網絡交互式高清字符疊加系統的製作方法
2023-08-12 17:33:11
網絡交互式高清字符疊加系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種網絡交互式高清字符疊加系統，包括網絡控制模塊、字符圖像信號生成模塊、字符圖像信號疊加模塊網絡控制模塊為用戶提供操作控制界面，採集用戶控制信息進行解析後發送至字符圖像信號生成模塊；字符圖像信號生成模塊根據字符設置信息，讀取相應字模進行字形解析及填充處理，將字符逐條進行整合後生成一幀字符圖像發送至字符信號疊加模塊；字符信號疊加模塊解析出輸入的視頻信號的信號格式後發送至字符圖像信號生成模塊，並將該視頻信號緩存至內存顆粒中，將字符圖像信號疊加到視頻信號後輸出。本發明採用網絡控制，可靈活進行字符疊加處理，且降低了故障發生的概率，同時避免了大量的硬體投入，為工作環境節省空間，降低了成本。
【專利說明】網絡交互式高清字符疊加系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及視音頻播控領域，具體涉及一種網絡交互式高清字符疊加系統。
【背景技術】
[0002]字符疊加器簡稱VDM，是英文Video Display Metaf ile的縮寫，是指在視頻信號上疊加人類容易辨識的各類字符信息，並將這些字符信息和原有視頻信號中的內容一起顯示在視頻顯示設備(如監視器、硬碟刻錄機等)上的電子處理裝置，廣泛應用於交通監控、電梯樓宇監控、收費系統監控等場合。
[0003]在安防監控領域，3G/HD-SDI信號格式的高清視頻應用越來越廣泛，而且大多數應用環境都需要在SDI攝像機的信號上面疊加字符，用來表示當前攝像機的位置、時間等信息。目前國內的絕大多數SDI攝像機中攜帶的字符疊加設備不能夠靈活的對不同解析度的視頻疊加字符，且只能產生ASCII碼英文字符，一般不能疊加漢字字符，給使用者造成很大不便。
【發明內容】
[0004]鑑於已有技術存在的缺陷，本發明的目的是要提供一種網絡交互式高清字符疊加系統，該字符疊加系統採用網絡控制，可以靈活地對3G (3Gbps傳輸速率)、HD (高清晰度)、SD (標準清晰度)SDI信號進行字符疊加處理，而且整個系統在一臺機器上面完成，增加了系統集成度，降低了故障發生的概率，同時避免了大量的硬體投入，為工作環境節省空間，降低了成本。
[0005]為了實現上述目的，本發明的技術方案:
[0006]網絡交互式高清字符疊加系統，包括網絡控制模塊、字符圖像信號生成模塊、字符圖像信號疊加模塊；其特徵在於:
[0007]所述的網絡控制模塊用於為用戶提供操作控制界面，採集用戶通過所述操作控制界面提交的字符控制信息後進行解析，轉換成字符圖像信號生成模塊能識別的字符設置信息後發送至字符圖像信號生成模塊；
[0008]所述的字符圖像信號生成模塊根據接收到的字符設置信息，讀取預設的字庫文件中的相應字模，進行字形解析及填充處理，並根據字符圖像信號疊加模塊發送過來的待疊加視頻信號的信號格式將字符逐條進行整合後生成一幀字符圖像發送至字符信號疊加模塊；
[0009]所述的字符信號疊加模塊用於接收外部輸入的視頻信號並對輸入的視頻信號進行檢測，解析出該視頻信號的信號格式後發送至字符圖像信號生成模塊，並將該視頻信號緩存至內存晶片中，在接收到來自字符圖像信號產生模塊的字符圖像信號時，將所述字符圖像信號疊加到所述視頻信號後輸出。
