應(yīng)用于小型無人機導(dǎo)航的miniOSD視頻疊加顯示方法及電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于小型無人機導(dǎo)航的miniOSD視頻疊加顯示方法及電路，包括以下步驟：將飛行參數(shù)分為N類，將各類分別布局在OSD的某一層上，得到N個參數(shù)層；確定待顯示的飛行參數(shù)所在的類，屏蔽上述N個參數(shù)層中不包含待顯示的飛行參數(shù)的類對應(yīng)的參數(shù)層，采用混疊方法，將待顯示的飛行參數(shù)所在的類對應(yīng)的參數(shù)層與原始圖像層VIN疊加，生成最終的OSD圖像VOUT。本發(fā)明有選擇地顯示飛行參數(shù)，可以最大程度減小硬件資源的占用和能耗，對局部飛行參數(shù)模塊的增刪很靈活。
【專利說明】應(yīng)用于小型無人機導(dǎo)航的mi n i OSD視頻疊加顯示方法及電 路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及視頻疊加顯示領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)用于小型無人機導(dǎo)航的miniOSD視 頻疊加顯示方法及電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的進步，無人機在民用領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用，在很多實際應(yīng)用的 情況下，如城市航拍、農(nóng)業(yè)植保，都需要無人機傳輸實時的監(jiān)控圖像到地面端，W便進行觀 巧。，但同時也需要操控人員對飛機的各項參數(shù)進行監(jiān)控，W便當(dāng)飛機狀態(tài)不佳或發(fā)生故障 時，能夠迅速采取應(yīng)急措施或切換回手動操控，最大程度上避免飛行事故的發(fā)生。但是分屏 顯示往往會給操控帶來很大的不便，所W就需要將監(jiān)控圖像與飛行參數(shù)疊加在一起顯示在 一個屏幕上。
[0003] 0SD-屏幕顯示技術(shù)的關(guān)鍵原理是在圖像上對文字進行疊加，讓顯示屏能為用戶提 供附加信息顯示的功能，傳統(tǒng)的0SD顯示技術(shù)是將所有的要疊加在圖像上的信息整合到一 個層上再與視頻圖像疊加（如圖1)。
[0004] 該種顯示方式存在W下缺陷：
[0005] 1、顯示的信息大部分都是固定的，對局部飛行參數(shù)模塊的增刪都很不靈活。
[0006] 2、該種全部疊加上去的信息會占用大量的系統(tǒng)內(nèi)存，消耗硬件資源。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應(yīng)用于小型 無人機導(dǎo)航的miniOSD視頻疊加顯示方法。
[000引為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是；一種應(yīng)用于小型無人機導(dǎo)航 的miniOSD視頻疊加顯示方法及電路，包括W下步驟：
[0009] 1)將飛行參數(shù)分為N類，將各類分別布局在0SD的某一層上，得到N個參數(shù)層；N 的取值范圍為[0, 10];
[0010] 2)確定待顯示的飛行參數(shù)所在的類，屏蔽上述N個參數(shù)層中不包含待顯示的飛行 參數(shù)的類對應(yīng)的參數(shù)層，采用混疊方法，將待顯示的飛行參數(shù)所在的類對應(yīng)的參數(shù)層與原 始圖像層VIN疊加，生成最終的0SD圖像V0UT。
[0011] 本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)上述方法的電路，包括CPU主控單元、N個與口；所述CPU 主控單元輸出端與所述N個與口的其中一個輸入端連接，所述CPU主控單元向所述N個與 口輸出高電平或低電平信號；所述N個與口的另一個輸入端分別輸入0SD的N個參數(shù)層信 號，所述0SD的N個參數(shù)層分別對應(yīng)N類飛行參數(shù)；所述N個與口的輸出端各與一個乘法 器連接；N個乘法器各與一個或口輸入端連接；第一個或口的另一個輸入端輸入原始圖像 層VIN信號；第一個與口的輸出端與第二個與口另一個輸入端連接，第二個與口的輸出端 與第S個與口的另一個輸出端連接，依此類推，第N-1個與口的輸出端與N個與口的另一個 輸入端連接，第N個與口的輸出端輸出混疊后的視頻信號，即最終的OSD圖像VOUT。
[001引 V0UT = VIN+P0*A0*OSD0+Pi*Ai*OSDi+P2*A2*OSD2+…+Pn-i*An_i*OSDn_i;其中，A0, Ai， A2…An_iE (0, 1) ;P。，Pi，P2…Pn_i取值為 0 或 1 ;0SD。，OSDi，0SIV..0SDn_i為 OSD 的參數(shù)層， n = N。
[0013] 小型無人機的裝載能力和攜帶電量都有限，所W采用體積小，重量輕，節(jié)能的最小 硬件系統(tǒng)miniOSD來完成該一工作。0SD與視頻轉(zhuǎn)換器、飛行控制板連接。
