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使用元数据进行AC-耦合的视频链路的DC偏移校正

阅读:683发布:2020-05-08

专利汇可以提供使用元数据进行AC-耦合的视频链路的DC偏移校正专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及使用元数据进行AC-耦合的视频链路的DC偏移校正。本文公开用于对通过AC-耦合的视频链路接收的视频 信号 执行DC偏移校正的系统和方法。在一个方面,发射器被配置为计算并向接收器提供指示由相机获取的 视频信号 的一组有效 像素 的统计特性(例如,平均值或总和)的元数据。接收器被配置为对通过AC-耦合的视频链路接收的视频信号计算类似的统计特性,并基于由接收器计算出的统计特性与由发射器计算出的统计特性之间的比较,通过 修改 接收的视频信号的一个或多个值并由接收的元数据指示来执行DC校正。,下面是使用元数据进行AC-耦合的视频链路的DC偏移校正专利的具体信息内容。

1.一种用于通过视频链路传输视频信号的系统,该系统包括:
发射器,被配置为:
计算由相机获取的视频信号的一组像素的统计特性,
通过所述视频链路向所述接收器提供视频信号,以及
向接收器提供指示所计算的统计特性的元数据;和
接收器,被配置为:
计算从所述发射器接收的视频信号的像素组的统计特性,
从由所述发射器提供的元数据中获得由所述发射器计算的统计特性,
计算指示由所述接收器计算的统计特性与由所述发射器计算的统计特性之间的差的值,和
通过针对一个或多个值的每个原始值生成校正后的值来校正从所述发射器接收的视频信号的一个或多个值,其中所述校正后的值等于由基于指示差的计算值的值修改的原始值。
2.根据权利要求1所述的系统,其中所述统计特性是像素组的像素值的平均值。
3.根据权利要求1所述的系统,其中所述统计特性是像素组的像素值之和。
4.根据权利要求1所述的系统,其中所述统计特性是像素组的像素值的中位数。
5.根据权利要求1所述的系统,其中所述像素组包括所述视频信号的视频的一行的多个像素。
6.根据权利要求5所述的系统,其中所述视频信号的一个或多个值包括该行的多个值。
7.根据权利要求5所述的系统,其中所述视频信号的一个或多个值包括不同行的多个值。
8.根据权利要求5所述的系统,其中所述发射器被配置为计算所述统计特性并为所述视频帧的多个行中的每个行提供元数据。
9.根据权利要求1所述的系统,其中所述计算的统计特性是M位数字值,并且其中所述元数据包括所述计算的统计特性的一个或多个最低有效位的N个,不包括所述计算的统计特性的(M-N)个最高有效位,其中N小于M并且大于零。
10.根据权利要求1所述的系统,其中所述发射器被配置为通过在所述视频信号中包括元数据的至少一部分来将所述元数据提供给所述接收器。
11.根据权利要求10所述的系统,其中所述发射器被配置为通过将所述视频信号中的元数据的至少一部分包括在所述视频信号的视频帧的行的平同步脉冲的前沿和后沿中的一个或多个中,将所述元数据提供给所述接收器。
12.根据权利要求1所述的系统,其中所述发射器被配置为通过将元数据的至少一部分包括在与所述视频信号分开传输的信号中,将所述元数据提供给所述接收器。
13.一种用于处理通过视频传输线接收的视频信号的接收器,包括:
构件,用于在将所述视频信号发送到所述接收器之前,使用所述视频信号的一组像素的值来获得由发射器计算的统计特性;
构件,用于在所述视频信号已经通过所述视频传输线传输之后,使用所述像素组的值来计算所述视频信号的所述像素组的统计特性;
构件,用于计算这样的值,该值指示在所述视频信号传输到所述接收器之前使用所述像素组的值计算的统计特性与在所述视频信号已经通过所述视频传输线传输之后使用所述像素组的值计算的统计特性之间的差;和
构件,用于通过为所述一个或多个值的每个原始值生成校正值,在所述视频信号已经通过所述视频传输线传输之后校正所述视频信号的一个或多个值,其中所述校正值基于所述原始值移动指示该差的计算值。
14.根据权利要求13所述的接收器,其中:
用于获得由所述发射器计算的统计特性的构件包括用于获得指示由所述发射器计算的统计特性的元数据的构件;
由所述发射器计算的统计特性是M-位数字值,和
所述元数据包括由所述发射器计算的统计特性的N个最低有效位,不包括由所述发射器计算的统计特性的(M-N)个最高有效位,其中N小于M并且大于零。
15.根据权利要求13所述的接收器,其中所述接收器被配置为通过所述视频传输线接收所述元数据。
16.根据权利要求13所述的接收器,其中所述统计特性至少是以下之一:
所述像素组的像素值的平均值,
所述像素组的像素值之和,或
所述像素组的像素值的中位数。
17.根据权利要求13所述的接收器,其中所述视频传输线是AC-耦合的视频传输线。
18.一种操作模拟视频传输系统的方法,该方法包括:
计算第一组值的统计特性,所述第一组值包括在所述视频信号已经通过视频链路传输之前所述视频信号的一组像素的值;
计算第二组值的统计特性,所述第二组值包括在所述视频信号已经通过视频链路传输之后所述视频信号的所述像素组的值;
计算这样的值,该值指示所述第一组值的计算的统计特性与所述第二组值的计算的统计特性之间的差;和
通过为一个或多个像素值中的每个像素值生成校正值,校正已经通过视频链路传输的视频信号的一个或多个像素值,其中所述校正值基于所述一个或多个像素值中的每个像素值改变指示该差的计算值。
19.根据权利要求18所述的方法,其中所述视频链路是AC-耦合的视频链路。
20.根据权利要求19所述的方法,通过将该差添加到所述一个或多个像素值中的每个像素值来校正所述一个或多个像素值。

说明书全文

使用元数据进行AC-耦合的视频链路的DC偏移校正

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2018年10月26日提交的标题为“使用元数据进行AC-转换的视频变压器的DC校正”的美国专利申请序列No.16/172,362权益和优先权,通过引用整体并入本文。

技术领域

[0003] 本发明涉及视频信号传输领域,尤其涉及交流(AC)-交换的信道上的模拟视频信号传输。

背景技术

[0004] 依赖实时视频信息获取的基于视频的应用程序,例如汽车信息娱乐系统、汽车驾驶员辅助系统(ADAS)、自动驾驶汽车和安全监控系统,通常涉及通过一个或多个相机捕获和生成视频数据。这样的相机可以包括例如电荷耦合器件(CCD)、互补金属化物半导体(CMOS)图像传感器或任何其他合适的视频捕获设备,这些设备从广义上将入射在其上的光子转换为数字(原始或像素)视频数据。在此类应用中,通常必须将视频数据从相机实时传输到其他设备进行处理。这样的设备可以包括例如电子控制单元(ECU)或通信或警报系统中的组件。这样的设备可以例如执行专用软件,以基于所获取的图像和/或视频数据来执行处理和分析任务,并相应地提供输出。使得能够在相机和视频数据接收设备/处理器之间进行数据传输的传输基础设施的层的组合可以被称为“视频通道”或“相机链路”。
[0005] 多种因素会影响视频线路的成本、质量和耐用性。诸如空间/表面积以及法规之类的物理限制可能会对视频端口的要求或规格构成进一步的限制,因此必须权衡取舍和独创性。附图说明
[0006] 为了提供对本公开及其特征和优点的更完整的理解,结合附图参考以下描述,其中相同的附图标记表示相同的部分,其中:
[0007] 图1示出了根据本公开的一些实施方案的单端传输方案中的AC耦合电路的示意性示例;
[0008] 图2示出了根据本公开的一些实施方案的在差分传输方案中的AC耦合电路的示意性示例。
[0009] 图3是在理想传输期间视频信号的示意图,其中该信号不受信号幅度增益(SAG)的影响。
[0010] 图4是在AC耦合系统上传输期间展现出SAG效应的视频信号的示意图。
[0011] 图5是根据本公开的一些实施方案的将元数据用于通过AC耦合的视频链路传输的视频信号的直流(DC)偏移校正的方法的流程图
[0012] 图6提供了示出根据本公开的一些实施方案的示例视频系统的框图
[0013] 图7提供了示出根据本公开的一些实施方案的示例数据处理系统的框图。

具体实施方式

[0014] 综述
[0015] 本公开的系统、方法和设备每个都具有几个创新方面,没有任何一个单独地负责本文公开的所有期望属性。在以下描述和附图中阐述了本说明书中描述的主题的一种或多种实现方式的细节。