[0010]所述的網絡控制模塊為嵌入式web伺服器，包括微處理晶片、網絡驅動晶片以及RJ45接口，所述的網絡控制模塊通過RJ45接口實現將系統通過網線連接至區域網或廣域網；所述的微處理晶片是網絡控制模塊的核心器件，用於接收和解析相應的字符控制信息，所述的網絡驅動晶片用於完成模塊所需的電平轉換處理。
[0011]進一步的，所述的網絡控制模塊的微處理晶片能夠提供兩種字符設置方式:字符標準添加方式和字符自定義添加方式，所述兩種設置方式通過在操作控制界面中建立標準添加表單和自定義添加表單兩個表單的方式實現。
[0012]所述的字符圖像信號生成模塊包括微處理器、現場可編程門陣列FPGA、TF卡、EEPROM以及同步隨機存儲器SDRAM ;所述微處理器用於接收網絡控制模塊發送來的字符設置信息後，讀取預設字庫文件中的相應字模並進行自行解析和填充處理並生成一幀字符圖像；所述的現場可編程邏輯門陣列FPGA用於控制將生成的字符圖像從微處理器緩存至SDRAM並完成該字符圖像的發送處理；所述的TF卡中預設相應的字庫文件，所述字庫文件包括點陣字庫以及矢量字庫，便於微處理器調用；所述的EEPROM用於存放系統運行過程中所需的參數，包括字符設置信息和板卡設置信息。
[0013]進一步的，所述的字符圖像信號生成模塊根據接收到的字符設置信息，讀取預設字庫文件中的相應字模，進行字形解析及填充處理的過程包括:
[0014]①字符圖像信號生成模塊根據由字符圖像信號疊加模塊發送過來的視頻信號格式計算出對應的字符圖像畫布的大小，並根據字符圖像畫布的大小確定字符圖像在同步隨機存儲器SDRAM中的緩存起止地址；
[0015]②從第一條字符設置信息開始進行處理；
[0016]③首先由微處理器按照字符設置信息的字體設置信息讀取相應的字庫文件同時確定字庫文件的文件格式，然後對字符設置信息的字符設置內容的第一個字符按照相應字庫文件格式檢索出該字符對應的字庫文件內容即字模，並將對應內容讀取至微處理器的ram 中；
[0017]④按照相應字庫文件的存儲格式對所讀取的內容進行解析:鑑於在矢量字庫文件中，一個字符的字型是按照筆畫的順序進行存儲的，且每一筆畫的關鍵點均是按照壓縮算法進行存儲的，各個關鍵點依次連接構成的多邊形就是筆畫的外輪廓，因此微處理器在讀取了第一個字符相應字庫文件的對應內容後，根據所述第一個字符對應的壓縮算法反向解析出該字符第一筆筆畫的關鍵點的橫縱坐標，由上述關鍵點依次連接構成該筆畫的多邊形，然後根據關鍵點橫縱坐標信息，利用向量叉乘積和反三角函數算法，計算出該筆畫多邊形的內角和並根據內角和確定多邊形方向，再根據多邊形方向確定應該對該多邊形內的區域進行填充或是摳除；
[0018]⑤微處理器的ram中預留一段空間(地址)作為字符疊加的操作區，該操作區的地址與上述字符圖像畫布的像素依次對應，將第一筆筆畫的關鍵點的橫縱坐標地址對應的操作區元素按照字符的顏色設置信息寫入相應的亮度和色度值後，並採用劃線法對該多邊形內的填充區域進行填充，同時按照字符的顏色設置信息在操作區中與該多邊形內的填充區域所對應的地址中寫入相應的顏色亮度、色度值，並在操作區中與該多邊形內的對應摳除區中的對應地址寫入0，按照上述過程處理完第一個字符的所有筆畫後，繼續處理下一個字符，直到處理完該條設置信息的所有字符內容；
[0019]⑥按照該條字符設置信息的字符位置信息以及所述的字符圖像的畫布大小信息，計算出上述操作區中的所有字符內容在同步隨機存儲器SDRAM中對應的存儲地址，由微處理器通過現場可編程門陣列FPGA發送到SDRAM中的對應地址上；
[0020]⑦繼續按照③?⑥的順序處理下一條字符，直至每條字符設置信息的字符都處理完，最終在冋步隨機存儲器SDRAM中將要置加到視頻中的子符逐條進彳丁整合後生成構成一幀字符圖像；
