(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210848050.X (22)申请日 2022.07.19 (71)申请人 中电科思仪科技 （安徽） 有限公司 地址 233000 安徽省蚌埠市迎河路13 00号 (72)发明人 李雷　张伟　蒋乃波　何春　彭杰　 贺永亮　余志勇　陈国际　金学彬　 刘俊晖　 (74)专利代理 机构 青岛智地领创专利代理有限 公司 37252 专利代理师 种艳丽 (51)Int.Cl. H04N 5/262(2006.01) H04N 5/268(2006.01) H04N 5/265(2006.01) H04N 5/14(2006.01)H04N 7/18(2006.01) (54)发明名称 一种基于FPGA的视频切换与拼接系统实现 电路及方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于FPGA的视频切换与 拼接系统实现电路及方法， 属于光纤熔接机领 域。 光纤熔接机通过两套互相垂直的摄像系统同 时观测待熔接的光纤， 可以获得光纤的三维图像 信息， 视频切换与拼接系统实现电路主要由CPU、 FPGA、 按键控制模块和两套视 频采集CMOS模块组 成， 可实现光纤熔接机两套摄像系统采集视频图 像的切换与拼接控制。 本发明具有X向CMOS采集 视频单独显示、 Y向CMOS采集视频单独显示、 XY双 向CMOS采集视 频上下同时显示、 XY双向CMOS 采集 视频左右同时显示4种显示模式； 视频切换与拼 接全部在FPGA中实现， 速度快、 可移植 性高。 权利要求书4页 说明书8页 附图3页 CN 115379135 A 2022.11.22 CN 115379135 A 1.一种基于FPGA的视频切换与拼接系统实现电路， 其特征在于： 包括按键、 CPU系统、 LCD显示器、 FPGA、 存 储器、 CMOSX和CMOSY； 按键， 被配置用于用户设置 视频显示模式； CPU系统， 被配置为将用户设置的显示模式控制命令发送给FP GA， 同时接收FP GA发送的 用于显示的视频信号， 将显示缓存内缓存的图像传送至LCD显示器； LCD显示器， 被 配置用于 显示拼接重组好的C MOSX和CMOSY图像； FPGA， 被配置为用于接收CPU系统发送的显示模式控制命令， 将接收到的CMOSX和CMOSY 采集的视频信号传送至存储器缓存， 根据显示模式从存储器读取视频信号进行切换与拼 接， 同时生成显示字符与分割线， 将视频信号、 显示字符和分割线重组后传送至 CPU系统； 存储器， 被配置用于缓存C MOSX和CMOSY采集的视频信号； CMOSX和CMOSY， 被配置为用于采集X方向和Y方向光纤视频， 同时将采集的视频信号传 送至FPGA。 2.根据权利要求1所述的基于FPGA的视频切换与拼接系 统实现电路， 其特征在于： CPU 系统， 包括按键 接口单元和显示缓存单 元； 按键接口单元， 被配置为用于接收用户通过按键设置的视频显示模式， 生成显示模式 控制命令， 发送给 FPGA； 显示缓存单元， 被配置为接收FPGA发送的用于显示的视频信号， 并将接收到的视频信 号发送给LCD显示器。 3.根据权利要求2所述的基于FPGA的视频切换与拼接系统实现电路， 其特征在于： FPGA， 包括FIFOX单元、 X向读写控制单元、 FIFOY单元、 Y向读写控制单元、 显示模式选择单 元、 图像重组控制单元、 X/Y图像重组单元、 显示字符生 成单元、 分割线生成单元和显示图像 生成单元； FIFOX单元， 被配置为用于接收并暂时存储摄像系统CMOSX采集的光纤视频信号， 首先， 当存储的视频信号达到预设值时， 产生X方向视频读取触发信号， 发送给X向读写控制单元； 其次， 接收X向读写控制单元FIFO读控制信号， 在读控制 信号控制下将暂存的视频信号 发送 给存储器； X向读写控制单元， 被配置为用于进行FIFOX读控制和存储器读写控制， 首先根据FIFOX 单元发送的读取触发信号产生FIFOX读控制信号， 发送给FIFOX单元以读取FIFOX暂存的光 纤视频信号； 其次产生存储器写控制信号与存储器写地址； 最后将产生的存储器写控制信 号、 存储器写地址和读取的FIFOX暂存的光纤视频信号同步 发送到存储器； 当接收到图像重 组单元发送的存储器读控制命令后， 产生存储器读控制信号与存储器读地址， 发送给存储 