[0016] 本文公开了用于对通过有线、AC耦合的视频链路接收的视频信号执行DC偏移校正的系统和方法。这样的系统和方法可以特别适合于但不限于用在车辆中(其中术语“车辆”不仅包括诸如汽车、卡车或公共汽车的轮式车辆,而且还包括例如飞机或航天器)、监视系统或者在发射器和接收器可能需要通过有线链路相互传递视频信号和其他数据的任何其他环境中,其中发射器位于此类环境内(例如,车辆内)的一个位置并配置为接收由相机中的图像传感器获取的视频信号,该摄像机通信耦合到发射器;接收器位于这种环境中的另一个位置。此外,尽管本公开主要描述了视频链路和视频信号,但是通过AC耦合的模拟传输信道传输的其他类型的信号(如音频、图像或它们的任意组合)可以在传输器的接收端使用传输器传输的元数据进行校正,如本文所述。
[0017] 在本公开的一个方面中,提供了一种系统,其中,发射器被配置为计算并向接收器提供指示由相机获取的部分视频信号的一组有效像素的统计特性(例如,平均值或值之和)的元数据(即,发射器配置为在通过AC耦合视频链路发送信号之前计算视频信号的统计特性)。接收器被配置为计算通过AC-耦合的视频链路在接收器处接收到的视频信号的类似统计特性,并根据接收器计算出的统计特性与发射器计算出的统计特性之间的比较,通过校正接收到的视频信号的一个或多个值来执行DC偏移校正(如从发射器接收到的元数据所示),在渲染接收到的视频信号以进行显示之前。这样的方法有利地允许使用更多的数据点来执行DC偏移校正,从而使得在接收器侧恢复的视频信号类似于在发射器侧的相机所获取的视频信号的程度方面的改进,从而提高了渲染视频的质量。
[0018] 本公开的其他方面提供了用于操作这样的系统的方法,以及存储指令的计算机可读存储介质,所述指令在由硬件处理器执行时使处理器执行在通过AC耦合视频链路传输视频信号之后使用元数据启用视频信号的DC偏移校正的方法。
[0019] 如本领域的技术人员将认识到的,可以以各种方式来体现本公开的方面,特别是如本文中所提出的使用元数据的AC耦合信号的DC偏移校正的方面-例如作为方法、系统、计算机程序产品或计算机可读存储介质。因此,本公开的方面可以采取完全硬件实施方案、完全软件实施方案(包括固件、常驻软件、微代码等)或组合软件和硬件方面的实施方案的形式,这些方面在本文中通常都可以统称为“电路”、“模”或“系统”。在本公开中描述的功能可以被实现为由一台或多台计算机的一个或多个硬件处理单元(例如,一个或多个微处理器)执行的算法。在各种实施方案中,本文描述的每种方法的不同步骤和步骤的一部分可以由不同的处理单元执行。此外,本公开的方面可以采取在一种或多种计算机可读介质中体现的计算机程序产品的形式,优选地是非暂时性的,其上体现了(例如,存储)计算机可读程序代码。在各种实施方案中,这样的计算机程序可以例如被下载(更新)到现有设备和系统(例如,对于现有的模拟传输系统,尤其是使用AC-耦合的模拟视频传输系统,包括发射器、接收器和/或其控制器等),或者在制造这些设备和系统时被存储。
[0020] 以下详细描述给出了特定某些实施方案的各种描述。但是,本文所述的创新可以以多种不同的方式体现,例如,如权利要求书或所选例子所定义和涵盖的那样。在以下描述中,参考附图,其中相似的附图标记可以指示相同或功能相似的元件。将理解的是,附图中示出的元件不必按比例绘制。外,将理解的是,某些实施方案可以包括比图中示出的更多的元件和/或图中示出的元件的子集。此外,一些实施方案可以结合来自两个或更多个附图的特征的任何合适的组合。
[0021] 根据以下描述和权利要求,本公开的其他特征和优点将是显而易见的。
[0022] 模拟vs数字视频传输
[0023] 在需要在系统元件之间(例如,在图像传感器和距离图像传感器一定距离处实现的处理器之间)传输视频数据的系统(例如,环视ADAS或(安全)监视系统)中,相机获取的视频数据可以以数字形式传输,例如,作为串行数字比特流传输,其可以是例如,作为由图像传感器获取或某种处理形式的RAW数据,例如作为由对RAW图像传感器数据执行去赛克的图像系统处理器(ISP)生成的YUV数据。可替代地,在传输之前,可以将由相机获取的视频数据转换并格式化为模拟信号,然后以模拟形式进行传输。
[0024] 与数字传输相比,模拟视频信号传输可能是有利的。数字传输的串行化特性导致数字传输比模拟传输需要更高的带宽。为了满足更高的带宽要求,需要更昂贵的基础设施。另外,虽然在数字传输中保持了比特精度并且在模拟传输中可能会损害比特精度,但是就输出视频质量而言,数字传输中确实发生的错误的影响比模拟传输中发生的错误的影响要大得多。因此,与数字信号传输相比,将原始数字视频数据作为模拟信号进行传输具有多个优势。基于模拟传输的系统可以提供降低的成本和更可靠的传输。因此,虽然图像传感器通常将输出数字视频数据,但是可以将其转换为模拟信号,以通过模拟视频链路传输至接收器以进行进一步处理。
[0025] AC-耦合的与DC-耦合的模拟传输
[0026] 在通过有线传输线实现模拟信号传输时,可以在AC耦合和直流耦合之间进行选择(后者也称为“导电耦合”)。
[0027] AC耦合需要使用至少一个耦合电容器,与不需要此类电容器的DC耦合相比,这是一个额外的组件。发射器和接收器之间的AC-耦合的有线传输线通常包括放置在发射器之后和传输信道之前的第一耦合电容器、以及放置在传输信道之后和接收器之前的第二耦合电容器。如本文所使用的术语“耦合电容器”可以指一个或多个耦合电容器。相比之下,在DC耦合中,仅使用电阻器或仅使用导线,而没有耦合电容器,因此,由于DC耦合的实现更简单,成本和空间要求更低,因此通常受到青睐。
[0028] 此外,耦合电容器与两端的终端电阻以及有线传输电缆的阻抗一起可以用作高通滤波器,因此可以衰减模拟信号低频分量的传输。这与视频信号的传输有关,因为此类信号的频谱通常包含DC电平和低频元素,这些元素容易受到此类高通滤波的影响,从而导致图像信息丢失或失真。因此,希望可以将视频信号保存到非常低的频率并保存到DC电平分量。这意味着用于AC耦合的耦合电容器可能需要非常大,以最小化由接收器终端形成的高通滤波器的截止频率。AC耦合的某些实现可能需要大至约220微法拉(uF)的电容,以保留那些低频分量。因此,由于过大的电容器尺寸要求,AC耦合可能被视为不受欢迎的选择。
[0029] 然而,AC耦合在某些应用中可能是有利的,因为它提供了针对某些故障条件的改进的容限。例如,在汽车/车辆应用中就是这种情况,其中降低电池短路(STB)故障情况下的损坏险可能是AC耦合视频链路的动,因为它们会阻塞直流电压电平,AC耦合链路本质上可以抵抗STB故障。另一方面,由于要求对STB故障条件具有鲁棒性,因此将发射器输出缓冲器与传输介质进行DC耦合可能具有挑战性,这可能需要使用高压半导体工艺技术来设计和制造发射器设备,该工艺通常比标准(低压)半导体工艺技术更昂贵。因此,以AC耦合模拟信号格式传输视频信号可能是一种经济高效且可靠的传输选择,尤其是在汽车应用中。
[0030] 单端与差分对AC-耦合的模拟传输
[0031] 可以根据单端或差分对传输方案来实现用于视频数据传输的AC耦合传输线。在一些实施方式中,差分对视频传输可以是特别有利的,因为与单端视频传输相比,差分对视频传输可以受益于对噪声的更强的抗扰性。
[0032] 在AC耦合的传输线的单端实现中,相应的耦合电容器可放置在单端传输线的两侧,即,一个耦合电容器放置在线的发射器和导体电缆之间,并且另一个耦合电容器在导体电缆和接收器之间。在AC耦合传输线的差分实现方式中,可以在差分对传输线的两侧分别放置一对耦合电容器,即,在线的发射器与导体电缆之间的一对耦合电容器,以及在该导体电缆和接收器之间的另一对耦合电容器。在各种实施方案中,导体电缆(或简称为“电缆”)可以以任何合适的布线方案来实现,例如,作为单导体(即,导体线)、同轴电缆或作为双导体,例如非屏蔽双绞线(UTP)或STP(屏蔽双绞线),具体取决于所使用的传输方案(即,取决于传输方案是单端还是差分)。在一些实施方案中,视频传输信道的电缆在屏蔽包中可以包括RCA型电缆或同轴电缆(其包括至少部分地封闭在导电材料的屏蔽层内的信号线),或非屏蔽的AVSS、CIVUS或类似的信号线。
[0033] 图1和2分别示出单端和差分对传输信道的示意例子。
[0034] 在图1所示的AC耦合传输方案100中,可以包括模拟格式的视频信号的信号通过单导体电缆108传输,该单导体电缆可以被视为传输信道108。在一些实施方案中,导体电缆108可以包括简单的导线。在一些实施方案中,导体电缆108可以包括同轴电缆,该同轴电缆包括芯导线和导电屏蔽,其中芯线承载视频信号,并且屏蔽接地。由于传输方案100是单端信令传输方案,因此仅第一导线在发射器和接收器之间承载变化的电压,而第二导线(图1中未示出)可以连接至基准电压信号并承载参考电压信号(例如由图1所示的地面参考114提供的位置)。如图1所示,导体电缆108连接发射器102和接收器116。在该方案中,可以在发射器102和接收器116之间连接一个或多个耦合电容器106a、106b。特别地,一个或多个耦合电容器106a可以连接在发射器102和导体电缆108之间,并且一个或多个耦合电容器106b可以连接在导体电缆108和接收器116之间。发射器102可以表现出总电阻104,而接收器116可以表现出总电阻112,其与发射器102串联