[0021]⑧將上述字符圖像按照順序通過LVDS接口發送至字符圖像信號疊加模塊。
[0022]所述的字符圖像信號疊加模塊包括單片機、現場可編程門陣列FPGA以及內存晶片；所述的單片機用於控制與字符圖像信號生成模塊的通信，所述的內存晶片用於緩存接收到的視頻信號和字符圖像信號；所述的現場可編程門陣列FPGA接收字符圖像後將所述字符圖像緩存至內存晶片，若有外部視頻埠輸入的視頻信號發送過來，則FPGA將字符圖像信號疊加到所述視頻信號上發送出去。
[0023]進一步的，所述的字符圖像信號疊加模塊通過繼電器與視頻信號輸入端連接，用於實現支持視頻信號掉電直通功能和系統參數掉電記憶功能，即系統正常供電時，視頻信號通過繼電器輸入到字符圖像信號疊加模塊中進行處理而斷電時繼電器斷開，輸入的視頻信號不經過字符圖像信號疊加模塊直接輸出。
[0024]所述的系統採用插板式結構即一塊字符信號生成板卡通過母板插接配合連接多塊字符信號疊加板卡，所述的網絡控制模塊和字符圖像信號生成模塊集成在字符信號生成板卡上，所述的字符圖像信號疊加模塊集成在字符信號疊加板卡上。
[0025]本發明所述的網絡交互式高清字符疊加系統，其核心的字符疊加機制為:使用微處理器配合高速存儲模塊，根據網絡控制模塊採集到的控制信息，由字符圖像生成模塊控制讀取字庫文件、解析字形並填充，然後將字符信息進行整合，生成一幀只包含字符信息的圖像緩存至存儲模塊後發送到字符信號疊加模塊，最後由字符信號疊加模塊將字符圖像信號疊加到採集到的視頻信號中後輸出以達到在視頻信號中疊加字符的目的。
[0026]與現有技術相比，本發明的有益效果:
[0027]1、字符信號疊加模塊使用高速內存晶片對視頻信號和字符圖像信號進行緩存，可以對高達3Gbps傳輸速率的全高清數字視頻信號進行字符疊加處理，並且向下兼容對HD和SD視頻信號進行處理；
[0028]2、硬體上採用插板式結構即一塊字符信號生成板卡配合多塊字符信號疊加板卡，通過母板進行連接，網絡控制模塊和字符圖像信號生成模塊集成在字符信號生成板卡上而字符圖像信號疊加模塊集成在字符信號疊加板卡上，兩種板卡既相互獨立又相互配合工作，可實現同時對多路SDI視頻信號進行字符疊加，甚至使用這種插板式結構，通過更改字符信號疊加板卡的硬體設計可以實現對HDMI視頻信號、DVI視頻信號以及VGA視頻信號等進行字符疊加；
[0029]3、由於GA/T751_2008，即視頻圖像文字標註規範中已對疊加到視頻圖像中的時間、地點等信息的字符字體、字符大小、字符位置等有相應的規範，同時為了方便用戶更自由地添加規範以外的其他字符，本發明字符圖像生成模塊採用點陣字庫與矢量字庫相結合的方式，即GA/T751-2008中已明確規範的內容在疊加時使用點陣字庫，而GA/T751-2008中未明確規範的內容採用矢量字庫實現，兩種字庫結合既保證了疊加的字符符合規範中的要求，同時又能保證了用戶使用的自主性；
[0030]4、使用網絡控制模塊實現網絡控制，為使用者提供簡單實用便於操作的控制界面，用戶通過常用的PC瀏覽器瀏覽網頁的形式了解系統的功能、設置系統屬性並對添加的字符進行設置；字符設置網頁中為用戶提供了字符標準添加和字符自定義添加兩種字符設置方式:字符標準添加方式即系統按照GA/T751-2008規範的要求，對添加字符的大小、位置和字體進行規範，用戶只需關注所添加的字符內容，並在網頁上為用戶提供所見即所得的設置方式；在字符標準設置方式的基礎上，用戶可以進行字符自定義設置方式，即用戶可以