[實用新型]一種基于FPGA的多路模擬視頻字符疊加器

有效

• 申請號: 201721036083.5
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN207135194U
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 劉銀華
• 申請（專利權）人: 杭州啟芯科技有限公司
• 主分類號: H04N5/445
• 分類號: H04N5/445;H04N7/18
• 代理公司: 杭州宇信知識產權代理事務所(普通合伙)33231
• 代理人: 喬占雄

技術領域

本實用新型涉及視頻監控技術領域，尤其是涉及一種基于PFGA的多路模擬視頻字符疊加器。

背景技術

目前市面上模擬視頻攝像頭的應用還是相當的廣泛，例如：航運交管、大型企業、治安、小區安防，而很多場合需要視頻矩陣器連接多路攝像頭，對多路視頻進行監控，進而具有多路視頻上疊加字符的需求。

字符疊加功能實現主要采用國外專用的字符疊加芯片，例如：UPD6453，結構框圖如圖1所示，視頻信號通過同步信號分離電路分離出行場同步信號輸入到芯片，同時經過前置處理電路對信號的預處理后輸入到芯片，在UPD6453內部根據同步信號的時間，在相應的位置疊加上所需要的字符信息，然后經過視頻后置處理電路后輸出，MCU用于字符位置以及內容顯示的控制。

國外的字符疊加芯片，例如：UPD6453，只能支持單路的字符疊加，需要實現多路疊加時，只能用多個芯片疊加方式，成本高，而且級聯后操作控制相對比較復雜。

國外的字符疊加芯片目前支持的中文較少，類似用量較大的UPD6453也只支持240個固定字符和數字供用戶調用，這種方式在國內應用場合有局限性，國內一級二級國標字庫有6763個字，其中一級字庫3755個，二級字庫3008個，需要在這樣的芯片上實現相對困難，需要有一個較大存儲字庫的ROM支持，便于實現國標字庫。

國外的字符疊加芯片大部分只支持純色的字符顯示，例如：白色。這種純色的字符顯示在不同的環境下，隨著背景環境變化時，由于明暗程度不同，使得觀察的效果不清楚，特別是強光下或環境昏暗的場合，非常影響觀察者效果。

目前市面上的模擬視頻信號基本都采用的是復合電視信號，所謂復合電視信號是由亮度信號、色度信號、同步信號、消隱信號、色同步信號、均衡脈沖和開場槽脈沖信號共同組成，采用YUV色彩空間來描述圖像的每一個像素信息。世界上存在三種復合彩色電視制式，它們分別是NTSC制、PAL制和SECAM制。對于國內，主要是對PAL制的復合彩色電視信號進行的字符疊加。

復合彩色電視制式的掃描方式有隔行掃描和逐行掃描兩種。目前大部分的模擬攝像頭的信號為了支持不同的顯示器，很多都支持隔行掃描和逐行掃描兩種。

復合彩色電視信號的電子束掃描的時間和位置都是由行和場的同步信號控制，只是該同步信號已經混合在電視信號里面，行同步信號是指電子束掃描一行的時間，而場同步信號是指電子束掃描一幀的時間，通過行場同步信號可以在不同的位置調制色度信號以及亮度信號，從而得到圖像。但可通過一定的分離電路可以將同步信號分離出來。以我們PAL制電視信號為例，其參數如下表所示：

表1 我國PAL制電視掃描參數

在復合彩色電視信號中，只有黃、青、綠、紫、紅、藍共六種顏色在形成的過成中是被調制的，因此屬于色度信號，而黑白兩種顏色是直接分配給直流分量的，色度信號與亮度信號相疊加就形成了彩色電視信號，也就是說，黑白顏色是屬于直流信號，而黃、青、綠、紫、紅、藍是屬于交流信號，如圖2所示。因此，只要根據行場同步信號的時間，直接將一幀復合彩色電視信號圖像的行和列的相應點上拉為高電平，則相應點上顯示白色點，將一幀復合彩色電視信號圖像的行和列的相應點下拉為低電平，則相應點上就顯示黑色點，從而使得可通過FPGA數字化實現對模擬信號的字符疊加的可能。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種基于FPGA的多路模擬視頻字符疊加器，能夠實現多路的字符疊加，解決中文以及其他國語言支持不好的問題，并提高顯示清晰度，同時降低多路字符疊加器的成本。

為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案為：

一種基于FPGA的多路模擬視頻字符疊加器，包括主控模塊FPGA，以及分別與主控模塊FPGA連接的字庫模塊、顯存模塊、行場同步信號分離模塊和信號疊加模塊；主控模塊FPGA進行多路視頻字符疊加的協調以及控制；字庫模塊用于存儲字庫數據；顯存模塊用于疊加的字符的顯存，在監視器或屏幕上顯示的字符內容可映射到該存儲空間；行場同步分離模塊用于從模擬視頻信號中分離出行同步信號和場同步信號，用于視頻的疊加時疊加時間的同步；信號疊加模塊用于將模擬視頻信號和從顯存模塊中讀取出的數據進行疊加。