[0035] 替代地,在图2所示的AC耦合传输方案200中,可以包括模拟格式的视频信号的信号通过差分对导体电缆208被传输,该差分对导体电缆208可以被视为传输信道208。在一些实施方案中,导体电缆208可以包括UTP或STP电缆。尽管单端实施由于其更简单的实施和较低的成本而可能是有利的,但是差分对信令传输方案可以有利地提供对外部电磁干扰(EMI)的抵抗力并减少链路产生的电磁辐射量。这是因为可以选择差分对线的两条分开的信号/线的特性,以便消除共模干扰信号。如图2所示,可以在差分对方案的两条线路中表现出电阻204a和204b(串行连接到发射器202)的发射器202通过一对耦合电容器206a、206b连接到导体电缆208。类似地,接收器216经由电阻212(与接收器216并联)和一对耦合电容器206c、206d耦合到导体电缆208。
[0036] AC-耦合的不期望效应
[0037] 如图1和图2所示,发射器和接收器都可以AC耦合到导体电缆或导线(术语“电缆”和“导线”在本文中可以互换使用)。尽管AC耦合(无论是单端还是差分对实现)可以提供显着的鲁棒性、风险和成本优势,尤其是在发射器方面,但它在模拟视频数据的传输中也可能带来巨大挑战。
[0038] 如上所述,挑战的根源是由于存在用于AC耦合的耦合电容器,因为此类电容器形成了高通滤波器,终端电阻位于导体电缆的任一端。例如,在具有1uF耦合电容器的50Ohm系统中,高通响应的截止频率可能约为3kHz(kHz),这意味着频率低于3kHz的信号分量无法通过耦合电容器传输。增大耦合电容器的尺寸可能会稍微降低截止频率,但是由于例如成本和空间方面的考虑(例如,耦合电容器的最大尺寸可能受到可用板空间的限制),这并不总是可能或可行的。
[0039] 对于视频信号而言,无法通过低于特定频率的信号分量尤其成问题,视频信号的频谱内容通常包括低频和DC电平分量,这可能源于通常对视频数据进行格式化的方式。尽管在本领域中是众所周知的,但是下面提供了视频数据的示例格式的简要说明。
[0040] 在典型的相机中,颜色是通过过滤击中每个光点(或像素)的光以产生红色、绿色或蓝色值来产生的。最常用的光点的不同颜色(即颜色图案)的排列方式就是所谓的“拜图案”。像这样的相机(视频是图像序列)所获取的单个图像的RAW数据表示不同颜色像素的每个像素的值。换句话说,对于单个图像,RAW数据可以包括用于所有红色像素的像素值(即配置为过滤入射光以检测与红色相关的光谱中的波长的像素)、用于所有绿色像素的像素值(即配置为过滤入射光以检测与绿色相关的光谱中的波长的像素)以及用于所有蓝色像素的像素值(即配置为过滤入射光以检测与蓝色相关的光谱中的波长的像素)。每个像素尤其可以由强度或大小来表征,并且由用于表示针对特定分量的在特定像素中获取/存储的信号的大小的多个比特(例如10比特)来表示。
[0041] 可以处理RAW数据以形成分量,然后在视频信号中传输这些分量。例如,红色、绿色和蓝色值或这些值的某些处理版本是所获取图像的不同成分的一个示例,一起称为“RGB”色彩空间。可以对RAW数据进行插值(称为去马赛克的过程),然后由ISP将其转换为其他类型的颜色空间,例如,在“YUV”颜色空间中,其中Y为亮度分量,携带光信息的强度,U和V是色度分量,携带颜色信息。视频可由一个或多个分量的各个像素的矩阵组成。在一些实施方案中,可以通过不同的信道来发送不同的组件。除非另有说明,否则本文提供的描述可以参考特定组件或组件组合的像素值。
[0042] 视频帧的像素值(像素值或有时称为“有效像素”的像素,以指示它们包含代表由相机获取的视频帧的值)可以被分组为平线,并且这些水平线可以被垂直地分组或堆叠以形成视频帧。通过在视频链路上发送由适当的分量值表示的像素值(例如RGB或YUV值),逐行建立屏幕。然而,仅具有分量流(例如,RGB颜色的流)不足以知道该流的哪一部分属于显示器上的特定像素(例如,左上像素)。为了解决这个问题,将另外两个信号添加到包含要传输的有效像素值的视频信号中-一个是包含水平同步(“水平同步”)脉冲的信号,另一个是包含垂直同步(“水平同步”)脉冲的信号。水平同步脉冲为不同的视频行提供参考(即,它提供行起点的指示),而垂直同步脉冲为不同的视频帧提供参考(即,它指示帧开始点)。水平同步脉冲(或简称为“水平同步”)可以是在具有给定水平线的像素值的流开始之前和/或完成水平线时插入视频信号中的脉冲(但通常在水平线开始之前插入)。在两个连续的水平同步脉冲之间,包括该行的有效像素数据(即,代表视频帧的行的像素值)。垂直同步脉冲(或简称为“垂直同步”,有时也称为“垂直回扫”)可以是当给定视频帧的所有水平线都已完成时,和/或当新视频帧的水平线开始之前,插入视频信号中的脉冲或脉冲序列。因此,可以通过单个垂直同步脉冲或脉冲序列来划分每个帧边界。由于一帧的每一行具有相同数量的像素,因此连续的水平同步脉冲之间的时间是恒定的。由于每个全帧(即,具有其所有行的帧)具有相同数量的像素,因此连续的垂直同步脉冲之间的时间是恒定的。以这种方式,水平和垂直同步脉冲允许确定视频信号的哪个颜色分量属于要在屏幕上显示的哪个位置。所有常见的模拟视频传输方案都模仿帧中像素的这种组织方式,并分别用水平同步和垂直同步脉冲标记行开始时间和帧开始时间。
[0043] 图3示出了模拟(视频)信号的简化示例,其示出了如何将水平同步脉冲300包括在要发送的视频信号中。如图3所示,在每两个连续的水平同步脉冲300之间,可以包括有效像素数据,在图3中标记为视频线302和304(即,承载视频数据的线)。脉冲300被称为水平同步脉冲,这是因为脉冲300指示了将被渲染为水平像素线的有效像素值的起点。垂直同步线(在此示例中未显示)指示新视频帧的开始(在其中,多个后续水平像素(数据)线将共享一个公共垂直起点)。通常,但并非必须,水平同步脉冲占据信号范围的最低部分。紧接在水平同步脉冲之前的平坦部分称为“前沿”,紧接在水平同步脉冲之后的水平部分称为“后沿”,这些部分设置为某些预定义的信号电平(例如,两者都可以设置为零电压电平),然后可以用来识别水平同步脉冲。
[0044] 图3的示例示出了理想的传输方案,其中水平同步脉冲保持其原始电平。但是,当这些(电)脉冲在AC耦合信道上传输时,其平坦度或电平可能会降低(即,在指定的持续时间内它们的恒定大小将不会得到维持,并且会恶化),因为耦合电容器会延迟电荷的通过,从而导致图形上看起来像是水平脉冲的下垂或下垂(即,直线变得弯曲)。通过使用耦合电容器引起的这种不良影响通常称为信号幅度增益(SAG)效应(或简称为“SAG”或“下陷”)。SAG效应可以表征为视频信号在其水平(即,DC电平)分量上的电平以取决于其幅度的方式逐渐增加或减小。当水平脉冲为低值时,SAG将导致脉冲幅度逐渐增加。当水平脉冲为高值时,SAG将导致脉冲幅度逐渐减小。虽然水平脉冲的第一个值可能保持不变,但随后的点在脉冲低时逐渐增加,而在脉冲高时逐渐减少。在图4中示出了这种效果,其中水平同步脉冲400的电平被示出为相对于指示预期平坦电平的参考线406下垂或下垂(即,术语“下陷”和“下陷效应”)。如在图4中可以看到的,有效像素的值可以表现出相同的行为。
[0045] SAG效果源自以下事实:用于AC耦合的耦合电容器与端接电阻一起有效地充当了高通滤波器,使高频分量通过,同时改变了低频分量的幅度。影响的大小取决于一个或多个耦合电容器的总串联电容,以及所采用的终端阻抗值。这自然会影响所传输的低频信号的质量,并且特别不利于视频信号,这些视频信号被格式化为具有DC分量,并且可能会严重影响渲染/显示输出的质量和保真度。
[0046] SAG效应还可以显着影响视频信号中包括的定时数据,特别是它可以移位例如水平同步信号的前沿和后沿的DC电平,用于提取指示不同水平视频线的开始和结束的时序信息。因此,通常,对接收到的视频信号执行DC偏移校正,以尝试恢复受损的DC内容。传统的DC偏移校正包括一种钳位方案,在该方案中,接收到的视频信号的DC电平会在视频线的同步脉冲(即,同步尖端)、前沿或后沿区域的多个连续数字样本(例如,8、16或32个样本)上进行累加或平均,然后将此计算出的平均值与某个预定目标值进行比较。然后,将计算出的平均值与预定目标之间的差用作钳位偏移信号,并且通过该钳位偏移量来调整下一条视频线,从而实现DC偏移校正。
[0047] 对于AC耦合视频信号的DC偏移校正的这种常规实现方式的一个缺点是,在接收器侧的测量中的任何误差都可能导致钳位偏移值中显着的线对线未校正偏移。而且,钳位调整的位深度以及因此的精度通常受到限制。结果,常规的DC偏移校正方案仍然会导致在最终输出视频中不期望地出现可见图案,其中所得图像的亮度略有变化,但逐行变化。当在低环境光下观看时,这在具有均匀颜色的图片区域上尤其明显,这通常是车辆内显示器的观看环境。
