視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的字符疊加設計

視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的字符疊加設計

視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常存在多個被監(jiān)控點，最終送入監(jiān)視器的信號可能來自幾十路、甚至幾百路視頻信號源。在監(jiān)控端，這些視頻信號可通過大規(guī)模視頻矩陣開關切換到有限的監(jiān)視器上。這樣，在對監(jiān)控點進行監(jiān)視時一般需要在視頻通道疊加一些相關信息，如：公司標志、攝像機的位置、時間、日期、報警信息等，實現(xiàn)這一功能的器件通常稱作隨屏顯示（ＯＳＤ）器件。傳統(tǒng)設計中一般是在視頻矩陣開關的輸出端串入一個專用的ＯＳＤ器件（見圖１）。由于傳統(tǒng)的ＯＳＤ器件無法直接驅(qū)動視頻電纜，因而需要為每路輸出配置額外的高速復用器和緩沖器，這樣將使系統(tǒng)成本升高、電路變得比較復雜。

２�。停幔�ｉｍ提供的ＯＳＤ方案

２．１ 視頻矩陣開關

Ｍａｘｉｍ生產(chǎn)的ＭＡＸ４３５８ ３２×１６視頻矩陣開關內(nèi)部集成有圖形或字符疊加電路（圖２），其１６路輸出級分別帶有一路高速２：１模擬復用器。這樣，需要疊加的圖形／字符模擬視頻信號可送入ＯＳＤ Ｆｉｌｌ輸入端，同時將適當?shù)寞B加時序控制信號送至ＯＳＤ Ｋｅｙ輸入端，然后利用ＯＳＤ Ｋｅｙ控制信號控制復用器的切換。當ＯＳＤ Ｋｅｙ為低電平時，復用器即可將圖形／字符（ＯＳＤ Ｆｉｌｌ）信號切換到輸出；而在ＯＳＤ Ｋｅｙ為高電平時，則將視頻輸入信號切換到輸出端。復用器的開關時間典型值為４０ｎｓ，遠遠低于一個像素的時間寬度。ＭＡＸ４３５８輸出緩沖器的增益可設置為＋１Ｖ／Ｖ或＋２Ｖ／Ｖ，這為近距離視頻信號切換或驅(qū)動視頻信號傳輸提供了一定的靈活性。通過ＳＰＩ／ＱＳＰＩＴＭ接口配置矩陣開關的狀態(tài)和輸出緩沖級增益，同時利用ＭＡＸ４３５８在視頻矩陣開關之前插入ＯＳＤ信息，不僅省去了后續(xù)的復用器和輸出緩沖器，同時也改善了視頻信號的質(zhì)量。

２．２ ＯＳＤ發(fā)生器

圖２中的ＯＳＤ器件可選用ＭＡＸ４４５５， 其連接電路如圖３所示。由于ＭＡＸ４４５５內(nèi)部集成有八通道的ＯＳＤ發(fā)生器，故而在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中能夠為八路獨立的復合視頻通路同時提供４位灰度級的圖形／字符視頻信號，其中代碼１（０００１）接近于黑色、代碼１５?１１１１?為最白，每個像素對應的代碼介于１至１５，代碼０（００００）表示沒有ＯＳＤ信號。ＭＡＸ４４５５的位映射結(jié)構允許在攝像機視頻信號中插入任意的信息或圖形。另外，ＭＡＸ４４５５提供給各個通道的圖形模板是按邏輯排列的１０２４×５１２個像素，這種存儲方式有利于主機的行／列尋址。實際顯示區(qū)域為７１２ ×４８４ ＮＴＳＣ（或７１２×５１２ ＰＡＬ）像素，其余的３１２行、２８列（ＮＴＳＣ）為空白區(qū)域。

