[实用新型]一种基于FPGA的多路模拟视频字符叠加器

说明书

技术领域

本实用新型涉及视频监控技术领域，尤其是涉及一种基于PFGA的多路模拟视频字符叠加器。

背景技术

目前市面上模拟视频摄像头的应用还是相当的广泛，例如：航运交管、大型企业、治安、小区安防，而很多场合需要视频矩阵器连接多路摄像头，对多路视频进行监控，进而具有多路视频上叠加字符的需求。

字符叠加功能实现主要采用国外专用的字符叠加芯片，例如：UPD6453，结构框图如图1所示，视频信号通过同步信号分离电路分离出行场同步信号输入到芯片，同时经过前置处理电路对信号的预处理后输入到芯片，在UPD6453内部根据同步信号的时间，在相应的位置叠加上所需要的字符信息，然后经过视频后置处理电路后输出，MCU用于字符位置以及内容显示的控制。

国外的字符叠加芯片，例如：UPD6453，只能支持单路的字符叠加，需要实现多路叠加时，只能用多个芯片叠加方式，成本高，而且级联后操作控制相对比较复杂。

国外的字符叠加芯片目前支持的中文较少，类似用量较大的UPD6453也只支持240个固定字符和数字供用户调用，这种方式在国内应用场合有局限性，国内一级二级国标字库有6763个字，其中一级字库3755个，二级字库3008个，需要在这样的芯片上实现相对困难，需要有一个较大存储字库的ROM支持，便于实现国标字库。

国外的字符叠加芯片大部分只支持纯色的字符显示，例如：白色。这种纯色的字符显示在不同的环境下，随着背景环境变化时，由于明暗程度不同，使得观察的效果不清楚，特别是强光下或环境昏暗的场合，非常影响观察者效果。

目前市面上的模拟视频信号基本都采用的是复合电视信号，所谓复合电视信号是由亮度信号、色度信号、同步信号、消隐信号、色同步信号、均衡脉冲和开场槽脉冲信号共同组成，采用YUV色彩空间来描述图像的每一个像素信息。世界上存在三种复合彩色电视制式，它们分别是NTSC制、PAL制和SECAM制。对于国内，主要是对PAL制的复合彩色电视信号进行的字符叠加。

复合彩色电视制式的扫描方式有隔行扫描和逐行扫描两种。目前大部分的模拟摄像头的信号为了支持不同的显示器，很多都支持隔行扫描和逐行扫描两种。

复合彩色电视信号的电子束扫描的时间和位置都是由行和场的同步信号控制，只是该同步信号已经混合在电视信号里面，行同步信号是指电子束扫描一行的时间，而场同步信号是指电子束扫描一帧的时间，通过行场同步信号可以在不同的位置调制色度信号以及亮度信号，从而得到图像。但可通过一定的分离电路可以将同步信号分离出来。以我们PAL制电视信号为例，其参数如下表所示：

表1 我国PAL制电视扫描参数

在复合彩色电视信号中，只有黄、青、绿、紫、红、蓝共六种颜色在形成的过成中是被调制的，因此属于色度信号，而黑白两种颜色是直接分配给直流分量的，色度信号与亮度信号相叠加就形成了彩色电视信号，也就是说，黑白颜色是属于直流信号，而黄、青、绿、紫、红、蓝是属于交流信号，如图2所示。因此，只要根据行场同步信号的时间，直接将一帧复合彩色电视信号图像的行和列的相应点上拉为高电平，则相应点上显示白色点，将一帧复合彩色电视信号图像的行和列的相应点下拉为低电平，则相应点上就显示黑色点，从而使得可通过FPGA数字化实现对模拟信号的字符叠加的可能。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于FPGA的多路模拟视频字符叠加器，能够实现多路的字符叠加，解决中文以及其他国语言支持不好的问题，并提高显示清晰度，同时降低多路字符叠加器的成本。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种基于FPGA的多路模拟视频字符叠加器，包括主控模块FPGA，以及分别与主控模块FPGA连接的字库模块、显存模块、行场同步信号分离模块和信号叠加模块；主控模块FPGA进行多路视频字符叠加的协调以及控制；字库模块用于存储字库数据；显存模块用于叠加的字符的显存，在监视器或屏幕上显示的字符内容可映射到该存储空间；行场同步分离模块用于从模拟视频信号中分离出行同步信号和场同步信号，用于视频的叠加时叠加时间的同步；信号叠加模块用于将模拟视频信号和从显存模块中读取出的数据进行叠加。