[0048] 使用元数据进行DC校正
[0049] 本公开的实施方案旨在提供对上述限制中的至少一些的改进。为此,提供了几种方法和设备,用于通过单线(如上所述,在单端配置中)或替代的通过差分对线(如上所述,在差分对配置中)以AC耦合模拟形式传输视频信号(通常包括视频/音频/图像信号),并接收所述视频信号。特别地,本公开的实施方案旨在提供对通过AC耦合链路传输的信号(特别是视频信号)执行DC偏移校正/钳位的改进。
[0050] 本文描述了用于编码、发送、解码和接收一个或多个信号的系统、方法、设备和非暂时性计算机可读介质。本公开的各种实施方案可以单独或组合地实现或部署。尽管在此关于视频信息信号解释了示例性实施方案,但是在不脱离本公开的范围的情况下,本公开的各种实施方案可以应用于多种类型的信息信号,例如但不限于视频和音频信息组合信号以及组合的媒体(例如视频、音频等)和控制数据信号。本公开的实施方案可以在广泛的系统、应用和/或环境中实现或部署,例如但不限于,汽车信息娱乐、ADAS、自动驾驶车辆、安全监视系统和CCTV系统。
[0051] 图5示出了根据本公开的一些实施方案的在将信号已经通过AC耦合链路传输之后,通过使用元数据来对所获取的或所生成的信号(例如,获取或生成的视频信号)进行DC偏移校正的操作系统(例如视频系统)的示例方法500的流程图。可以使用任何视频系统来实现方法500,在该视频系统中,视频信号是由相机获取的,或者在发射侧以任何其他方式产生,并通过发射器通过AC耦合的有线视频链路发送到接收器,以进行处理,并且可能在接收侧的显示器上显示。可以使用例如下面描述的例如图6中所示的视频系统600和/或图7中所示的数据处理系统700来全部或部分地实现方法500。然而,通常,方法500可以使用除视频系统以外的任何系统来实现,其中,由发送侧的传感器获取的信号或以任何其他方式生成的信号由发射器通过AC耦合的有线链路发送至接收器,以进行处理,并可能在接收端进行复制。
[0052] 方法500可以从框502开始,在框502,生成要通过AC耦合链路从发射器发送到接收器的视频信号。在一些实施方案中,视频信号可以由例如相机内的图像传感器产生。在其他实施方案中,视频信号可以是计算机生成的视频信号,或者是从某些其他系统提供的视频信号。在一些实施方案中,要从接收器发送到发射器的视频信号可以由图6所示的信号发生器612产生。
[0053] 在方框504中,方法500可以包括发射器,例如,图6所示的发射器610的发射器逻辑616,特别是图6所示的发射器610的处理器615,计算在502生成的视频信号的多个值的统计特性。“统计特性”是在本文中用来指代任何合适的特性的术语,该特性以定量的方式描述了将被发送到接收器的视频信号的一部分的像素值。发射器和接收器在如何计算这种统计特性以及视频信号的哪些像素上是一致的。因此,由发射器对要发送的视频信号计算出的这种统计特性与由接收器对在接收器处接收到的视频信号所计算出的类似特性的比较(即,在信号通过AC耦合链路传输之后)将提供视频信号由于AC耦合传输而经历的直流偏移的量度。然后,接收器可以根据比较结果对接收到的视频信号执行DC偏移补偿。以这种方式,视频信号的实际有效像素值可以有利地用在钳位方案中,与上述的DC偏移校正的传统实现中使用的DC值的小窗口(例如同步尖、前沿或后沿)相反。此外,本文描述的实施方案使得不需要针对任何DC电平假设某些预定目标值,如上述常规实施方式的情况一样,而是有利地允许使用动态计算的“目标”值(例如,由发射器计算出的统计特性是在接收器侧执行钳位的“目标”)。
[0054] 在这些通用原理的指导下,如何计算统计特性并将其从发射器提供给接收器有许多变体。其中一些变体描述如下。但是,总的来说,根据此处描述的原理以任何方式进行计算并以任何形式并通过发射器与接收器之间的任何通信连接从发射器提供给接收器的任何统计特性都在本发明的范围之内。
[0055] 从本文所述的统计特性的使用中,发射器和接收器在三个方面应基本达成一致。第一方面包括要在视频信号的哪些像素上计算统计特性。第二方面包括如何计算统计特性,即,要对根据第一方面识别/选择的多个像素执行哪个数学运算。第三方面包括如何通过所谓的“元数据”来表示由发射器计算的统计特性,然后将其从发射器发送到接收器,以使接收器能够执行比较并进一步根据比较结果执行直流偏移补偿。现在将描述这三个方面中的每一个。
[0056] 关于第一方面,在AC耦合传输之前的视频信号和AC耦合之后在接收器侧恢复的视频信号之间的期望精度之间达到平衡。在一些实施方式中,这种平衡可以取决于特定部署场景的情况,例如,在发射器和/或接收器处的计算能力、用于将元数据发送到接收器的带宽限制等。在一些实施方案中,可以在每条视频线的所有有效像素上计算统计特性。因此,可以为视频帧的每一条视频线计算一个这样的统计特性。在其他实施方案中,可以例如针对每条视频线的第一半个有效像素的每个视频线的所有有效像素的某个子集(即,在单个视频行的一小部分)、或针对基本上以每条视频线的中心为中心的一定数量的像素、或者针对每条视频线的每个偶数或每个奇数像素、或者针对选择为适合特定部署方案的任何其他像素,来计算统计特性。在用于计算统计特性的视频线的像素的一部分的此类实施方案中,可以为例如视频帧的每一视频线计算一个这样的统计特性。在其他实施方案中,例如对于视频帧的两条或更多条视频线的所有像素,或两条或更多条视频线的所有像素的一部分分数(例如,对于第一条视频线的所有像素的前一半和第二条视频线的所有像素的后一半,或对于第一条视频线的所有像素,第二条视频线的一定数量(例如一半)的像素),应在两条或更多条线的像素上计算统计特性。在这样的实施方案中,可以为视频帧的每两个或更多视频线计算一个这样的统计特性,从而减少了用于计算统计特性的计算资源和用于从发射器向接收器传输统计特性的带宽的负担,同时潜在地牺牲了精度,因为视频信号的像素值可能在一条线与另一条线之间存在显着差异。在其他示例中,可以从给定视频帧的所有水平线的所有像素上、或在视频帧每隔一行的所有像素上、或在给定视频帧的某些其他选定像素上、甚至在两个或多个视频帧中的像素上,来计算统计特征。
[0057] 关于第二方面,在一些实施方案中,统计特性可以包括根据上述第一项选择的视频信号的多个有效像素的平均值或平均值。在其他实施方案中,统计特性可以包括这样的多个有效像素的所有像素值的总和。在其他实施方案中,统计特性可以包括所有像素值的中值,或者可以提供对所选像素的像素值的有用指示的任何其他数字特性。应当注意,尽管下面提供的描述指的是针对某些多个像素值(例如,根据上述第一方面来选择)计算的单个统计特性,但是在其他实施方案中,发射器和接收器可以针对给定的多个像素值来计算多个这样的特性,并且可以基于这些统计特性中的一个或多个来执行DC偏移校正。举例来说,在一些实施方案中,发射器可经配置以计算平均值和视频信号的多个特定像素值的和,然后将所述平均值和和两者提供给接收器。由于接收器与发射器一致,所以接收器还将计算平均值和总和,但现在针对接收到的视频信号的相似像素进行计算,然后根据发射器和接收器计算的这两个不同统计特性的每个比较,执行DC偏移校正。
[0058] 关于第三方面,“元数据”是本文中用于描述由发射器计算的统计特性的某种表示的术语,该元数据可以例如通过发射器逻辑616的处理器615在方法500的框506中根据在框504计算的统计特性来生成。同样,基于由发射器计算的统计特性如何生成元数据存在许多可能的变化,所有这些都在本公开的范围内。在一些实施方案中,元数据可以简单地包括由发射器计算出的统计特性。在其他实施方案中,元数据可以包括由发射器计算出的统计特性的一些编码版本。例如,统计特性的计算值可以被视为是或属于多个预定级别之一,例如
10级,元数据可以指示计算值对应的特定级别。在其他实施方案中,元数据可能不是发射器计算出的统计特性的完整值,而仅仅是一定数量的最低有效位(LSB)。例如,考虑到发射器计算出的统计特性可以是具有M个比特的数字值,其中M等于或大于2,则元数据可以是统计特性的M比特字的N个LSB,其中N大于零且小于M(例如,M可以等于7,而N可以等于3)。这样的实施方案基于这样的认识,即,预期在发射器和接收器处计算的统计特性的值不会显着不同,因此,仅提供从发射器到接收器的一定数量的LSB,就足以使接收器能够基于元数据表示的LSB与接收器计算出的统计特征值的比较来确定如何修改接收到的视频信号的值。