對規範要求內容以外的其他添加字符的字體、字符顏色、字符大小以及字符位置等進行設置，兩種設置方式通過在網頁中建立標準添加表單和自定義添加表單兩個表單的方式實現:在自定義添加表單中，用戶可以逐條對所添加字符的內容、所選用字體、字符大小和字符位置等進行選擇和設置，而在標準添加表單中只包含字符內容設置的輸入框而不包含字體、字符大小和字符位置的設置選項，標準設置中字符字體、字符大小和字符位置等固化於系統內部，用戶不能修改，兩種設置方式不相互衝突，可同時進行兩種設置，也可以只採取一種方法進行設置；
[0031]5、多字庫支持和字庫網絡更新:系統支持字庫文件通過網絡更新，用戶可通過web界面查看系統所使用的字庫文件，同時用戶可以通過網絡採用網頁上傳文件的形式把本地的微軟字庫更新到系統中供系統直接使用；
[0032]6、支持視頻信號掉電直通功能和系統參數掉電記憶功能，即系統正常供電時，視頻信號通過繼電器輸入到視頻信號疊加模塊中進行處理而斷電時繼電器斷開，輸入的視頻信號不經過視頻信號疊加模塊直接輸出，字符設置等信息在每次設置時會自動保存在字符圖像信號生成模塊中的EEPROM中供系統再次上電時使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1是本發明網絡交互式高清字符疊加系統的結構圖；
[0034]圖2是本發明實施例網絡控制模塊中的微處理器晶片圖；
[0035]圖3是本發明實施例字符圖像生成模塊中的用於控制信號的FPGA晶片圖；
[0036]圖4-1是本發明實施例字符圖像信號疊加模塊中的視頻信號輸入輸出接口晶片圖；
[0037]圖4-2是本發明實施例字符圖像信號疊加模塊中的用於處理信號的FPGA晶片圖；
[0038]圖4-3是本發明實施例字符圖像信號疊加模塊中的DDR II晶片圖；
[0039]圖4-4是本發明實施例字符圖像信號疊加模塊中的微控制器晶片圖；
[0040]圖5為本發明插板式結構示意圖；
[0041]圖6為本發明字形填充處理的過程示意圖。
[0042]圖中:A、解析出字符關鍵點坐標，B、連接多邊形並判斷多邊形的旋向，C、採用劃線法對該多邊形內的填充區域進行填充，D、填充完成。
【具體實施方式】
[0043]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本發明進行進一步詳細說明。
[0044]如圖1所示，本發明網絡交互式高清字符疊加系統包括網絡控制模塊、字符圖像信號生成模塊、字符圖像信號疊加模塊三個模塊，三個模塊的功能如下:
[0045]如圖2所示，所述的網絡控制模塊是通用的嵌入式web伺服器，用於為用戶提供網頁操作控制界面，用戶可以在控制界面(如通過常用的PC瀏覽器瀏覽網頁的形式接入系統內嵌的web伺服器即網絡控制模塊)中了解系統的功能、設置系統屬性，並提交字符設置控制信息等信息；網絡控制模塊接收並解析用戶通過網頁發送的控制信息後，將其中的相應的字符設置信息發送給字符圖像信號生成模塊；本網絡控制模塊可採用Freescale公司的K60系列微處理器或者STMicroelectronics公司的STM32系列的M4微處理晶片配合網絡驅動晶片和RJ45接口，其中M4微處理晶片用於接收和解析控制信息，網絡驅動晶片用於完成電平轉換；同時將MQX實時作業系統植入微處理器，應用MQX作業系統框架下的TCP/IP協議棧構建。
[0046]所述的字符設置信息包括字符內容、字符字體、字符大小、字符位置和字符顏色等信息。
