应用于小型无人机导航的miniOSD视频叠加显示方法及电路的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种应用于小型无人机导航的miniOSD视频叠加显示方法及电路，包括以下步骤：将飞行参数分为N类，将各类分别布局在OSD的某一层上，得到N个参数层；确定待显示的飞行参数所在的类，屏蔽上述N个参数层中不包含待显示的飞行参数的类对应的参数层，采用混叠方法，将待显示的飞行参数所在的类对应的参数层与原始图像层VIN叠加，生成最终的OSD图像VOUT。本发明有选择地显示飞行参数，可以最大程度减小硬件资源的占用和能耗，对局部飞行参数模块的增删很灵活。
【专利说明】应用于小型无人机导航的mi n i OSD视频叠加显示方法及电 路
【技术领域】
[0001] 本发明设及视频叠加显示领域，特别是一种应用于小型无人机导航的miniOSD视 频叠加显示方法及电路。
【背景技术】
[0002] 随着科技的进步，无人机在民用领域有着越来越广泛的应用，在很多实际应用的 情况下，如城市航拍、农业植保，都需要无人机传输实时的监控图像到地面端，W便进行观 巧。，但同时也需要操控人员对飞机的各项参数进行监控，W便当飞机状态不佳或发生故障 时，能够迅速采取应急措施或切换回手动操控，最大程度上避免飞行事故的发生。但是分屏 显示往往会给操控带来很大的不便，所W就需要将监控图像与飞行参数叠加在一起显示在 一个屏幕上。
[0003] 0SD-屏幕显示技术的关键原理是在图像上对文字进行叠加，让显示屏能为用户提 供附加信息显示的功能，传统的0SD显示技术是将所有的要叠加在图像上的信息整合到一 个层上再与视频图像叠加（如图1)。
[0004] 该种显示方式存在W下缺陷：
[0005] 1、显示的信息大部分都是固定的，对局部飞行参数模块的增删都很不灵活。
[0006] 2、该种全部叠加上去的信息会占用大量的系统内存，消耗硬件资源。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是，针对上述现有技术的不足，提供一种应用于小型 无人机导航的miniOSD视频叠加显示方法。
[000引为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是；一种应用于小型无人机导航 的miniOSD视频叠加显示方法及电路，包括W下步骤：
[0009] 1)将飞行参数分为N类，将各类分别布局在0SD的某一层上，得到N个参数层；N 的取值范围为[0, 10];
[0010] 2)确定待显示的飞行参数所在的类，屏蔽上述N个参数层中不包含待显示的飞行 参数的类对应的参数层，采用混叠方法，将待显示的飞行参数所在的类对应的参数层与原 始图像层VIN叠加，生成最终的0SD图像V0UT。
[0011] 本发明提供了一种实现上述方法的电路，包括CPU主控单元、N个与口；所述CPU 主控单元输出端与所述N个与口的其中一个输入端连接，所述CPU主控单元向所述N个与 口输出高电平或低电平信号；所述N个与口的另一个输入端分别输入0SD的N个参数层信 号，所述0SD的N个参数层分别对应N类飞行参数；所述N个与口的输出端各与一个乘法 器连接；N个乘法器各与一个或口输入端连接；第一个或口的另一个输入端输入原始图像 层VIN信号；第一个与口的输出端与第二个与口另一个输入端连接，第二个与口的输出端 与第S个与口的另一个输出端连接，依此类推，第N-1个与口的输出端与N个与口的另一个 输入端连接，第N个与口的输出端输出混叠后的视频信号，即最终的OSD图像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取值为 0 或 1 ;0SD。，OSDi，0SIV..0SDn_i为 OSD 的参数层， n = N。
[0013] 小型无人机的装载能力和携带电量都有限，所W采用体积小，重量轻，节能的最小 硬件系统miniOSD来完成该一工作。0SD与视频转换器、飞行控制板连接。
[0014] 在0SD读取飞行参数到0SD各数据层的过程中，各个0SD数据层采用链表存储结 构，各0SD数据层内采用数组存储结构。在增加或删除一类飞行参数时，只需对层进行增加 或删除操作，方便灵活。
[0015] 与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为；本发明的方法有选择地显示飞行 参数，可W最大程度减小硬件资源的占用和能耗，对局部飞行参数模块的增删很灵活。本发 明的电路结构简单，实现方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1为现有的0SD叠加示意图；
[0017] 图2为本发明0SD叠加示意图；
[001引图3为本发明一实施例各图形设定示意图；
[0019] 图4为本发明的电路结构示意图；
[0020] 图5为本发明0SD与外部设备连接示意图；
[0021] 图6为本发明插入0SD图层原理图；
[0022] 图7为本发明删减0SD图层原理图；
[0023] 图8为本发明显示存储单元的固定位置示意图；
[0024] 图9为本发明0SD存储结构示意图；
[0025] 图10为本发明一实施例像素点分布示意图。
【具体实施方式】
[0026] 本发明采用分模块分层的飞行参数叠加显示设计方案：
[0027] 1)将飞行参数分为N类，将各类分别布局在0SD的某一层上，得到N个参数层；
[002引 2)确定待显示的飞行参数所在的类，屏蔽上述N个参数层中不包含待显示的飞行 参数的类对应的参数层，采用混叠方法，将待显示的飞行参数所在的类对应的参数层与原 始图像层VIN叠加，生成最终的0SD图像V0UT。
[0029] 如图3,在生成的叠加图像中，该四个参数模块就被分别显示在了视频图像的四个 角上，当操控人员只需要GI^S参数而不需要其他信息时，可将0SD第1层、0SD第2层、0SD 第4层屏蔽掉，只保留0SD第3层与原始图像层叠加，生成只带有GI^S参数显示的视频流到 屏幕。当需要其他一种或多种飞行参数时，同理。
