本发明专利技术公开了一种基于FPGA的多动态视频浮动窗口系统，它包括：电源模块、视频输入接口、图像输入处理模块、可编程逻辑器件FPGA、图像输出处理模块、视频输出接口、视频缓存模块、按键模块、嵌入式模块、串口模块及PC机。本发明专利技术将原始1080p的全高清图像数据进行图像缩小，得到视频浮动窗口，再利用可编程逻辑器件FPGA和视频缓存模块进行高速缓存和实时处理，同时配合按键模块、嵌入式模块等实现对视频浮动窗口的大小可设置，数目可设置，位置可调，平铺或居中状态可选，透明度可选，素描效果可选，主窗口亮度和对比度可调，底色效果可选；视频处理的实时性高，延迟低；同时操作简易，使用便捷，人机交互力强，对视频处理方式多样。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及视频图像处理、可编程逻辑、嵌入式系统
，尤其是一种基于FPGA的多动态视频浮动窗口系统。
技术介绍
当下社会处于一个信息爆炸的时代，人们通过文字、声音、图像、视频等各种手段直接采集、获取信息。众所周知，人类获取信息中有将近70%至80%是通过于视觉来获取的。因此，视频图像是获得最大信息量的直接途径。随着高清视频在我国的推广普及，人们对视频的清晰度、视频特殊效果、视频包涵的信息量的追求与日俱增。因此基于1080p的全高清的显示方案与视频浮动窗口设计具有一定的实际应用性。现有的视频浮动窗口显示技术具有如下特点：1）大量视频浮动窗口视频的显示是采用上层软件算法进行设计的。这样的方案虽然成本低、灵活性高，但是视频实时性低，且不易于便携式平台的开发。对于工业视频处理以及对视频实时性要求高的行业比如社区监控、安防不具备应用性。2）利用嵌入式芯片作为核心处理器进行视频流的处理。这样的方案虽然开发周期短，便于系统移植和交互，但是视频实时性低，且不利于功能定制和专用芯片设计。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供的一种基于FPGA的多动态浮动窗口系统，该系统弥补市场上缺少使用纯硬件方式且实时性高的多窗口视频的处理。本专利技术的目的是这样实现的：一种基于FPGA的多动态视频浮动窗口系统，特点是该系统包括：电源模块、视频输入接口、图像输入处理模块、可编程逻辑器件FPGA、图像输出处理模块、视频输出接口、视频缓存模块、按键模块、嵌入式模块、串口模块及PC机，其中：所述电源模块与图像输入处理模块、可编程逻辑器件FPGA、图像输出处理模块、视频缓存模块及嵌入式模块相连接；所述视频输入接口与图像输入处理模块相连接；所述图像输入处理模块与电源模块、视频输入接口及可编程逻辑器件FPGA相连接；可编程逻辑器件FPGA与电源模块、图像输入处理模块、图像输出处理模块、视频缓存模块、按键模块及嵌入式模块相连接；所述图像输出处理模块与电源模块、可编程逻辑器件FPGA及视频输出接口相连接；所述视频输出接口与图像输出处理模块相连接；所述视频缓存模块与电源模块、可编程逻辑器件FPGA相连接；所述按键模块与可编程逻辑器件FPGA相连接；所述嵌入式模块与电源模块、可编程逻辑器件FPGA及串口模块相连接；所述串口模块与嵌入式模块相连接；所述PC机与串口模块相连接，完成上位机对系统的控制。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术实现了对视频浮动窗口的大小可设置，数目可设置，位置可调，平铺或居中状态可选，透明度可选，素描效果可选，主窗口亮度和对比度可调，底色效果可选。（2）视频处理的实时性高，延迟低。（3）本专利技术操作简易，使用便捷，对视频处理方式多样。附图说明图1为本专利技术结构框图。具体实施方式实施例参阅图1，本专利技术包括：电源模块1、视频输入DVI接口2、图像输入处理模块(Sil7171)3、可编程逻辑器件FPGA(CycloneIII(EP3C16F484C6))4、图像输出处理模块(Sil7170)5、视频输出DVI接口6、视频缓存模块DDR2SDRAM(k4t51163qc)7、按键模块8、嵌入式模块(STM32F103)9、串口模块(CH340G)10及PC机11，其中：所述电源模块1与图像输入处理模块3、可编程逻辑器件FPGA4、图像输出处理模块5、视频缓存模块7及嵌入式模块9相连接；所述视频输入接口2与图像输入处理模块3相连接；所述图像输入处理模块3与电源模块1、视频输入接口2、可编程逻辑器件FPGA4相连接；可编程逻辑器件FPGA4与电源模块1、图像输入处理模块3、图像输出处理模块5、视频缓存模块7、按键模块8及嵌入式模块9相连接；所述图像输出处理模块5与电源模块1、可编程逻辑器件FPGA4及视频输出接口6相连接；所述视频输出接口6与图像输出处理模块5相连接；所述视频缓存模块7与电源模块1及可编程逻辑器件FPGA4相连接；所述按键模块8与可编程逻辑器件FPGA4相连接；所述嵌入式模块9与电源模块1、可编程逻辑器件FPGA4及串口模块10相连接；所述串口模块10与嵌入式模块9相连接；所述PC机11与串口模块10相连接，完成上位机对系统的控制。