圖3 MAX4450及MAX4358的連接電路

ＭＡＸ４４５５能夠用于控制１６Ｍ位ＳＤＲＡＭ（如ＭＴ４８ＬＣ１Ｍ１６Ａ）存儲所需要疊加的數(shù)據(jù)視頻信號，它支持ＳＤＲＡＭ的所有功能，其中包括：刷新、ＲＡＳ／ＣＡＳ定時、視頻尋址以及支持主處理器讀／寫操作的ＣＰＵ存取周期等。配合ＭＡＸ４４５５工作的ＳＤＲＡＭ可選擇ＭＴ４８ＬＣ１Ｍ１６Ａ１－８、ＶＩＳ ＶＧ３６１７１６１ＤＴ－８或速度更高的相關產(chǎn)品，也可選擇ＨＹ５７Ｖ１６１６０Ｄ、ＨＹ５７Ｖ１６１６０Ｃ、Ｍ２Ｖ６４Ｓ４０ＤＴＰ等型號。由于ＳＤＲＡＭ是按照１６位×１Ｍ的格式排列的，因此，每個ＳＤＲＡＭ存儲單元存儲４個像素的內(nèi)容（基于每像素４位灰度），且主機每次也存儲／讀�。磦�像素的數(shù)據(jù)。主機將以位映射方式填充ＯＳＤ幀存儲器，同時控制疊加圖形的位置和亮度。ＭＡＸ４４５５的八路通道共用同一存儲資源，但其邏輯控制相互獨立，因此，任意通道的讀／寫操作不會擾亂其余通道的圖像操作。另外，ＭＡＸ４４５５還具有一個存儲共享功能，通過將信息寫入一個設計好的源通道內(nèi)可同時更新奇數(shù)或偶數(shù)通道。存儲共享功能減少了主機對存儲器的寫操作，這對于快速更新各視頻通道的公共疊加信息（如時間等）非常有用。ＭＡＸ４４５５的八路ＶＩＤＩＮ＿輸入級帶有視頻時基電路，包括行同步檢測器、場同步檢測器、場消隱檢測器、行計數(shù)器以及奇數(shù)場／偶數(shù)場計數(shù)器等。ＶＩＤＩＮ＿輸入級可檢測ＭＡＸ４３５８輸出的標準１Ｖｐ－ｐ視頻信號，以便建立相應的視頻光柵時基，然后利用這個光柵時基產(chǎn)生ＯＳＤ圖像信號，并在ＯＳ-ＤＫＥＹ控制下疊加到ＭＡＸ４３５８的視頻通道。需要說明的是：直接檢測ＭＡＸ４３５８的輸出信號能夠盡量減少開關／復用器延遲時間對時基的影響，但輸入端應采用０．１μＦ交流耦合方式。

３　改善隨屏顯示系統(tǒng)的性能

在ＭＡＸ４４５５／ＭＡＸ４３５８芯片組構成的字符／圖形疊加系統(tǒng)中，ＭＡＸ４４５５可提供兩路輸出信號：模擬視頻填充信號（ＯＳＤ Ｆｉｌｌ）和復用器數(shù)字控制信號（ＯＳＤ Ｋｅｙ）。兩路信號可在納秒級保持同步，由于受ＭＡＸ４３５８復用器開關速度的限制，ＯＳＤ Ｆｉｌｌ信號與ＯＳＤ Ｋｅｙ相比略有延遲，這個小小的延遲會導致ＯＳＤ Ｆｉｌｌ圖形在顯示器上出現(xiàn)一條黑色（０ ＩＲＥ）軌跡，軌跡寬度與開關延遲時間有關（參見圖４）。這種現(xiàn)象在一些應用中是不允許的，特別是在顯示白色字符（或淺色背景）時，白色字符與黑色軌跡之間較強的對比度會令人難以接受。

圖5 改善的設計方案

圖５給出了一個解決有限開關時間的方案，采用該電路可將開關延遲造成的黑色軌跡用白色軌跡取代，如果使白色軌跡與ＯＳＤＦｉｌｌ的電平相同，則可完全消除軌跡效應，從而抑制開關延遲的影響。圖中的Ｒ１４、Ｒ用于設置軌跡的亮度，理

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