[0030] 为了实现该种叠加方案，采用经过改进的ALPHA混叠算法，将口控时钟电路应用 于飞行参数的模块化获取中。假设输入的视频信号为VIN，有N个0SD图层0SD。，OSDi，OSDs'" OSDw，对应的混色因子ALPHA值分别为A。，Ai，A2…Aw (化1))，控制时钟口电路参数分别 为Pa，Pi，P2…P"_i(〇或1)，在读取每一帖的图像时，CPU先采集每一路的口控时钟信号，与混 色因子相乘后再做OSD图层的因子，混叠后的输出视频信号为VOUT，表达式如下，见下式：
[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] 为了实现该种算法，硬件架构见图4。
[0034] 0SD与其他硬件部分的连接如图5。
[0035] 如图5,左端通过一个5针串口与飞控板进行通信，其中TX发送请求到飞控，RX接 收无人机的飞行参数，5V和GND端来给miniOSD进行供电。右端为一个6针串口，下端=针 连接模拟摄像头，通过一根数据线获取监控图像，上端=针连接发射机，将由0SD整合的图 像通过发射机传回到地面站的显示屏上。
[0036] 关于0SD的存储结构设计如下：
[0037] 在0SD读取飞行参数数据到各层的过程中，各个0SD数据层采用链表存储结构。链 表是一种物理存储上非连续，非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指 针链接而成，并且它能动态地进行存储分配。动态性体现为；链表中的元素个数可W根据需 要增加和减少；元素的位置可W变化，即可W从某个位置删除，然后插入到新的地方。我们 将各层的飞行参数通过链表结构存储起来，当不需要某一层的数据时，将它的前一层的尾 指针指向它的后一层的头指针，该样就可W很方便地删除该一 0SD显示层，而不需要重新 分配各层的存储结构。由于各0SD图像层之间没有严格的顺序之分，当需要增加一个0SD 层时，可W直接在链表的头节点或尾节点处开辟一个新的存贬空间，再将数据写入，指针指 向相应的头或尾即可，更为方便。
[003引在每个0SD图层中，由于其待显示的数据大小，存储顺序都是固定的，所W采用事 先分配好的数组进行静态存储，该种层间链表，层内数组的存储模式可W最大限度地节约 系统内存，也可W降低巧片成本。插入0SD图层如图6。删减0SD图层见图7。
[0039] miniOSD采用MAX7456的内核，它是一款单通道屏幕显示发生器，通过消除外部摄 像驱动、同步信号分离器，W及摄像开关来减小系统的消耗，具有256个用户可编程的单色 字节，可W用任意的字体和尺寸显示如公司图标，自定义图形，时间与日期等。
[0040] 对于单个0SD图层的，MAX7456包含两种方式的存储：显示内存（SRAM)和非易失 性角色内存（NVM)。在SRAM中存储了 480个角色地址指向NVM，SRAM利用SPI串行接口为 用用户提供很好的编程接口，每一个SRAM的地址都于屏幕上的一个固定位置相关联，如图 8。
[0041] 屏幕上的每一个点包含两个字节，第一个字节包含该个存储点在存储单元中的地 址，第二个字节包含该个存储点的状态信息，如图9。
[0042] 非易失性角色内存（NVM)存储待展示的文字或图形，每个元素包含12水平*18竖 直像素点，每个像素点由两个字节构成：
[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，每个元素共有12*18 = 216个像素点，一个8-bit位可W描述4个像素点。 因此每个元素需要216/4 = 54byte的数据。
[0048] 2-bit像素值定义；
[0049]
【权利要求】
1. 一种应用于小型无人机导航的miniOSD视频叠加显示方法，其特征在于，包括以下 步骤： 1) 将飞行参数分为N类，将各类分别布局在0SD的某一层上，得到N个参数层；N的取 值范围为[〇, 10]; 2) 确定待显示的飞行参数所在的类，屏蔽上述N个参数层中不包含待显示的飞行参数 的类对应的参数层，采用混叠方法，将待显示的飞行参数所在的类对应的参数层与原始图 像层VIN叠加，生成最终的0SD图像V0UT。
2. -种实现权利要求1所述方法的电路，其特征在于，包括CPU主控单元、N个与门；所 述CPU主控单元输出端与所述N个与门的其中一个输入端连接，所述CPU主控单元向所述 N个与门输出高电平或低电平信号；所述N个与门的另一个输入端分别输入0SD的N个参 数层信号，所述0SD的N个参数层分别对应N类飞行参数；所述N个与门的输出端各与一个 乘法器连接；N个乘法器各与一个或门输入端连接；第一个或门的另一个输入端输入原始 图像层VIN信号；第一个与门的输出端与第二个与门另一个输入端连接，第二个与门的输 出端与第三个与门的另一个输出端连接，依此类推，第N-1个与门的输出端与N个与门的另 一个输入端连接，第N个与门的输出端输出混叠后的视频信号，即最终的0SD图像V0UT。
3. 根据权利要求2所述的电路，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取值为〇或1;(^0， OSDp OSD^.OSDm为 0SD 的参数层，n = N。
4. 根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述OSD与视频发射端、飞行控制板、摄像 头连接。
5. 根据权利要求2?4之一所述的电路，其特征在于，在0SD读取飞行参数到0SD各数 据层的过程中，各个0SD数据层采用链表存储结构，各0SD数据层内采用数组存储结构。
【文档编号】H04N5/445GK104486567SQ201410844431
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月30日 优先权日:2014年12月30日
【发明者】谭冠政, 唐尔谦, 曹文明, 谭冠军, 谭淦 申请人:中南大学