一種基于arm相機接口的視頻采集顯示系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于ARM相機接口的視頻采集顯示系統(tǒng)，包括依次相連的黑白CCD相機、視頻放大器與A/D轉(zhuǎn)換器；系統(tǒng)還包括FPGA、帶有相機接口的ARM以及視頻同步分離器，ARM外圍設有與其相連的SDRAM、FLASH與LCD觸摸屏，F(xiàn)PGA接收A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字視頻信號，并將數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)換成YCbCr4:2:2格式后輸入ARM的數(shù)字相機接口，由LCD觸摸屏對視頻進行顯示；視頻同步分離器將黑白CCD相機輸出的信號分離出行同步信號與場同步信號傳送給FPGA，F(xiàn)PGA利用行同步信號與場同步信號一方面生成相機控制時序，另一方面確定LCD觸摸屏上視頻圖像的點陣地址，并將需要顯示的字符或圖標疊加在點陣地址的位置，采用FPGA與帶數(shù)字相機接口ARM相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，采集顯示速度快、功耗低，實現(xiàn)人機交互的功能。
【專利說明】—種基于ARM相機接口的視頻采集顯示系統(tǒng)

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及視頻圖像【技術(shù)領域】，具體是一種基于ARM相機接口的視頻采集顯示系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]公知的，視頻圖像采集系統(tǒng)是視頻圖像檢測、多媒體信息處理、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)的前端子系統(tǒng)，是實際視頻處理系統(tǒng)中的重要一環(huán)，目前具有較高信號質(zhì)量的CCD圖像采集得到越來越多的應用，而對于CCD采集圖像的處理，大多是利用進口專用視頻解碼芯片、雙口 RAM和FPGA相結(jié)合的方法，一方面結(jié)構(gòu)比較復雜、功耗大，另一方面成本較高；另外，現(xiàn)有的圖像采集顯示系統(tǒng)不能把要顯示的字符或圖標與圖像相疊加實時顯示在屏幕上，缺少人機交互的功能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種基于ARM相機接口的視頻采集顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、采集顯示速度快、功耗低，并且能夠?qū)⑿枰@示的字符或圖標與圖像疊加顯示在屏幕上。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種基于ARM相機接口的視頻采集顯示系統(tǒng)，包括依次相連的黑白CCD相機、視頻放大器與A/D轉(zhuǎn)換器，所述系統(tǒng)還包括:
a.視頻同步分離器，視頻同步分離器將黑白CCD相機輸出的信號分離出行同步信號與場同步信號；
b.用于視頻圖像處理的FPGA，F(xiàn)PGA的輸入接口分別連接A/D轉(zhuǎn)換器與視頻同步分離器；所述FPGA接收A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字視頻信號，并將數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)換成YCbCr4:2:2格式，F(xiàn)PGA還接收視頻同步分離器輸出的行同步信號與場同步信號，并利用行同步信號與場同步信號生成相機控制時序；
c.帶有數(shù)字相機接口的ARM，ARM外圍設有與其相連的SDRAM、FLASH與IXD觸摸屏；所述FPGA通過數(shù)字相機接口將YCbCr 4:2:2格式的視頻信號以及相機控制時序輸入ARM，ARM將視頻圖像傳送給IXD觸摸屏進行顯示。
[0005]進一步的，所述FPGA還利用行同步信號與場同步信號確定IXD觸摸屏上視頻圖像的點陣地址，并將需要顯示的字符或圖標疊加在點陣地址的位置。
[0006]進一步的，所述ARM采用S3C2440。