[0059] 继续方法500,在框508,该方法可以包括发射器既发送视频信号本身,尤其是在502生成的视频信号,又发送元数据,尤其是在506生成的元数据。视频信号可以通过发射器和接收器之间的AC耦合链路(例如,图6所示的AC耦合链路630)来传输,而元数据可以或可以不通过同一链路传输。在一些实施方案中,元数据可以通过被包括在视频信号中而被发送,例如,在为视频信号的前沿或后沿指定的区域中、在水平消隐间隔或视频信号内的任何其他合适位置,只要发射器和接收器都具有关于元数据将在视频信号中包含/找到的位置的信息。在其他实施方案中,元数据可以在发射器和接收器之间的单独的传输/通信信道上传输,该独立的传输/通信信道可以是有线或无线链路。
[0060] 应当注意,在各种实施方案中,统计特性和/或元数据可以由发射器和接收器以数字或模拟格式来计算。类似地,当元数据通过与AC耦合链路分开的通信信道从发射器向接收器发送时,通过AC耦合链路发送视频信号本身,该元数据可以以数字或模拟格式发送。因此,尽管这里没有明确描述用于处理视频信号的特定的数模转换模数转换,该视频信号用于由发射器和接收器计算统计特性和元数据,但是这些过程按需在本公开的范围内,并且本文所述的系统,特别是视频系统的发射器和接收器,例如,如图6所示,将包括用于执行数字和模拟格式之间的转换的合适的转换器。在一些实施方案中,在数字域中执行统计特性的计算和比较可能是特别有利的。在一些这样的实施方案中,然后可以将以数字形式生成的元数据转换为模拟形式,以通过AC耦合的传输信道传输到接收器。
[0061] 还应当注意,在各个实施方案中,可以以与图5所示的顺序不同的顺序来执行框504、506和508的处理。例如,在一些实施方案中,在计算视频信号的统计特性之前(方框
504)和/或在生成视频信号的元数据之前(方框506),可以将一部分视频信号从发射器发送到接收器(方框508的一部分)。在这样的实施方案中,元数据仍可以被包括在视频信号内,但是,例如,如果元数据表示给定水平视频行的多个像素的统计特性,则此类元数据可能包含在不同的视频行中,而不是为其计算的视频行。同样,只要发射器和接收器都具有信息并且就如何生成和计算元数据是一致的,则所有这样的不同实施方案都在本公开的范围内。
[0062] 虽然在视频系统的发送侧(即,未经历AC耦合传输的视频信号)执行方法500的框502、504、506和508,但是方法500的方框510和512将在接收侧(即,在经过AC耦合传输的视频信号上)发生。即,块510发生在接收器之后,例如图6中所示的接收器620(例如,图6中所示的信号接收电路628),已经在508接收了由发射器发送的视频信号和元数据。在510,接收器,例如,图6中所示的接收器逻辑626,被配置为在与发射器计算的相似的多个像素上计算相似的统计特性,但是现在在由接收器从接收的视频信号恢复/确定的像素值上计算相似的统计特性。这就是上面描述的发射器和接收器之间达成协议的地方:发射器和接收器都以基本上相同的方式计算统计特性,不同之处在于发射器针对尚未通过AC耦合链路传输的视频信号的像素值执行此操作,而接收器针对已通过此类传输链路发送视频信号后的视频信号的像素值执行操作。
[0063] 在方框512,接收器,例如图6中所示的接收器逻辑626,被配置为将接收器计算出的统计特性与发射器计算出的统计特性进行比较(后者由接收器收到的元数据表示),并根据所述比较对接收到的视频信号的一个或多个值进行直流偏移校正。例如,在一些实施方案中,比较可以包括简单地确定统计特性的两个值之间的差,并且DC偏移校正可以包括通过将接收到的视频信号的一个或多个值偏移所述差来进行钳位。在其他实施方案中,比较可以采取更复杂的形式,只要决定执行的DC偏移校正来提供关于接收到的视频信号如何类似于由发射器发送的视频信号的改进。因此,在各种实施方案中,DC偏移校正可以包括通过基于统计特性的两个值之间的计算出的差的值来修改接收到的视频信号的一个或多个值。当计算出的差不等于零时,这等于将接收到的视频信号的原始值修改为一些新值,这些新值说明了计算出的差的非零值。应当注意,如本文所使用的,“计算统计特性的两个值之间的差”是指计算指示统计特性的两个值之间的差异的其他度量,例如,计算统计特性的两个值之间的比率,所有这些都在本公开的范围内。该比率不等于1类似于该差不等于零。
[0064] 关于接收器被配置为在框512处校正的接收到的视频信号的值,还有许多不同的实施方案。在一些实施方案中,接收器可以被配置为将直流偏移校正仅应用于在其上计算了统计特性的视频信号的那些像素值。在其他实施方案中,接收器可以被配置为将DC偏移校正应用于那些像素值的子集。在其他实施方案中,接收器可以被配置为将DC偏移校正应用于比为其计算统计特性的像素更多的像素。例如,可以针对每隔一行的像素值计算统计特性,并且接收器可以被配置为针对所接收的统计特性的每个值在两条线上应用DC偏移校正。还应注意,DC偏移校正可应用于除像素值之外的视频信号值,例如应用于同步信号(水平和/或垂直同步信号)的值、同步信号的前沿和/或后沿等
[0065] 尽管在图5中未具体示出,但是方法500可以进一步包括一旦已经执行了适当的DC偏移校正,则再现接收到的信号。这可以例如包括在显示器上显示接收到的视频。
[0066] 总而言之,方法500提供了用于AC耦合信号,特别是AC耦合视频信号的钳位方案,该钳位方案使得能够将整个视频信号(而不是一个小窗口,例如在水平同步脉冲的后沿)用于确定视频信号的实际DC水平与目标DC水平,从而提高了精度,并减少了钳位视频中的线对线噪声。这可以通过测量发射器中的整体视频电平并将其作为元数据嵌入数据到视频信号中或通过边信道发送到接收器来完成。例如,元数据可以直接或间接表示视频行中所有有效像素(或一个或多个视频行中两个或多个像素的某个子集)的平均值(或任何其他合适的统计特征)。可以对接收器中的接收信号进行类似的测量。然后,可以使用元数据来建立正确的偏移值,以确保将接收到的信号调整为与发送的信号紧密匹配。
[0067] 例子视频系统
[0068] 图6示出了根据本公开的一些实施方案的示例视频系统600。如图6所示,示例系统600可以包括通过AC耦合链路630耦合的发射器610和接收器620。AC耦合链路630可以是上述任何合适的有线导体电缆,例如,单端导体电缆108或差分对电缆208。
[0069] 如图6中所示,发射器610可以包括或通信耦合到视频信号发生器612。视频信号发生器612可以包括用于产生要通过AC-耦合链路630发送到接收器620的信号的任何合适的装置。例如,在一些实施方案中,视频信号发生器612可以包括配置为获取视频信号(可以包括多个视频信号)的任何合适的图像传感器、图像系统处理器或相机(可以包括多个相机)。在其他实施方案中,信号发生器612可以包括用于产生计算机产生的视频信号的装置。
[0070] 如图6进一步所示,发射器610还可包括一个或多个数模转换器(DAC)614,或者可通信地耦合至一个或多个数模转换器(DAC)614。如本文所用,术语“DAC”是指这样的电子电路/设备,它将代表连续物理量振幅的数字值转换为相应的模拟值。在一些实施方案中,一个或多个DAC614可以被配置为接收由信号发生器612生成的数字信号,例如,以接收包括由相机获取的数字像素值的数字视频信号,并将数字值(即,(数字信号的离散时间和离散幅度值)转换为连续时间和连续幅度模拟信号。在一些实施方案中,一个或多个DAC 614可以被配置为接收由信号发生器612产生的数字信号的处理版本,例如,如由发射器逻辑616处理以包括如本文所述的元数据,并将该信号转换为模拟域,以通过AC耦合链路630进行AC耦合传输至接收器。
[0071] 在一些实施方案中,除了一个或多个DAC 614之外,发射器610可以包括一个或多个模数转换器(ADC)(在图6中未具体示出)。如本文所使用的,术语“ADC”是指将由模拟信号携带的连续物理量转换成表示该量的振幅的数字量的电子电路/装置(或转换为携带该数字量的数字信号)。结果是一系列数字值(即,数字信号),其已将连续时间和连续幅度的模拟输入信号转换为离散时间和离散幅度的数字信号。可以例如在处理器615的控制下,向发射器610中包括的各种转换器提供由时钟发生器(未在图6中具体示出)产生的时钟信号来进行操作。
[0072] 还如图6所示,发射器610可以进一步包括发射器逻辑616或通信耦合到发射器逻辑616。发射器逻辑616可以用硬件、软件、固件或这些中的一个或多个的任何适当组合来实现,并且可以被配置为控制如本文所述的发射器610的操作。为此,发射器逻辑616可以利用至少一个处理器615和至少一个存储元件617以及任何其他合适的硬件和/或软件来实现其预期的功能:如本文所述,使它能够使用元数据对通过AC耦合链路630传输的信号执行DC偏移校正的预期功能。在一些实施方案中,处理器615可以执行软件或算法以执行本公开中所讨论的活动,例如,处理器615可以执行控制由信号发生器612产生的信号的数模转换以在模拟传输链路630上传输的算法。此外,如本文所述,处理器615可以执行控制元数据的生成和向接收器620的传输的算法。为此,处理器615可以被配置为接收信号发生器612产生的信号的像素值,例如,以由信号发生器612产生的数字形式并且在由DAC 614转换成模拟之前,并计算多个像素值的一个或多个统计特征。处理器615还可被配置为生成表示所计算的统计特性的元数据、控制元数据的传输以及控制AC耦合的模拟信号至接收器620的传输,如本文所述。下面提供了对处理器615和存储元件617的进一步描述。