本专利技术上电之后，电源模块1加电，各个模块开始工作；其过程如下：电源模块1给各个模块上电后各个模块启动，原始1080p的全高清视频图像通过视频输入DVI接口2传输至图像输入处理模块Sil7171芯片3，通过图像输入处理模块Sil7171芯片3，实现了视频数据流中的148.5MHz数据时钟信号、67.5kHz数据使能信号、67.5kHz水平同步信号、60Hz垂直同步信号、RGB数据信号提取。将上述各个信号传入可编程逻辑器件FPGA4，可编程逻辑器件FPGA4对行同步信号和场同步信号进行上升沿检测。将行同步信号传递至内部寄存器，再利用持续性赋值，得到上升沿检测信号。当检测到上升沿时，对一行2200个总像素清零，移到视频行的最左侧从零计数。同理，对场同步信号进行上升沿检测，利用场同步上升沿检测信号作为触发条件，当检测到上升沿时，对1125行清零，移到场最上端重新计数。由此实现了利用行同步信号、场同步信号对图像的2200×1125个像素进行计数，重构数据时钟信号、数据使能信号、水平同步信号、垂直同步信号这四个时序控制信号。然后可编程逻辑器件FPGA4以四行为单位，每一行对四个像素利用乒乓操作的思想，在奇数周期把数值存储在一个暂存模块，在偶数周期把数值存储至另一个暂存模块，利用双口随机存取存储器实现数据的连续传递，实现了将视频图像按照原图像的的比例进行缩小处理，将处理后的视频数据流按照帧和行像素的计数设定地址，存入视频缓存模块DDR2SDRAM7，在视频缓存模块DDR2SDRAM7中进行视频浮动窗口数量的控制并按照帧和行像素的计数设定地址进行寻址读出，实现了将的视频浮动窗口进行大小的放缩和窗口数量的控制。将数据重新传入可编程逻辑器件FPGA4中，利用可编程逻辑器件FPGA4进行视频图像的效果（包括大小可设置，数目可设置，位置可调，平铺或居中状态可选，透明度可选，素描效果可选，主窗口亮度和对比度可调，底色效果可选等）的算法设计和实现。利用按键模块8实现对上述所需效果进行选择，利用嵌入式模块9、串口模块10、PC机11实现对视频的位置上下左右步进式移动和亮度对比度的进一步控制，最后处理后的视频通过视频数据流输出至处理模块Sil7170芯片5，处理模块Sil7170芯片5将数据时钟信号、数据使能信号、水平同步信号、垂直同步信号、RGB数据信号处理并传输至视频输出DVI接口6，通过视频输出DVI接口6输出1080p的全高清视频至显示屏。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于FPGA的多动态视频浮动窗口系统，其特征在于该系统包括：电源模块（1）、视频输入接口（2）、图像输入处理模块（3）、可编程逻辑器件FPGA（4）、图像输出处理模块（5）、视频输出接口（6）、视频缓存模块（7）、按键模块（8）、嵌入式模块（9）、串口模块（10）及PC机（11），其中：所述电源模块（1）与图像输入处理模块（3）、可编程逻辑器件FPGA（4）、图像输出处理模块（5）、视频缓存模块（7）及嵌入式模块（9）相连接；所述视频输入接口（2）与图像输入处理模块（3）相连接；所述图像输入处理模块（3）与电源模块（1）、视频输入接口（2）及可编程逻辑器件FPGA（4）相连接；可编程逻辑器件FPGA（4）与电源模块（1）、图像输入处理模块（3）、图像输出处理模块（5）、视频缓存模块（7）、按键模块（8）及嵌入式模块（9）相连接；所述图像输出处理模块（5）与电源模块（1）、可编程逻辑器件FPGA（4）、及视频输出接口（6）相连接；所述视频输出接口（6）与图像输出处理模块（5）相连接；所述视频缓存模块（7）与电源模块（1）、可编程逻辑器件FPGA（4）相连接；所述按键模块（8）与可编程逻辑器件FPGA（4）相连接；所述嵌入式模块（9）与电源模块（1）、可编程逻辑器件FPGA（4）及串口模块（10）相连接；所述PC机（11）与串口模块（10）相连接，完成系统的控制。...
【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的多动态视频浮动窗口系统，其特征在于该系统包括：电源模块（1）、视频输入接口（2）、图像输入处理模块（3）、可编程逻辑器件FPGA（4）、图像输出处理模块（5）、视频输出接口（6）、视频缓存模块（7）、按键模块（8）、嵌入式模块（9）、串口模块（10）及PC机（11），其中：所述电源模块（1）与图像输入处理模块（3）、可编程逻辑器件FPGA（4）、图像输出处理模块（5）、视频缓存模块（7）及嵌入式模块（9）相连接；所述视频输入接口（2）与图像输入处理模块（3）相连接；所述图像输入处理模块（3）与电源模块（1）、视频输入接口（2）及可编程逻辑器件FPGA（4）相连接；...
【专利技术属性】
技术研发人员：林顺豪，刘一清，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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