[0047]如圖3所示，所述的字符圖像信號生成模塊根據網絡控制模塊解析的字符設置信息，讀取TF卡中相應字庫文件中的字模，解析字形並進行字形填充，然後根據字符圖像信號疊加模塊發送過來的外部視頻信號的信號格式進行逐條字符整合，生成一幀字符圖像發送至字符信號疊加模塊；本字符圖像信號生成模塊可採用飛思卡爾K60系列、STMicroelectronics公司的STM32系列微處理器結合Altera公司Cyclone III系列FPGA、Xilinx公司的Spartan系列FPGA、SDRAM顆粒、TF卡、EEPROM等構建，其中微處理器用於完成字庫文件讀取，字形解析和填充並發送到SDRAM，FPGA用於控制SDRAM的讀寫和字符圖像的發送，TF卡用於儲存字庫文件，EEPROM用於存儲系統必要的參數供再次上電時使用。
[0048]如圖4所示，字符圖像信號疊加模塊用於將接收端的SDI視頻信號通過均衡晶片進行均衡處理，將均衡後的串行數位訊號轉換為並行視頻信號，解析出該視頻信號的格式後發送給字符圖像信號生成模塊，同時將並行視頻信號緩存至模塊的DDRII內存顆粒中，然後根據並行視頻信號把接收到的字符圖像信號疊加進來最後輸出。本字符圖像信號疊加模塊可採用三星公司的KS32系列、新唐公司的Cortex MO系列單片機、Altera公司Cyclone III系列FPGA、Xilinx公司的Spartan系列FPGA和DDRII內存顆粒等構建，其中單片機用於控制與字符圖像信號生成模塊的通信，DDRII內存顆粒用於緩存視頻信號和字符圖像信號，FPGA用於完成視頻信號和字符圖像信號的接收和疊加。
[0049]如圖1所示，所述的字符圖像信號疊加模塊通過繼電器與視頻信號輸入端連接，用於實現支持視頻信號掉電直通功能和系統參數掉電記憶功能，即系統正常供電時，視頻信號通過繼電器輸入到字符圖像信號疊加模塊中進行處理而斷電時繼電器斷開，輸入的視頻信號不經過字符圖像信號疊加模塊直接輸出。
[0050]如圖5所示，所述的系統採用插板式結構即一塊字符信號生成板卡通過母板插接配合連接多塊字符信號疊加板卡，所述的網絡控制模塊和字符圖像信號生成模塊集成在字符信號生成板卡上，所述的字符圖像信號疊加模塊集成在字符信號疊加板卡上，兩種板卡既相互獨立又相互配合工作，可實現同時對多路SDI視頻信號進行字符疊加，甚至使用這種插板式結構，通過更改字符信號疊加板卡的硬體設計可以實現對HDMI視頻信號、DVI視頻信號以及VGA視頻信號等進行字符疊加。
[0051]本發明網絡交互式高清字符疊加系統的工作原理包括如下步驟:[0052]首先用戶將系統正常連接，主要包括視頻處理部分和網絡接口部分:視頻處理部分需將視頻輸入信號通過繼電器連接至字符信號疊加模塊的視頻輸入端，並將系統的視頻輸出端與應用環境(如電視、播放器等設備)；網絡接口部分需將系統通過RJ45接口連接至區域網或廣域網並進行網絡參數(IP位址、子網掩碼、默認網關等)設置，系統正常連接後可正常工作:
[0053]I)同軸電纜輸入的串行視頻信號進入系統後，由字符信號疊加模塊的視頻信號接收端的均衡晶片對其進行均衡處理，然後將均衡後的串行視頻信號串並轉換為並行視頻信號，對並行視頻信號進行採集緩存至字符信號疊加模塊的DDRII內存顆粒中，同時計算出該視頻信號的信號制式、信號格式、信號刷新率等參數後發送到字符圖像信號生成模塊(3)備用，當DDRII內存顆粒中緩存的數據每滿I幀時,開始對這幀視頻數據開始處理；