[0007]本發(fā)明的有益效果是，通過FPGA對采集的視頻信號進行處理，轉(zhuǎn)換成ARM相機接口需要的YCbCr 4:2:2格式，ARM將收到的符合格式要求的視頻信號直接傳送給LCD觸摸屏進行顯示，采用FPGA與帶數(shù)字相機接口 ARM相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，采集顯示速度快、功耗低；并且通過FPGA確定IXD觸摸屏上視頻圖像的點陣地址，并將需要顯示的字符或圖標疊加在點陣地址的位置，實現(xiàn)人機交互的功能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明:
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實施方式】
[0009]如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于ARM相機接口的視頻采集顯示系統(tǒng)，包括依次相連的黑白CCD相機1、視頻放大器2與A/D轉(zhuǎn)換器3 ;所述系統(tǒng)還包括視頻同步分離器9、用于視頻圖像處理的FPGA4以及帶有數(shù)字相機接口的ARM5，ARM5外圍設有與其相連的SDRAM7、FLASH8與IXD觸摸屏6 ;視頻同步分離器9的輸入端連接黑白CXD相機I的輸出端，視頻同步分離器9的輸出端連接FPGA4的輸入端，F(xiàn)PGA4的輸出端連接ARM5的數(shù)字相機接口 ；所述視頻放大器2采用LM6361，A/D轉(zhuǎn)換器3采用CXD2302Q ,FPGA4采用XC3S200A，ARM5采用S3C2440，視頻同步分離器9采用LM1881。
[0010]工作時，黑白CXD相機I將采集的視頻信號經(jīng)視頻放大器2放大后輸入A/D轉(zhuǎn)換器3，A/D轉(zhuǎn)換器3對放大后的視頻信號進行數(shù)字轉(zhuǎn)換，F(xiàn)PGA4接收A/D轉(zhuǎn)換器3輸出的數(shù)字視頻信號，通過中值濾波法進行濾波處理，將數(shù)字視頻信號中的噪聲濾除，提高視頻的質(zhì)量。為了在實時顯示的視頻圖像的任何位置疊加用于指引操作者的字符或圖標，同時使操作者可以通過IXD觸摸屏6輸入控制信號，那么就要確定IXD觸摸屏6上視頻圖像的每一個點陣的地址，視頻同步分離器9將黑白CCD相機I輸出的信號分離出行同步信號H_SYNC與場同步信號V_SYNC傳送給FPGA4，以640x480的LCD觸摸屏為例，要在640 x312的實時視頻上疊加字符或圖標必須確定640x312視頻點陣上每一個點陣的地址，可使用A/D轉(zhuǎn)換器3的時鐘作用于FPGA4的計數(shù)器，計數(shù)器的輸出從O?639計數(shù)，計數(shù)到639時停止計數(shù)，當行同步信號H_SYNC輸入時，將計數(shù)器清零，如此循環(huán)往復，這樣FPGA4的列地址發(fā)生器的輸出就在每一行的信號上劃分出了 640個列地址，用于水平方向像素的定位。同樣的，用行同步信號H_SYNC作用于FPGA4另外一個計數(shù)器的時鐘端，場同步信號V_SYNC作用于此計數(shù)器的清零端，每檢測到來一個行同步信號，計數(shù)器加1，當計到311時停止計數(shù)，場同步信號V_SYNC輸入時，此計數(shù)器清零，如此循環(huán)往復，這樣FPGA4的行地址發(fā)生器的輸出就在圖像的垂直方向上劃分出312行地址。有了行地址與列地址，就可以確定視頻圖像上任何一點的點陣位置，達到為字符或圖標在實時圖像上疊加的定位目的。由于FPGA4內(nèi)有288k的BLOCK RAM,因此可以把要顯示的字符或圖標存在此BLOCK RAM中，通過FPGA4的復用器把FPGA4內(nèi)CPU的地址線和行列地址發(fā)生器的地址線連接到BLOCK RAM的地址線上，這樣，(PU就可以把字符或圖標先寫進BLOCK RAM中，當需要顯示BLOCK RAM中的信息時，把BLOCKRAM上的地址線切換到行列地址線上，當設定好的顯示地址到來時，BLOCK RAM中的數(shù)據(jù)就被讀出，由于行列地址是不斷地循環(huán)往復，BLOCK RAM中的數(shù)據(jù)也被循環(huán)讀出，因此在指定的點陣位置上的字符或圖標信息不會被圖像數(shù)據(jù)所覆蓋，而是同圖像一起刷新，使字符或圖標穩(wěn)定地疊加在圖像上，經(jīng)過中值濾波的實時視頻數(shù)據(jù)與BLOCK RAM中讀出的字符或圖標數(shù)據(jù)通過邏輯“與”疊加黑色信息到圖像上，通過邏輯“或”疊加亮色信息到圖像上，實現(xiàn)字符或圖標的疊加。
