次氯酸钠发生器在光电丈量系统中,需要图像处理器进行图像采集、处理。而为了对图像处理器的图像采集能力及处理能力进行评估、检测,经常需要对图像处理器输入特定视频,进行各项功能测试。目前跟着数字化相机的广泛应用,图像处理器多采用数字化接口。而且对图像处理器的检测要求信号发生器产生的视频内容越来越丰硕,帧频越来越高,而目前检测图像处理器的信号发生器多是尺度的模拟视频输出,如文献提出的模拟视频发生器,有的固然能产生数字视频但内容是固定的,假如对内容进行更改则需要对数字视频信号发生器重新编程以达到要求,比较麻烦,不能知足日益复杂的要求。因此灵活改变视频内容的数字视频信号发生器的研制变得十分迫切。
本文提出一种数字视频信号发生器的设计方法,此方法可以同时得到lvds和camerlink制式的视频,供数字化图像处理器检测使用。本文提出的设计方法除可以脱离计算机独立使用外,假如想实时更改信号发生器输出视频的各项参数,无需重新改写程序,只需把该信号发生器通过串口连接到计算机上,即可通过人机交互的方式对视频中的目标灰度、背景灰度,目标大小、目标运动速度进行更改。此外目标的背景还可以从板卡上的sdram中选取。与以往的视频信号发生器比拟,本文提出的信号发生器除能产生多种数字化视频外,还能灵活更改所产生的视频各项参数,因此具有一定应用价值。
1硬件组成
数字视频发生器主要卣fpga模块、单片机模块、串行通讯模块、ttl转l,vds模块、ftl转camerl,ink模块、sdram模块组成。
1.1工作原理
数字式视频信号主要由行同步、帧同步、像素时钟、图像数据组成。其中行同步决定一行的起始位置,帧同步决定一帧图像的起始位置,像素时钟决定一行有多少列图像数据。根据数字图像的组成,可以看出假如想要天生一幅数字图像,必需包含上述要素。其行帧信号同图像的关系如图2所示,其中vsyn表示帧同步信号,hsyn表示行同步信号。
其中图像的采集是从行同步上升沿开始后,按像素时钟采集的。
本文根据数字视频产生所需的各要素进行信号发生器的设计。主要通过fpga产生行同步信号、帧同步信号、像素时钟;通过单片机+串口通讯模块实现目标参数的更改,并把更改后的参数传递给fpga,供fpga产生相应运动的视频信号;通过视频制式转换模块把fpga天生的视频数据及视频控制信号转换成lvds和camerlink制式的数字视频信号。
2fpga控制模块
fpga具有高集成度、高可靠性以及开发工具智能化等特点,目前逐步成为复杂数字电路设计的理想。此外fpga可以通过编程实现硬件的逻辑功能,大大减少了硬件设计的复杂程度。因此本文以fpga为核心器件产生视频信号,这里选用altera公司的sycloncii系列的ep2c8f25618n,采用vhdl语言编程天生与数字视频有关的各个信号,与单片机通讯接收视频修改参数的模块及得到sdram内部图像的模块。其结构框图如图3所示。
信号发生器上电后,fpga通过与单片机通讯的模块得到初始视频各项参数,根据参数进行目标大小、目标灰度、目标运动速度、背景灰度的设置,然后根据各项设置产生视频数据,fpga帧同步模块、行同步模块、像素时钟模块分别产生帧同步、行同步、像素时钟,图像数据按以上控制信号从fpga中发送出去。
在本文中fpga各功能模块根据基准时钟天生帧同步、行同步、像素时钟。这里以50m时钟为基准时钟信号,根据图像处理平台对输入信号的要求,设计的帧同步高电平占33ms,低电平占1.2ms,行同步高电平占35μm,低电平占8.4μm。这里把50m基准时钟输入像素时钟模块经由锁相后依然以50m的时钟频率输出,作为像素时钟。因为一行较多,可在程序中进行限位,控制每行像素数。像素的产生主要有两种方式,一种是通过与单片机通讯得到目标像素灰度及背景像素灰度,根据这两种灰度产生像素数据。另一种方式是通过从连接在fpga上的sdram内读出图像作为背景,从与单片机通讯得到目标灰度,共同形成像素数据。
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