[0054]2)用戶使用與系統正常網絡連接的電腦中的瀏覽器，在地址欄輸入系統相應的設置的IP位址(如192.168.5.169)打開本系統的網頁操作控制界面，網頁操作控制界面包括系統說明、系統網絡參數設置(IP位址、MAC地址、默認網關、子網掩碼等)、系統時間設置、系統工作狀態查詢、系統升級和恢復、疊加字符設置等頁面信息，用戶可以打開各個頁面並在各頁面中進行相應字符疊加控制操作；
[0055]3)在疊加字符設置頁面中用戶可逐條對待疊加到相應視頻中的字符內容、字符字體、字符大小、字符位置和字符顏色等控制信息進行設置並提交到網絡控制模塊；
[0056]4)字符控制信息通過網口(RJ45接口)發送到網絡控制模塊，經網絡控制模塊解析後傳遞到字符圖像信號生成模塊，字符圖像信號生成模塊字符圖像信號生成模塊根據控制信息，逐條對待設置的字符進行處理，對於點陣字庫文件來說，無需進行特別的處理，而對於矢量字庫文件來說，字符生成過程需要進行字形解析和字形填充，實際上也是把矢量字庫中的字形轉換成點陣的過程，下面以使用矢量字庫為例進行說明，主要過程如下:
[0057]①字符圖像信號生成模塊根據由字符圖像信號疊加模塊發送過來的視頻信號的信號格式計算出字符圖像畫布的大小，並根據字符圖像畫布的大小確定其在SDRAM中的緩存起止地址，若視頻信號的信號格式為PAL，則畫布大小為720*576像素；
[0058]②從網絡控制模塊發送來的第一條字符設置控制信息開始進行處理；
[0059]③首先由微處理器按照字符設置信息的字體設置信息讀取預設的字庫文件中的對應字庫文件的文件格式，然後對字符設置信息的字符設置內容的第一個字符按照相應字庫文件格式檢索出該字符對應的字庫文件內容，並將對應內容讀取至微處理器的ram中；
[0060]④按照相應字庫文件的存儲格式對所讀取的內容進行解析:在矢量字庫文件中，一個字符的字型是按照筆畫的順序進行存儲的，對每一筆畫的關鍵點都是按照壓縮算法進行存儲的，各個關鍵點依次連接構成的多邊形就是筆畫的外輪廓，因此微處理器在讀取了第一個字符相應字庫文件的對應內容後，根據所述第一個字符的對應的壓縮算法反向解析出該字符第一筆筆畫的關鍵點的橫縱坐標，由上述關鍵點依次連接構成該筆畫的多邊形，然後根據關鍵點橫縱坐標信息，利用向量叉乘積和反三角函數的算法，計算出該筆畫多邊形的內角和並根據內角和確定多邊形方向，再根據多邊形方向確定應該對該多邊形內的區域進行填充或是摳除，如圖6所述，按照內角和確定多邊形方向並對一字筆畫進行字形解析和多邊形內的區域進行填充。
[0061]⑤微處理器的ram中預留一段空間(地址)作為字符疊加的操作區，該操作區的地址與上述字符圖像畫布的像素依次對應，將與第一筆筆畫的關鍵點的橫縱坐標地址對應的操作區元素按照字符的顏色設置信息寫入相應的亮度和色度值後，並採用劃線法對該多邊形內的填充區域進行填充，同時按照字符的顏色設置信息在操作區中與該多邊形內的填充區域所對應的地址中寫入相應的顏色亮度、色度值，並在操作區中與該多邊形內的對應摳除區中的對應地址寫入O，按照上述過程處理完第一個字符的所有筆畫後，繼續處理下一個字符，直到處理完該條設置信息的所有字符內容；
[0062]⑥按照該條字符設置信息的字符位置信息以及所述的字符圖像的畫布大小信息，計算出上述操作區中的所有字符內容在同步隨機存儲器SDRAM中對應的存儲地址，由微處理器通過現場可編程門陣列FPGA發送到SDRAM中的對應地址上；
[0063]⑦繼續按照③?⑥的順序處理下一條字符，直至每條字符設置信息的字符都處理完，最終在冋步隨機存儲器SDRAM中將要置加到視頻中的子符逐條進彳丁整合後生成構成一幀字符圖像；
[0064]⑧將上述字符圖像按照順序通過LVDS接口發送至字符圖像信號疊加模塊。
