域，所述多个分FPGA信号处理电路包括对应两个分屏区域设置两个分FPGA信号处理电路，
所述两个分FPGA信号处理电路分别完成两个分屏区域的视频信号时序转换后传输至输出编码电路。
4.根据权利要求1所述的一种视频光纤坐席接收装置，其特征在于，还包括控制电路，其与主FPGA信号处理电路连接，用于控制视频电信号的收发与调度。
5.根据权利要求4所述的一种视频光纤坐席接收装置，其特征在于，所述控制电路包括MPU主控器和与MPU主控器连接的***电路，MPU主控器与主FPGA信号处理电路连接。
6.根据权利要求5所述的一种视频光纤坐席接收装置，其特征在于，所述***电路包括USB接口电路和USB HUB接口电路，
所述USB接口电路，用于导入外部已有视频数据信号；
所述USB HUB接口电路，用于接入键鼠信息，完成光纤坐席之间的交互。
7.根据权利要求1所述的一种视频光纤坐席接收装置，其特征在于，所述输出编码电路采用的是HDMI输出编码电路。
8.一种视频光纤坐席接收装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
S1.接收串行视频光信号，并将串行视频光信号转换为串行视频电信号；
S2.解串化所述串行视频电信号，并降低解串化后的视频电信号的时钟频率，将处理后的视频电信号分流出至少两个分视频电信号；
S3.分别对所述至少两个分视频电信号进行时序转换处理；
S4.将时序转换后的至少两个分视频电信号合成为一个完整的视频电信号并进行编码处理；
S5.输出编码后的完整视频电信号。
9.根据权利要求8所述的一种视频光纤坐席接收装置的控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述分视频电信号的数量由如下方式确定：
将视频信号对应显示的显示屏划分为上下或者左右两个分屏区域，所述视频电信号对应上下或者左右两个分屏区域分流出两个分视频电信号。
10.根据权利要求8所述的一种视频光纤坐席接收装置的控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，将处理后的视频电信号分流出两个分视频电信号。
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