[0073] 在图6中还示出的是,发射器610还可以包括或者被通信地耦合到用于将信号发送到接收器620的信号传输电路618。特别地,信号传输电路618可以包括用于实现模拟视频信号的AC耦合传输的组件,例如,从DAC614获得并由发射器逻辑616处理。在一些实施方案中,这样的组件可以包括耦合电容器,例如参考图1和图2描述的在发射器侧的耦合电容器,以及本领域中已知的用于信号的AC-耦合的模拟传输的任何其他电路。另外,信号传输电路618可以进一步包括用于使得能够将元数据从发射器610传输到接收器620的组件。如本文所述,在各种实施方案中,这样的元数据可以作为信号的一部分(即包括在其中)通过AC耦合链路630以模拟格式发送,或者通过发射器610与接收器620之间的单独通信信道发送,该单独通信信道可以是有线或无线的。
[0074] 转向视频系统600的接收侧,如图6所示,接收器620可以包括或通信耦合到信号接收电路628、接收器逻辑626、模数转换器(ADC)624,以及,可选的,视频消费设备622。在一些实施方案中,视频消费设备622可以是诸如图像系统处理器的视频处理设备,诸如ADAS处理器之类的视频分析设备或例如显示器的视频渲染设备。
[0075] 信号接收电路628可以被配置为从发射器610接收信号。特别地,信号接收电路628可以包括用于使得能够接收模拟视频信号的AC耦合传输的组件,例如,将其提供给ADC 624以转换为数字,并提供给接收器逻辑626以进行进一步处理,这可能在ADC 624转换之后。在一些实施方案中,这样的组件可以包括耦合电容器,例如,参考图1和图2描述的在接收器侧的耦合电容器,以及本领域已知的用于接收AC耦合的模拟信号的任何其他电路。另外,信号接收电路628可以进一步包括用于使得能够从发射器610接收元数据的组件。再次,如本文所述,在各种实施方案中,这样的元数据可以作为信号的一部分(即包括在其中)通过AC耦合链路630以模拟格式发送,或者通过发射器610与接收器620之间的单独通信信道发送,该单独的通信信道可以是有线的或无线的。
[0076] 如图6所示,接收器620也可以包括一个或多个ADC 624。在视频系统600中使用ADC 624的情况下,被转换的模拟输入信号可以是通过AC-耦合的视频链路630从发射器610发送并由信号接收电路628接收的视频信号,例如,以由接收器逻辑626以数字形式进一步处理。
在一些实施方案中,接收器620可以进一步包括一个或多个DAC(图6中未具体示出)。接收器
620中包括的各种转换器可以通过例如在处理器625的控制下被提供由时钟发生器(未在图
6中具体示出)产生的时钟信号来操作。
[0077] 类似于发射器逻辑616,接收器逻辑626可以以硬件、软件、固件或这些中的一个或多个的任何合适的组合来实现,并且可以被配置为控制接收器620的操作,如本文所述。为此,接收器逻辑626可以利用至少一个处理器625和至少一个存储元件627以及任何其他合适的硬件和/或软件来使它能够使用元数据对通过AC耦合链路630传输的信号执行DC偏移校正的预期功能,如本文所述。在一些实施方案中,处理器625可以执行软件或算法以执行如本公开中所讨论的活动,例如,处理器625可以在已经通过模拟传输链路630传输之后执行控制由信号接收电路628接收的信号的模数转换的算法,可能已经由ADC 624转换为数字域之后。另外,处理器625可以执行控制来自传输器610的元数据的接收和处理的算法,以及接收器620的类似统计特性的计算以及接收器620和发射器610所计算的统计特性的比较,如本文所述。为此,处理器625可以被配置为例如通过由ADC 624转换的数字形式来接收通过AC耦合链路630接收的信号的像素值,并且计算多个像素值的一个或多个统计特性。处理器625还可被配置为将计算的特性与包括在从发射器610接收的元数据中的特性进行比较,以及控制接收信号的一个或多个值的调整以基于该比较来执行DC偏移校正,如本文所述。下面提供了对处理器625和存储元件627的进一步描述。
[0078] 处理器615、625中的每一个可以被配置为经由一个或多个互连或总线通信地耦合到其他系统元件。这样的处理器可以包括提供可编程逻辑的硬件、软件或固件的任何组合,包括但不限于微处理器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、专用IC(ASIC)或虚拟机处理器。处理器615可以通信地耦合到存储元件617,而处理器625可以通信地耦合到存储元件627,例如以直接存储器访问(DMA)配置。每个存储元件617、627可以包括任何合适的易失性或非易失性存储技术,包括双倍数据速率(DDR)随机存取存储器(RAM)、同步RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、闪存、只读存储器(ROM)、光学介质、虚拟内存区域、磁或磁带内存或任何其他合适的技术。除非另有说明,否则本文讨论的任何存储项都应解释为包含在广义术语“存储元件”内。
[0079] 可以将被跟踪或发送到发射器610和接收器620的一个或多个组件/元件的信息提供和/或存储在任何数据库、寄存器、控制列表、高速缓存或存储结构中,所有这些都可以在任何合适的时间范围内引用。任何这样的存储选项都可以包括在本文所使用的广义术语“存储元件”之内,并且可以用于实现存储元件617和/或存储元件627。类似地,本文所述的任何潜在处理元件、模块和机器都应解释为包含在本文所用的广义术语“处理器”之内,并且可以用于实现处理器615和/或处理器625。图6中所示的元件,例如信号发生器612、DAC 614、发射器逻辑616、视频消耗622、ADC 624或接收器逻辑626,也可以包括适当的接口,用于在网络环境中通过有线或无线通信链路接收、传输和/或以其他方式传递数据或信息。
[0080] 在某些示例实施方式中,如本文概述的用于使用元数据对通过AC耦合链路传输的信号执行DC偏移校正的机制可以通过在一种或多种有形介质中编码的逻辑来实现,该逻辑可以包括非暂时性介质,例如,ASIC中提供的嵌入式逻辑、DSP指令、要由处理器或其他类似机器执行的软件(可能包括目标代码和源代码)等。在这些实例中的一些实例中,诸如图6中所示的存储器元件617和627的存储器元件可存储用于本文中描述的操作的数据或信息。这包括能够存储被执行以执行本文描述的活动的软件、逻辑、代码或处理器指令的存储元件。处理器可执行与数据或信息相关联的任何类型的指令,以实现本文详述的操作。在一个示例中,诸如图6所示的处理器615和625之类的处理器可以将元素或物品(例如,数据)从一种状态或事物转换为另一种状态或事物。在另一个示例中,本文概述的活动可以用固定逻辑或可编程逻辑(例如,由处理器执行的软件/计算机指令)来实现,并且本文标识的元素可以是某种类型的可编程处理器、可编程数字逻辑(例如,FPGA、DSP、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM))或包括数字逻辑、软件、代码、电子指令或其任何合适的组合的ASIC。
[0081] 例子数据处理系统
[0082] 图7提供了示出根据本公开的一些实施方案的示例数据处理系统的框图,该示例数据处理系统用于使用元数据来对通过本文所公开的AC耦合链路传输的信号执行DC偏移校正。这样的数据处理系统可以被配置为例如用作本文中描述的发射器逻辑616和/或接收器逻辑626,或者配置为使用AC耦合信号的元数据实现与直流偏移校正有关的各种改进机制的任何其他系统,如本文所公开。
[0083] 如图7所示,数据处理系统700可以包括通过系统总线706耦合到存储元件704的至少一个处理器702。这样,数据处理系统可以将程序代码存储在存储元件704内。此外,处理器702可以执行经由系统总线706从存储元件704访问的程序代码。一方面,数据处理系统可以被实现为适合于存储和/或执行程序代码的计算机。然而,应当理解,数据处理系统700可以以包括能够执行本公开内所描述的功能的处理器和存储器的任何系统的形式来实现。
[0084] 在一些实施方案中,如上所述,处理器702可以是处理器615,并且存储元件704可以是图6所示的视频系统600的发射器610的存储元件617。在一些实施方案中,如上所述,处理器702可以是处理器625,并且存储元件704可以是图6所示的视频系统600的接收器620的存储元件627。