[0065]所述的字符圖像信號疊加模塊中的FPGA接收到字符圖像信號時，按協議將其內容解析並緩存至DDRII內存顆粒中，當新的一幀視頻數據進行發送時，字符信號疊加模塊將讀取緩存在DDRII中的字符圖像數據，如果相應像素點的字符圖像數據不為O時，字符信號疊加模塊將字符圖像的相應像素點內容發送出去，若相應像素點的字符圖像數據為0，字符信號數據疊加模塊將不做任何修改把之前緩存的視頻數據相應像素點數據發送出去，這樣就達到了字符疊加的目的。
[0066]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.網絡交互式高清字符疊加系統，包括網絡控制模塊、字符圖像信號生成模塊、字符圖像信號疊加模塊；其特徵在於: 所述的網絡控制模塊用於為用戶提供操作控制界面，採集用戶通過所述操作控制界面提交的字符控制信息後進行解析，轉換成字符圖像信號生成模塊能識別的字符設置信息後發送至字符圖像信號生成模塊； 所述的字符圖像信號生成模塊根據接收到的字符設置信息，讀取預設的字庫文件中的相應字模，進行字形解析及填充處理，並根據字符圖像信號疊加模塊發送過來的待疊加視頻信號的信號格式將字符逐條進行整合後生成一幀字符圖像發送至字符信號疊加模塊； 所述的字符信號疊加模塊用於接收外部輸入的視頻信號並對輸入的視頻信號進行檢測，解析出該視頻信號的信號格式後發送至字符圖像信號生成模塊，並將該視頻信號緩存至內存晶片中，在接收到來自字符圖像信號產生模塊的字符圖像信號時，將所述字符圖像信號疊加到所述視頻信號後輸出。
2.根據權利要求1所述的網絡交互式高清字符疊加系統，其特徵在於:所述的網絡控制模塊為嵌入式web伺服器，包括微處理晶片、網絡驅動晶片以及RJ45接口，所述的網絡控制模塊通過RJ45接口實現將系統通過網線連接至區域網或廣域網；所述的微處理晶片是網絡控制模塊的核心器件，用於接收和解析相應的字符控制信息，所述的網絡驅動晶片用於完成模塊所需的電平轉換處理。
3.根據權利要求2所述的網絡交互式高清字符疊加系統，其特徵在於:所述的網絡控制模塊的微處理晶片能夠提供兩種字符設置方式:字符標準添加方式和字符自定義添加方式，所述兩種設置方式通過在操作控制界面中 建立標準添加表單和自定義添加表單兩個表單的方式實現。
4.根據權利要求1所述的網絡交互式高清字符疊加系統，其特徵在於:所述的字符圖像信號生成模塊包括微處理器、現場可編程門陣列FPGA、TF卡、EEPROM以及同步隨機存儲器SDRAM ;所述微處理器用於接收網絡控制模塊發送來的字符設置信息後，讀取預設字庫文件中的相應字模並進行自行解析和填充處理並生成一幀字符圖像；所述的現場可編程邏輯門陣列FPGA用於控制將生成的字符圖像從微處理器緩存至SDRAM並完成該字符圖像的發送處理；所述的TF卡中預設相應的字庫文件，所述字庫文件包括點陣字庫以及矢量字庫，便於微處理器調用；所述的EEPROM用於存放系統運行過程中所需的參數，包括字符設置信息和板卡設置信息。
5.根據權利要求1所述的網絡交互式高清字符疊加系統，其特徵在於:所述的字符圖像信號生成模塊根據接收到的字符設置信息，讀取預設字庫文件中的相應字模，進行字形解析及填充處理的過程包括: ①字符圖像信號生成模塊根據由字符圖像信號疊加模塊發送過來的視頻信號格式計算出對應的字符圖像畫布的大小，並根據字符圖像畫布的大小確定字符圖像在同步隨機存儲器SDRAM中的緩存起止地址； ②從第一條字符設置信息開始進行處理； ③首先由微處理器按照字符設置信息的字體設置信息讀取相應的字庫文件同時確定字庫文件的文件格式，然後對字符設置信息的字符設置內容的第一個字符按照相應字庫文件格式檢索出該字符對應的字庫文件內容即字模，並將對應內容讀取至微處理器的ram中； ④按照相應字庫文件的存儲格式對所讀取的內容進行解析:鑑於在矢量字庫文件中，一個字符的字型是按照筆畫的順序進行存儲的，且每一筆畫的關鍵點均是按照壓縮算法進行存儲的，各個關鍵點依次連接構成的多邊形就是筆畫的外輪廓，因此微處理器在讀取了第一個字符相應字庫文件的對應內容後，根據所述第一個字符對應的壓縮算法反向解析出該字符第一筆筆畫的關鍵點的橫縱坐標，由上述關鍵點依次連接構成該筆畫的多邊形，然後根據關鍵點橫縱坐標信息，利用向量叉乘積和反三角函數算法，計算出該筆畫多邊形的內角和並根據內角和確定多邊形方向，再根據多邊形方向確定應該對該多邊形內的區域進行填充或是摳除； ⑤微處理器的ram中預留一段空間(地址)作為字符疊加的操作區，該操作區的地址與上述字符圖像畫布的像素依次對應，將第一筆筆畫的關鍵點的橫縱坐標地址對應的操作區的元素按照字符的顏色設置信息寫入相應的亮度和色度值後，並採用劃線法對該多邊形內的填充區域進行填充，同時按照字符的顏色設置信息在操作區中與該多邊形內的填充區域所對應的地址中寫入相應的顏色亮度、色度值，並在操作區中與該多邊形內的對應摳除區中的對應地址寫入O，按照上述過程處理完第一個字符的所有筆畫後，繼續處理下一個字符，直到處理完該條設置信息的所有字符內容； ⑥按照該條字符設置信息的字符位置信息以及所述的字符圖像的畫布大小信息，計算出上述操作區中的所有字符內容在同步隨機存儲器SDRAM中對應的存儲地址，由微處理器通過現場可編程門陣列FPGA發送到SDRAM中的對應地址上； ⑦繼續按照③~⑥的順序處理下一條字符，直至每條字符設置信息的字符都處理完，最終在同步隨機存儲器SDRAM中將要疊加到視頻中的字符逐條進行整合後生成構成一幀字符圖像； ⑧將上述字符圖像按照順序通過LVDS接口發送至字符圖像信號疊加模塊。
6.根據權利要求1所述的網絡交互式高清字符疊加系統，其特徵在於:所述的字符圖像信號疊加模塊包括單片機、現場可編程門陣列FPGA以及內存晶片；所述的單片機用於控制與字符圖像信號生成模塊的通信，所述的內存晶片用於緩存接收到的視頻信號和字符圖像信號；所述的現場可編程門陣列FPGA接收字符圖像後將所述字符圖像緩存至內存晶片，若有外部視頻埠輸入的視頻信號發送過來，則FPGA將字符圖像信號疊加到所述視頻信號上發送出去。
7.根據權利要求1所述的網絡交互式高清字符疊加系統，其特徵在於:所述的字符圖像信號疊加模塊通過繼電器與視頻信號輸入端連接，用於實現支持視頻信號掉電直通功能和系統參數掉電記憶功能，即系統正常供電時，視頻信號通過繼電器輸入到字符圖像信號疊加模塊中進行處理而斷電時繼電器斷開，輸入的視頻信號不經過字符圖像信號疊加模塊直接輸出。
8.根據權利要求1所述的網絡交互式高清字符疊加系統，其特徵在於:所述的系統採用插板式結構即一塊字符信號生成板卡通過母板插接配合連接多塊字符信號疊加板卡，所述的網絡控制模塊和字符圖像信號生成模塊集成在字符信號生成板卡上，所述的字符圖像信號疊加模塊集成在字符信號疊加板卡上。
【文檔編號】H04N5/265GK103747191SQ201410040952
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月27日 優先權日:2014年1月27日
【發明者】周春雷, 劉興華, 張壇, 王瑤 申請人:大連科迪視頻技術有限公司