[0011]疊加了字符或圖標的實時視頻數(shù)據(jù)，必須要轉(zhuǎn)換為ITU-R BT.601 YCbCr 4:2:2格式，才能滿足ARM5數(shù)字相機接口的要求，數(shù)字相機接口的控制信號有CAMVSYNC、CAMHERF與CAMPCLK，而CAMVSYNC信號就是場同步信號V_SYNC的倒相，CAMHREF信號就是行同步信號H_SYNC，CAMPCLK是A/D轉(zhuǎn)換器3時鐘的2倍頻，A/D轉(zhuǎn)換器3的時鐘信號連接至FPGA4內(nèi)數(shù)字時鐘管理模塊DCM的CLK_IN端，CLK2X端就輸出A/D轉(zhuǎn)換器時鐘的2倍頻信號，即CAMPCLK信號；根據(jù)ITU-R BT.601的YCbCr 4:2:2建議，數(shù)字視頻的亮度和色度信號可通過下面的公式獲得:
Y = 0.257*R + 0.504*G + 0.098*B + 16
Cb = -0.148*R - 0.291*G + 0.439*B + 128
Cr = 0.439*R - 0.368*G - 0.071*B + 128
公式中，R、G、B是圖像的三基色，若要顯示黑白圖像，則使R=G=B,此時，Y、Cb、Cr就表示黑白數(shù)字視頻，通過上述公式，將疊加了字符或圖標的實時視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ITU-R BT.601YCbCr 4:2:2格式后輸入ARM5的數(shù)字相機接口，ARM用其專用的相機DMA通道把視頻數(shù)據(jù)送到系統(tǒng)的顯存，然后用其專用的顯示DMA通道把視頻數(shù)據(jù)傳送到LCD觸摸屏進行顯示，由于采用DMA方式，ARM的負荷很低，可以快速隨機讀取顯存數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)無需使用專用視頻解碼芯片，采用FPGA與帶數(shù)字相機接口 ARM相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，采集顯示速度快、功耗低，并且能夠?qū)⑿枰@示的字符或圖標與圖像疊加顯示在屏幕上，實現(xiàn)人機交互的功能。
[0012]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制；任何熟悉本領域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于ARM相機接口的視頻采集顯示系統(tǒng)，包括依次相連的黑白CCD相機、視頻放大器與A/D轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: a.視頻同步分離器，視頻同步分離器將黑白CCD相機輸出的信號分離出行同步信號與場同步信號； b.用于視頻圖像處理的FPGA，F(xiàn)PGA的輸入接口分別連接A/D轉(zhuǎn)換器與視頻同步分離器；所述FPGA接收A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字視頻信號，并將數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)換成YCbCr4:2:2格式，F(xiàn)PGA還接收視頻同步分離器輸出的行同步信號與場同步信號，并利用行同步信號與場同步信號生成相機控制時序； c.帶有數(shù)字相機接口的ARM，ARM外圍設有與其相連的SDRAM、FLASH與IXD觸摸屏；所述FPGA通過ARM的數(shù)字相機接口將YCbCr 4:2:2格式的視頻信號以及相機控制時序輸入ARM, ARM將視頻圖像傳送給IXD觸摸屏進行顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM相機接口的視頻采集顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述FPGA還利用行同步信號與場同步信號確定LCD觸摸屏上視頻圖像的點陣地址，并將需要顯示的字符或圖標疊加在點陣地址的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于ARM相機接口的視頻采集顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述ARM采用S3C2440。
【文檔編號】H04N7/18GK104243931SQ201410508331
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】唐子賢 申請人:唐子賢