[0014] 在0SD讀取飛行參數(shù)到0SD各數(shù)據(jù)層的過程中，各個0SD數(shù)據(jù)層采用鏈表存儲結(jié) 構(gòu)，各0SD數(shù)據(jù)層內(nèi)采用數(shù)組存儲結(jié)構(gòu)。在增加或刪除一類飛行參數(shù)時，只需對層進行增加 或刪除操作，方便靈活。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為；本發(fā)明的方法有選擇地顯示飛行 參數(shù)，可W最大程度減小硬件資源的占用和能耗，對局部飛行參數(shù)模塊的增刪很靈活。本發(fā) 明的電路結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為現(xiàn)有的0SD疊加示意圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明0SD疊加示意圖；
[001引圖3為本發(fā)明一實施例各圖形設(shè)定示意圖；
[0019] 圖4為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖5為本發(fā)明0SD與外部設(shè)備連接示意圖；
[0021] 圖6為本發(fā)明插入0SD圖層原理圖；
[0022] 圖7為本發(fā)明刪減0SD圖層原理圖；
[0023] 圖8為本發(fā)明顯示存儲單元的固定位置示意圖；
[0024] 圖9為本發(fā)明0SD存儲結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖10為本發(fā)明一實施例像素點分布示意圖。

【具體實施方式】
[0026] 本發(fā)明采用分模塊分層的飛行參數(shù)疊加顯示設(shè)計方案：
[0027] 1)將飛行參數(shù)分為N類，將各類分別布局在0SD的某一層上，得到N個參數(shù)層；
[002引 2)確定待顯示的飛行參數(shù)所在的類，屏蔽上述N個參數(shù)層中不包含待顯示的飛行 參數(shù)的類對應(yīng)的參數(shù)層，采用混疊方法，將待顯示的飛行參數(shù)所在的類對應(yīng)的參數(shù)層與原 始圖像層VIN疊加，生成最終的0SD圖像V0UT。
[0029] 如圖3,在生成的疊加圖像中，該四個參數(shù)模塊就被分別顯示在了視頻圖像的四個 角上，當(dāng)操控人員只需要GI^S參數(shù)而不需要其他信息時，可將0SD第1層、0SD第2層、0SD 第4層屏蔽掉，只保留0SD第3層與原始圖像層疊加，生成只帶有GI^S參數(shù)顯示的視頻流到 屏幕。當(dāng)需要其他一種或多種飛行參數(shù)時，同理。
[0030] 為了實現(xiàn)該種疊加方案，采用經(jīng)過改進的ALPHA混疊算法，將口控時鐘電路應(yīng)用 于飛行參數(shù)的模塊化獲取中。假設(shè)輸入的視頻信號為VIN，有N個0SD圖層0SD。，OSDi，OSDs'" OSDw，對應(yīng)的混色因子ALPHA值分別為A。，Ai，A2…Aw (化1))，控制時鐘口電路參數(shù)分別 為Pa，Pi，P2…P"_i(〇或1)，在讀取每一帖的圖像時，CPU先采集每一路的口控時鐘信號，與混 色因子相乘后再做OSD圖層的因子，混疊后的輸出視頻信號為VOUT，表達式如下，見下式：
[003U V0UT = VIN+P0*A0*OSD0+Pi*Ai*OSDi+P2*A2*OSD2+......+Pn-i*An_i*OSDn_i
[003引 其中，A0，Ai，A]…An_iE (0, 1)。
[0033] 為了實現(xiàn)該種算法，硬件架構(gòu)見圖4。
[0034] 0SD與其他硬件部分的連接如圖5。
[0035] 如圖5,左端通過一個5針串口與飛控板進行通信，其中TX發(fā)送請求到飛控，RX接 收無人機的飛行參數(shù)，5V和GND端來給miniOSD進行供電。右端為一個6針串口，下端=針 連接模擬攝像頭，通過一根數(shù)據(jù)線獲取監(jiān)控圖像，上端=針連接發(fā)射機，將由0SD整合的圖 像通過發(fā)射機傳回到地面站的顯示屏上。
[0036] 關(guān)于0SD的存儲結(jié)構(gòu)設(shè)計如下：
[0037] 在0SD讀取飛行參數(shù)數(shù)據(jù)到各層的過程中，各個0SD數(shù)據(jù)層采用鏈表存儲結(jié)構(gòu)。鏈 表是一種物理存儲上非連續(xù)，非順序的存儲結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)元素的邏輯順序是通過鏈表中的指 針鏈接而成，并且它能動態(tài)地進行存儲分配。動態(tài)性體現(xiàn)為；鏈表中的元素個數(shù)可W根據(jù)需 要增加和減少；元素的位置可W變化，即可W從某個位置刪除，然后插入到新的地方。我們 將各層的飛行參數(shù)通過鏈表結(jié)構(gòu)存儲起來，當(dāng)不需要某一層的數(shù)據(jù)時，將它的前一層的尾 指針指向它的后一層的頭指針，該樣就可W很方便地刪除該一 0SD顯示層，而不需要重新 分配各層的存儲結(jié)構(gòu)。由于各0SD圖像層之間沒有嚴(yán)格的順序之分，當(dāng)需要增加一個0SD 層時，可W直接在鏈表的頭節(jié)點或尾節(jié)點處開辟一個新的存貶空間，再將數(shù)據(jù)寫入，指針指 向相應(yīng)的頭或尾即可，更為方便。
