基于FPGA的视频监控系统的防抖动研究.pdf

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1、20079研究与探讨基于FPGA的视频监控系统的防抖动研究延　明（北京邮电大学电子工程学院，北京，100876）【摘要】针对视频输入处理器SAA7111A输出的图像数据，利用对Altera公司的FLEX10K现场可编程门阵列（FPGA）的设计，可以实现对图像采集、时基校正处理和图像数据传输的控制，以构建基于FPGA的视频监控的图像实时校正处理系统。经实验验证，系统可以很好的满足性能要求，并且具有系统结构简单紧凑的特点。【关键词】视频监控FPGA图像采集防抖动广播电视系统中，信号的扭曲、抖动无论是在模一、视频解码器拟信号还是在数字信号系统中都是一项重要的性能

2、指从摄像头输入的PAL制式电视信号首先通过视频标。模拟复合电视信号的扭曲、抖动影响所显示图像解码器（视频输入处理器）完成对其解码、同步和数的稳定性和色度还原质量，数字电视信号的抖动则导字化的工作，数字化后的图像信息进入到由FPGA及帧致误码和无法恢复原信号，在工业控制及各种安防视存储构成的帧存数据采集及校正处理单元中，完成帧频监控的网络系统中，当来自摄像头的信号在传输中存数据的采集缓冲，以及图像数据校正处理的操作，受到干扰或时基出现问题时，也会引起监控图像画面最后将处理好的数据通过数字图像编码器，完成信号的扭曲、抖动，从而使监控效果受到影响。所以在视的编码

3、及D/A转换后，送到监视器上实时显示。频监控系统的运行中，如何防止图像画面的扭曲、抖图1为图像处理系统硬件结构图。在进行视频处理动成为十分重要的问题。时，由于从摄像头输入的模拟信号，除图像信号外，随着微机的功能、性能的增强和提高，多媒体技还包括行同步信号、行消隐信号、场同步信号、场消术和视频压缩编码技术的发展，使数字视频监控系统隐信号以及槽脉冲信号等。因而对视频信号A/D转换迅速崛起，数字图像处理技术被广泛应用于监控系统的电路也非常复杂。Philips公司将这些转换电路集成中，但在这些数字图像处理系统中，一个突出的问题到了一块芯片中，从而生产出功能强大的视

4、频输入处[1-2]就是数据量庞大，特别是在图像稳定性及分辨率要求理芯片SAA7111A，为视频信号的数字化应用提供了比较高的场合下，仅用专用的视频信号处理器（Video极大的方便。DSP）或通用的高性能数字信号处理芯片（DSP），无法获得满意的效果。为此，人们提出了多种解决方视频解码器帧存数据采集控制SAA7111A案，其中比较有代表性的方案有以下两种；1、在中央控制器的调度下，利用两片或多片图像帧存数据输出控制处理主芯片并行对图像进行处理；2、整个图像处理系（图像数据处理）数字图像帧存1解码器统由图像采集模块、图像数据校正处理及图像信号生帧存2SAA71

5、99B核心控制（FPGA）成模块组成。本文将基于第二种方案，分析其中图像采集的控图1图像处理系统硬件结构图制逻辑的设计思想；并结合防止图像扭曲及抖动的要视频解码器SAA7111A对复合信号进行解码采样及求，着重介绍图像数据校正处理的控制流程及实现方亮色分离并输出标准的数字化信号。法。SAA7111A输出的数字化图像信息符合CCIR.601建-39-研究与探讨20079议，PAL制式的模拟信号数字化后的图像分辨率为一个关键，因采用CCIR601建议的分辨率，一帧图像帧720×576，即每行有720个像素点，像素时钟为存需要的存储量为720×576×16bit

6、=414720×16bit。当13.5MHz.SAA7111A向帧存数据采集控制单元输出像素按行输出时，一行需要720×16bit，设计中帧存储器采时钟LLC2、水平基准信号HREF、垂直基准信号用了双帧存结构，即图1中的帧存1与帧存2，每个帧存VREF、奇偶场标识信号RTSO，及符合CCIR601格式的我们采用了具有FIFO工作方式的两片IDT71V4164:2:2的16bitYUV图像数据。对像素而言，亮度信号[3]SRAM存储芯片，其IDT71V416芯片的容量为256k×Y为8bit、色度信号U和V合为8bit数据。LLC2用来同步16bit，每个

7、帧存能够存放720×576分辨率的一帧帧存数据采集控制单元；HREF高电平有效，对应一行YUV图像数据。可以保证快速地读出和写入图像数中的720个有效像素；VREF高电平有效，对应一场信据。由于采用了乒乓机制，所以这种结构能够使图像号中的288个有效行；RTSO=1时，标志当前场为奇数数据的采集与图像数据的校正处理并行。场；RTSO=0时，标志当前场为偶数场。采用16bit的三、帧存数据采集控制单元YUV表示每个像素的彩色信息。图2（a）为数字化图从图2示出的数字图像的输出时序图可看出，在一像中的一行像素的时序图。其中两个HREF分别表示有帧图像数据的采集

8、过程中，RTSO信号的上升沿标识一效行的起始与结束位置，实际为一个