器； FIFOY单元， 被配置为用于接收并暂时存储摄像系统CMOSY采集的光纤视频信号， 首先， 当存储的视频信号达到预设值时， 产生Y方向视频读取触发信号， 发送给Y向读写控制单元； 其次， 接收Y向读写控制单元FIFO读控制信号， 在读控制 信号控制下将暂存的视频信号 发送 给存储器； Y向读写控制单元， 被配置为用于进行FIFOY读控制和存储器读写控制， 首先根据FIFOY 单元发送的读取触发信号产生FIFOY读控制信号， 发送给FIFOY单元以读取FIFOY暂存的光 纤视频信号； 其次产生存储器写控制信号与存储器写地址； 最后将产生的存储器写控制信权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115379135 A 2号、 存储器写地址和读取的FIFOY暂存的光纤视频信号同步 发送到存储器； 当接收到图像重 组单元发送的存储器读控制命令后， 产生存储器读控制信号与存储器读地址， 发送给存储 器； 显示模式选择单元， 被配置为接收CPU系统发送的显示模式控制命令， 产生显示模式选 择信号， 发送给图像重组控制单 元； 图像重组控制单元， 被配置为用于接收显示模式选择单元发送的显示模式选择信号； 生成X向读写控制 信号发送到X向读写控制单元； 生 成Y向读写控制 信号发送到Y向读写控制 单元； 生成图像重组控制 信号发送到X/Y图像重组单元； 生 成显示字 符产生控制 信号发送到 显示字符生成单 元； 生成分割线生成控制信号发送到分割线生成单 元； X/Y图像重组单元， 被配置为用于接收存储器发送来的X向光纤视频信号和Y向光纤视 频信号， 接收图像重组控制单元发送来的图像重组控制命令， 根据控制命令重组X向和Y向 光纤视频信号， 并将重组的光纤视频信号发送到 显示图像生成单 元； 显示字符生成单元， 被配置为用于接收图像重组控制单元发送来的字符生成控制命 令， 根据控制命令生成显示字符， 并将生成的显示字符发送到 显示图像生成单 元； 分割线生成单元， 被配置为用于接收图像重组控制单元发送来的分割线生成控制命 令， 根据控制命令生成分割线， 并将生成的分割线发送到 显示图像生成单 元； 显示图像生成单元， 被配置为用于接收X/Y图像重组单元发送来的光纤视频信号， 接收 显示字符生成单元发送来的显示字符， 接 收分割线生成单元发送来的分割线； 将接 收到的 光纤视频信号、 显示字 符和分割线重新组合生成显示图像， 并将生产的显示图像发送到CPU 系统的显示缓存单 元。 4.一种基于FPGA的视频切换与拼接系统实现方法， 其特征在于： 采用如权利要求3所述 的基于FPGA的视频切换与拼接系统实现电路， 能够实现光纤熔接机的视频切换与拼接功 能； 该实现方法具有4种显示模式， 包括X向CMOS采集视频单独显示、 Y向CMOS采集视频单独 显示、 XY双向CMOS采集视频上下同时显示、 XY双向CMOS采集视频左右同时显示4种显示模 式； 用户能够随时通过按键切换显示模式。 5.根据权利要求4所述的基于FPGA的视频切换与拼接系统实现方法， 其特征在于： 显示 模式， 包括系统默认初始化显示模式和用户设置初始化显示模式； 对于系统默认初始化显 示模式， 开机显示模式为XY双向CMOS采集视频上下同时显示； 对于用户设置初始化显示模 式， 用户能够通过按键 设置X向CMOS采集视频单独显示、 Y向CMOS采集视频单独显示、 XY双向 CMOS采集视频上下同时显示、 XY双向CMOS采集视频左右同时显示4种显示模式任何一种显 示模式为初始化显示模式。 6.根据权利要求5所述的基于FPGA的视频切换与拼接系统实现方法， 其特征在于： 该实 现方法以FPGA为控制核心， 具体包括如下步骤： 步骤1： 执 行初始化相关操作， 系统初始化 为XY双向C MOS采集视频 上下同时显示模式； 步骤2： 由CPU系统将用户设置的显示模式发送给FPGA， 包括： X向CMOS采集视频单独显 示、 Y向CMOS采集视频单独显示、 XY双向CMOS采集视频上下同时显示、 XY双向CMOS采集视频 左右同时显示 4种显示模式； 步骤3： 在显示模式选择 单元中， 根据显示模式选择信号， 生成显示模式控制信号； 若： 选择XY双向CMOS采集视频 上下同时显示， 开始执 行步骤4；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115379135 A 3