[003引在每個0SD圖層中，由于其待顯示的數(shù)據(jù)大小，存儲順序都是固定的，所W采用事 先分配好的數(shù)組進行靜態(tài)存儲，該種層間鏈表，層內(nèi)數(shù)組的存儲模式可W最大限度地節(jié)約 系統(tǒng)內(nèi)存，也可W降低巧片成本。插入0SD圖層如圖6。刪減0SD圖層見圖7。
[0039] miniOSD采用MAX7456的內(nèi)核，它是一款單通道屏幕顯示發(fā)生器，通過消除外部攝 像驅(qū)動、同步信號分離器，W及攝像開關(guān)來減小系統(tǒng)的消耗，具有256個用戶可編程的單色 字節(jié)，可W用任意的字體和尺寸顯示如公司圖標(biāo)，自定義圖形，時間與日期等。
[0040] 對于單個0SD圖層的，MAX7456包含兩種方式的存儲：顯示內(nèi)存（SRAM)和非易失 性角色內(nèi)存（NVM)。在SRAM中存儲了 480個角色地址指向NVM，SRAM利用SPI串行接口為 用用戶提供很好的編程接口，每一個SRAM的地址都于屏幕上的一個固定位置相關(guān)聯(lián)，如圖 8。
[0041] 屏幕上的每一個點包含兩個字節(jié)，第一個字節(jié)包含該個存儲點在存儲單元中的地 址，第二個字節(jié)包含該個存儲點的狀態(tài)信息，如圖9。
[0042] 非易失性角色內(nèi)存（NVM)存儲待展示的文字或圖形，每個元素包含12水平*18豎 直像素點，每個像素點由兩個字節(jié)構(gòu)成：
[0043] 00=黑色，不透明
[0044] 01 =透明
[0045] 10=白色，不透明
[0046] 11 =透明
[0047] 因此，每個元素共有12*18 = 216個像素點，一個8-bit位可W描述4個像素點。 因此每個元素需要216/4 = 54byte的數(shù)據(jù)。
[0048] 2-bit像素值定義；
[0049]

【權(quán)利要求】
1. 一種應(yīng)用于小型無人機導(dǎo)航的miniOSD視頻疊加顯示方法，其特征在于，包括以下 步驟： 1) 將飛行參數(shù)分為N類，將各類分別布局在0SD的某一層上，得到N個參數(shù)層；N的取 值范圍為[〇, 10]; 2) 確定待顯示的飛行參數(shù)所在的類，屏蔽上述N個參數(shù)層中不包含待顯示的飛行參數(shù) 的類對應(yīng)的參數(shù)層，采用混疊方法，將待顯示的飛行參數(shù)所在的類對應(yīng)的參數(shù)層與原始圖 像層VIN疊加，生成最終的0SD圖像V0UT。
2. -種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的電路，其特征在于，包括CPU主控單元、N個與門；所 述CPU主控單元輸出端與所述N個與門的其中一個輸入端連接，所述CPU主控單元向所述 N個與門輸出高電平或低電平信號；所述N個與門的另一個輸入端分別輸入0SD的N個參 數(shù)層信號，所述0SD的N個參數(shù)層分別對應(yīng)N類飛行參數(shù)；所述N個與門的輸出端各與一個 乘法器連接；N個乘法器各與一個或門輸入端連接；第一個或門的另一個輸入端輸入原始 圖像層VIN信號；第一個與門的輸出端與第二個與門另一個輸入端連接，第二個與門的輸 出端與第三個與門的另一個輸出端連接，依此類推，第N-1個與門的輸出端與N個與門的另 一個輸入端連接，第N個與門的輸出端輸出混疊后的視頻信號，即最終的0SD圖像V0UT。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，VOUT = VIN+P c^AdOSDfPfAfOSDi+PdA# 0SD2+…+Pn_1*An_1*0SD n_1;其中，△。，六1，^.大_1￡(〇，1)丨。，？ 1，&.十11_1取值為〇或1;(^0， OSDp OSD^.OSDm為 0SD 的參數(shù)層，n = N。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，所述OSD與視頻發(fā)射端、飛行控制板、攝像 頭連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2?4之一所述的電路，其特征在于，在0SD讀取飛行參數(shù)到0SD各數(shù) 據(jù)層的過程中，各個0SD數(shù)據(jù)層采用鏈表存儲結(jié)構(gòu)，各0SD數(shù)據(jù)層內(nèi)采用數(shù)組存儲結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H04N5/445GK104486567SQ201410844431
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】譚冠政, 唐爾謙, 曹文明, 譚冠軍, 譚淦 申請人:中南大學(xué)