[0085] 存储元件704可以包括一个或多个物理存储器设备,例如本地存储器708和一个或多个大容量存储设备710。本地存储器可以指在程序代码的实际执行期间通常使用的RAM或其他非持久性存储设备。大容量存储设备可以被实现为硬盘驱动器或其他持久性数据存储设备。处理系统700还可包括一个或多个高速缓冲存储器(未示出),其提供至少一些程序代码的临时存储,以便减少在执行期间必须从大容量存储设备710检索程序代码的次数。
[0086] 描绘为输入设备712和输出设备714的输入/输出(I/O)设备可以可选地耦合至数据处理系统。输入设备的示例可以包括但不限于键盘、诸如鼠标之类的定点设备等。输出设备的示例可以包括但不限于监视器或显示器、扬声器等。输入和/或输出设备可以直接或通过中间I/O控制器耦合到数据处理系统。
[0087] 在一个实施方案中,输入和输出设备可以被实现为组合的输入/输出设备(在图7中以虚线示出,其围绕输入设备712和输出设备714)。这种组合设备的示例是触敏显示器,有时也称为“触摸屏显示器”或简称为“触摸屏”。在这样的实施方案中,可以通过诸如触摸笔或用户的手指的物理对象在触摸屏显示器上或附近的运动来提供对设备的输入。
[0088] 当用于根据本公开的各种实施方案的视频系统时,例如在图6所示的视频系统600中,输入设备712可用于接收例如由用户提供的输入,并根据用户输入来配置视频系统600。例如,由输入设备712接收的输入可以指定以下一项或多项:要由发射器610和接收器620计算的统计特性的类型、要用于统计特性计算的像素的位置和数量(例如,输入可能指示视频帧的每个水平线的第一像素的一半将用于统计特性的计算)、如何基于发射器610计算的统计特性生成元数据(例如,输入可以指示要生成元数据作为发射器610计算的统计特性的3个LSB)、以及如何将元数据从发射器610发送到接收器620(例如,输入可以指示元数据将包含在要通过AC耦合链路630以模拟形式发送的视频信号中,和/或指定要在视频信号中的何处插入元数据)。然后,可以根据输入设备712接收的输入来配置视频系统600的发射器610和接收器620。
[0089] 网络适配器716也可以可选地耦合到数据处理系统,以使其能够通过中间的专用或公共网络耦合到其他系统、计算机系统、远程网络设备和/或远程存储设备。网络适配器可以包括:数据接收器,用于接收由所述系统、设备和/或网络发送到数据处理系统700的数据;以及数据发射器,用于将数据从数据处理系统700发送到所述系统、设备和/或网络。调制解调器、电缆调制解调器和以太网卡是可以与数据处理系统700一起使用的不同类型的网络适配器的示例。
[0090] 当用于根据本公开的各种实施方案的视频系统时,例如在图6所示的视频系统600中,网络适配器716可用于通过中间专用或公共网络从其他系统、计算机系统、远程网络设备和/或远程存储设备接收输入,并根据接收到的输入配置视频系统600。例如,网络适配器716可被配置为接收参考输入设备712从用户接收的输入所描述的输入示例,除了现在可以通过中间专用或公用网络从其他系统、计算机系统、远程网络设备和/或远程存储设备接收到它之外。然后可以根据网络适配器716接收的输入来配置视频系统600的发射器610和接收器620。
[0091] 如图7中所描绘,存储元件704可存储应用程序718。在各种实施方案中,可将应用程序718存储在本地存储器708、一个或多个大容量存储设备710中,或除了本地内存和大容量存储设备。应当理解,数据处理系统700可以进一步执行能够促进应用程序718的执行的操作系统(图7中未示出)。以可执行程序代码的形式实现的应用程序718可以通过数据处理系统700,例如由处理器702执行。响应于执行应用程序,数据处理系统700可以被配置为执行本文所述的一个或多个操作或方法步骤。
[0092] 选择例子
[0093] 例子1提供一种用于通过视频链路传输视频信号的系统,该系统包括发射器和接收器之一或两者。发射器被配置为:计算由相机获取的视频信号的一组有效像素的统计特性,通过AC-耦合的视频链路向接收器提供视频信号,以及向接收器提供指示所计算的统计特性的元数据。接收器被配置为计算从发射器接收的视频信号的有效像素组的统计特性,并基于为从发射器接收的视频信号与从发射器接收的元数据的有效像素组计算的统计特性之间的差,校正从发射器接收的视频信号的一个或多个值,其中具有校正后的一个或多个值的视频信号将显示在显示器上,例如接收器的显示器或与之相关的显示器。
[0094] 例子2提供根据例子1的系统,其中统计特性是像素组的像素值的平均值(或均值)。
[0095] 例子3提供根据例子1的系统,其中统计特性是像素组的像素值之和。
[0096] 例子4提供根据例子1的系统,其中统计特性是像素组的像素值的中位数。
[0097] 例子5提供根据例子1-4中任一例子的系统,其中像素组包括所述视频信号的视频帧的一行的多个像素,例如一行的所有像素或一行的所有像素的一部分。
[0098] 例子6提供根据例子5的系统,其中基于元数据校正的视频信号的一个或多个值包括该行的多个值包括行的多个值。因此,在一些实施方案中,指示给定行的一组像素的所计算的统计特性的元数据可用于在接收器侧对同一行的值执行DC校正。在一些实施方案中,如要被接收器接收的,要校正的行的多个值可以包括行的像素值。在一些实施方案中,要校正的行的多个值可以包括与所述行相关联的其他值,例如与所述行相关的水平同步脉冲的值和/或与所述水平同步脉冲相关的前和/或后沿的值。
[0099] 例子7提供根据例子5的系统,其中基于元数据校正的视频信号的一个或多个值包括不同行的多个值包括行的多个值。因此,在一些实施方案中,指示一行的像素组的所计算的统计特性的元数据可用于对不同行的值执行DC校正。在一些实施方案中,如要被接收器接收的,要校正的不同行的多个值可以包括不同行的像素值。在一些实施方案中,要校正的不同行的多个值可以包括与所述不同行相关联的其他值,例如与所述不同行相关的水平同步脉冲的值和/或与所述水平同步脉冲相关的前和/或后沿的值。
[0100] 例子8提供根据例子5-7中任一例子的系统,其中发射器被配置为计算统计特性并为所述视频帧的多个行中的每个行(例如视频帧的每个行)提供元数据。相应地,接收器被配置为计算统计特性并还为视频帧的多个行中的每个行(例如所述行的每个行)执行校正。在其他实施方案中,可以为两行或更多行的多个像素计算统计特性,例如两行或多行的每行的所有像素,或两行或多行的某些部分的像素,例如1.5行的像素。
[0101] 例子9提供根据前述例子中的任何一个的系统,其中元数据包括计算的统计特性的一个或多个LSB,但不包括特性的一个或多个最高有效位。由于预期由发射器发射并由接收器接收的视频信号的值仅略有不同,因此仅提供从发射器到接收器的LSB就足以使接收器能够比较统计特性,即利用由发射器计算出的统计特性来计算接收器,同时有利地减少要从发射器传输到接收器的元数据的量。
[0102] 例子10提供根据前述例子中的任何一个的系统,其中发射器被配置为通过在所述视频信号中包括元数据的至少一部分来将所述元数据提供给所述接收器。
[0103] 例子11提供根据例子10的系统,其中发射器被配置为通过将所述视频信号中的元数据的至少一部分包括在所述视频信号的视频帧的行的水平同步脉冲的前沿和后沿中的一个或多个中(即在前沿和/或后沿中),将所述元数据提供给所述接收器。
[0104] 例子12提供根据前述例子中的任何一个的系统,其中发射器被配置为通过将元数据的至少一部分包括在与所述视频信号分开传输的信号中,将所述元数据提供给所述接收器,例如通过分开的传输信道传输,该传输信道可以是AC或DC耦合的有线链路、无线链路、或可以是发射器和接收器之间的任何合适的通信信道。
[0105] 例子13提供一种用于通过AC-耦合的视频传输线接收视频信号的接收器,接收器包括:构件(例如接收器电路),用于通过AC-耦合的视频传输线/链路接收视频信号,视频信号由发射器传输;构件(例如接收电路),用于在已经通过AC-耦合的视频传输线传输视频信号之前,接收指示视频信号的有效像素组的计算的统计特性的元数据(即,元数据指示为视频信号的像素值所计算出的统计特性,就像在通过AC-重组的视频传输线传输视频信号之前一样,并可由于传输而降级);构件(例如处理器,例如硬件处理器),用于在已经通过AC-耦合的视频传输线传输视频信号之后,计算视频信号的有效像素组的统计特性(即接收器为视频信号的像素值计算统计特性,就像在视频信号已通过AC-耦合的视频传输线传输后一样,并可由于传输而降级);以及构件(例如处理器,例如硬件处理器),用于在视频信号已经通过AC-耦合的视频传输线传输之后,基于视频信号的有效像素组的计算的元数据和统计特性的比较,校正在接收器处接收到的视频信号的一个或多个值。任选地,接收器可以进一步包括用于显示具有校正的一个或多个值的视频信号的构件(例如显示器)。
