[发明专利]一种基于FPGA的多格式高速数字视频融合系统

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的多格式高速数字视频融合系统，本发明基于嵌入式FPGA架构，使用FPGA内部逻辑实现对多格式视频的解码，统一转换为数字RGB视频信号后并行对多通道视频图像进行缓存、降噪、缩放和叠加，将融合处理后的视频信号在FPGA内部进行编码输出，支持HDMI格式和LVDS格式同步编码输出到液晶显示屏显示，同时集成OSD在屏显控，通过四键式OSD，实现对各通道亮度、对比度、显示尺寸和显示位置等视频参数的调整。系统通过在FPGA内部搭建MicroBlaze软核实现对系统各单元运行逻辑的控制。适用于军工领域对多格式高速视频监控图像融合分析的场合。

技术领域

本发明属于嵌入式FPGA技术领域、计算机网络通信领域、电子通信领域等，系统技术应用于军工领域、军用监控领域以及军用显示领域。

背景技术

随着科技和军事水平的飞速发展，武器装备的可靠性测试显得尤为重要。需要对武器装备进行充分的研究测试以保持其先进性。其中在对具有快速飞行特征的武器装备进行研究试验的过程中，需要使用多台高速摄影机分别对快速飞行目标的弹道各路相关信息进行测控，相关研究人员在对试验过程中捕获的多通道高速视频数据分析处理时，不仅时效性差而且准确性低，造成研究工作效率低下，不能够满足现阶段对弹道测量系统试验的实际需要。

目前针对嵌入式系统设计的视频融合系统方案大多是基于高性能FPGA+ARM架构的，但是现有的多格式视频融合系统大多限制于较低分辨率，实时性较差且大多不支持LVDS接口输出。在少数支持LVDS接口输出的方案中，对于数字RGB信号到LVDS信号的转换，都是通过专用的集成芯片来转换的，这些芯片依靠进口，没有国产芯片的替代品，在此基础上设计一款满足实时性要求和国产化要求的支持高清分辨率的军用车载多格式高速视频融合测控设备，实现弹道测量系统的多路各异性图像处理和显控，对多通道视频融合起来进行分析，使研究人员对弹道相关信息的分析更直观、更便捷。

发明内容

本发明的目的在于实现军用车载环境下多通道各异性高速数字视频图像处理和在屏显控，基于FPGA的多格式高速数字视频融合系统设计并实现了对多格式(SDI格式、HDMI格式)视频的解码，统一转换为数字RGB视频信号后进行视频图像的降噪、缩放和叠加，并支持将叠加处理后的视频信号进行编码输出，支持HDMI格式和LVDS格式同步编码输出到高清液晶显示屏，同时支持叠加一通道OSD(On Screen Display)显存图像，通过四键式OSD，实现对各通道亮度、对比度、显示尺寸和显示位置等视频参数的调整。

本发明采用的技术方案为一种基于FPGA的多格式高速数字视频融合系统，该系统主要包括视频输入模块、视频缓存模块、图像处理模块、视频输出模块、通信接口模块和时钟电源管理模块。