[0106] 例子14提供根据例子13的接收器,其中接收器还包括用于在视频信号已经通过AC-耦合的视频传输线传输之前从接收的元数据中导出为视频信号的有效像素组的计算的统计特性的构件,并且其中比较包括在视频信号已经通过AC-耦合的视频传输线传输之后,比较从元数据导出的统计特性和为视频信号的有效像素组的计算的统计特性的比较。
[0107] 例子15提供根据例子13或14的接收器,其中元数据通过AC-耦合的视频传输线接收。
[0108] 例子16提供根据例子13-15中任一例子的接收器,其中统计特性至少是以下之一:所述像素组的像素值的平均值,所述像素组的像素值之和,或所述像素组的像素值的中位数。
[0109] 例子17提供根据例子13-16中任一例子的接收器,其中校正在接收器处接收的视频信号的一个或多个值包括对在接收器处接收的视频信号执行DC偏移校正。
[0110] 例子18提供根据例子13-17中任一例子的接收器,其中接收器被配置为作为例子1-12中任一项的系统的接收器和/或根据例子19-22中任一项的发射器和/或例子23-26中任一项的方法来工作。
[0111] 例子19提供一种用于通过AC-耦合的视频传输线传输视频信号的发射器,发射器包括:构件(例如处理器,例如硬件处理器),用于在视频信号已经通过AC-耦合的视频传输线之前计算视频信号的有效像素组的统计特性(即,发射器计算视频信号的像素值的统计特性,就像在通过AC-重组的视频传输线传输视频信号之前一样,并可由于传输而降级);构件(例如处理器,例如硬件处理器),用于根据计算的统计特性生成元数据;构件(例如传输电路),用于将视频信号传输到接收器,其中视频信号通过AC-耦合的视频传输线/链路传输;和构件(例如传输电路),用于将元数据传输到接收器。
[0112] 例子20提供根据例子19的发射器,其中将元数据传输到接收器包括:传输嵌入在视频信号中的元数据,该视频信号通过AC-耦合的视频传输线传输。
[0113] 例子21提供根据例子19或20的发射器,其中元数据使接收器能够执行DC偏移校正。
[0114] 例子22提供根据例子19-21中任一例子的发射器,其中发射器被配置为作为例子1-12中任一项的系统的发射器和/或根据例子13-18中任一项的接收器和/或例子23-26中任一项的方法。
[0115] 例子23提供一种操作模拟视频传输系统的方法,该方法包括:计算第一组值的统计特性,所述第一组值包括在所述视频信号已经通过视频链路传输之前所述视频信号的一组有效像素的值;计算第二组值的统计特性,所述第二组值包括在所述视频信号已经通过视频链路传输之后所述视频信号的所述有效像素组的值;和基于所述第一组值的计算的统计特性与所述第二组值的计算的统计特性的比较,校正已经通过AC-耦合的视频链路传输的视频信号的一个或多个像素值。
[0116] 例子24提供根据例子23的方法,其中比较包括所述第一组值的计算的统计特性与所述第二组值的计算的统计特性之间的差。
[0117] 例子25提供根据例子24的方法,其中通过将该差添加到所述一个或多个像素值中的每个像素值来校正所述一个或多个像素值。
[0118] 例子26提供根据例子23-25中任一例子的方法,被配置为根据前述例子中的任何一个在设备的系统中或在设备的系统中操作。
[0119] 前述示例中的任何一个的系统,发射器、接收器和方法中的任何一个可以在车辆或监视系统中实现。此外,前述示例中的任何一个的系统、发射器、接收器和方法中的任何一个可以包括或者通信地耦合/连接到摄像机,该摄像机被配置为获取要通过AC-耦合链路发送的视频信号,其中相机可以包括多个光学传感器(例如,光电二极管),该多个光学传感器被配置为生成将通过AC-耦合链路传输的视频信号的像素值。
[0120] 其他实施说明、变型和应用
[0121] 本文讨论的原理和优点可用于任何设备或系统中,以实现用于AC耦合信号(例如AC-耦合的视频信号)的钳位方案,以对接收信号的一个或多个值进行直流偏移校正。应当理解,根据本文描述的任何特定实施方案,不一定可以实现本文提及的所有目的或优点。因此,例如,本领域技术人员将认识到,某些实施方案可以被配置为以实现或优化如本文所教导的一个优点或一组优点的方式操作,而不必实现如本文所教导或建议的其他目的或优点。
[0122] 在一个实施方案中,附图中的任何数量的电路可以在相关的电子设备的板上实现。该板可以是通用电路板,其可以容纳电子设备的内部电子系统的各种组件,并且还可以提供用于其他外围设备的连接器。更具体地说,该板可提供电连接,系统的其他组件可通过该电连接进行电通信。可以基于特定的配置需求、处理需求、计算机设计等,将任何合适的处理器(包括DSP、微处理器、支持芯片组等)、计算机可读非暂时性存储元件等适当地耦合到板上。其他组件,例如外部存储器、附加传感器、用于音频/视频显示的控制器和外围设备,可以通过电缆作为插入卡连接到板上,也可以集成到板上。在各种实施方案中,本文中描述的功能可以以仿真形式实现为在以支持这些功能的结构布置的一个或多个可配置(例如,可编程)元件内运行的软件或固件。可以在包括允许处理器执行那些功能的指令的非暂时性计算机可读存储介质上提供提供仿真的软件或固件。
[0123] 在另一示例实施方案中,附图的电路可被实现为独立模块(例如,具有配置为执行特定应用程序或功能的相关组件和电路的设备)或被实现为电子设备的专用硬件中的插入模块。注意,本公开的特定实施方案可以容易地部分或全部地包括在片上系统(SOC)封装中。SOC代表将计算机或其他电子系统的组件集成到单个芯片中的IC。它可能包含数字、模拟、混合信号以及通常的射频功能:所有这些功能都可以在单个芯片基板上提供。其他实施方案可以包括多芯片模块(MCM),其中多个分离的IC位于单个电子封装内并且被配置为通过电子封装彼此紧密地相互作用。在各种其他实施方案中,数字滤波器可以在专用集成电路(ASIC)、FPGA和其他半导体芯片中的一个或多个核中实现。
[0124] 还必须注意,本文中概述的所有规格、尺寸和关系(例如,处理器的数量、逻辑运算等)仅出于示例和教导的目的而提供。在不脱离本公开的精神或所附权利要求的范围的情况下,可以对这些信息进行相当大的改变。这些规范仅适用于一个非限制性示例,因此,它们应照此解释。在前面的描述中,已经参考组件的特定布置描述了示例实施方案。在不脱离所附权利要求的范围的情况下,可以对这些实施方案进行各种修改和改变。因此,说明书和附图应被认为是说明性的而不是限制性的。
[0125] 注意,利用本文提供的众多示例,可以根据两个、三个、四个或更多个电子组件来描述交互。但是,这样做只是出于清楚和示例的目的。应当理解,该系统可以以任何合适的方式分布或合并。沿着类似的设计替代方案,图的任何示出的组件、模块和元件可以以各种可能的配置进行组合,所有这些显然都在本公开的广泛范围内。在某些情况下,仅参考有限数量的电气元件来描述一组给定流程的一个或多个功能可能会更容易。应当理解,附图的电路及其教导易于扩展,并且可以容纳大量的组件以及更复杂/复杂的布置和配置。因此,提供的示例不应限制范围或抑制可能潜在地应用于无数其他架构的电路的广泛教导。
[0126] 注意,在本公开中,引用“一个实施方案”、“示例实施方案”、“实施方案”、“另一实施方案”、“一些实施方案”、“各种实施方案”、“其他实施方案”、“替代实施方案”等中包括的各种特征(例如,元素、结构、模块、组件、步骤、操作、特性等)旨在表示任何这样的特征都包括在本公开的一个或多个实施方案中,但是可以或可以不必在相同的实施方案中组合。
[0127] 同样重要的是要注意,与使用元数据的AC耦合信号的DC偏移校正有关的功能(例如在图5所示的一个或多个过程中总结的那些)仅示出了可由附图所示的系统(例如图6和7所示的系统)或在附图所示的系统内(例如图6和7所示的系统)执行的一些可能的功能。这些操作中的一些可以在适当的地方被删除或去除,或者可以在不脱离本公开的范围的情况下对这些操作进行相当大的修改或改变。另外,这些操作的时间安排可能会大大改变。出于示例和讨论的目的,提供了前面的操作流程,例如如图5所示。本文描述的实施方案提供了很大的灵活性,因为在不脱离本公开的教导的情况下,可以提供任何合适的布置、时序、配置和定时机制。
[0128] 本领域技术人员可以确定许多其他改变、替换、变化、变更和修改,并且意图是本公开涵盖落入所附权利要求范围内的所有这样的改变、替换、变更、替换和修改。注意,还可相对于使用或操作所述装置设备或系统的方法或过程来实现上述任何装置、设备或系统的所有可选特征,并且为本文所述的任何装置、设备或系统提供的示例中的细节可以在相应的方法或过程中的任何地方使用,反之亦然。
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