視頻監控系統中多畫面處理器的設計

近年來，隨著視頻監控系統在各個領域的廣泛應用，作為視頻監近系統組成之一的多畫面處理器的應用也愈來愈普遍。如使用一臺九畫面處理器，則可在一臺監視器上同時監控9個目標，只需使用一臺錄像機便可對9路視頻信號同時實時錄像。目前多畫面處理器有黑白/彩色四、九、十六畫面處理器等6種類型。一般說來，多畫面處理器除了有畫面分割功能外，還須有視頻信號切換及報警功能。視頻信號功換功能是指多畫面處理器有一路視頻輸出是輸入視頻信號或畫面分割信號的順序切換，且切換時間可調；報警功能是指多畫面處理器能輸入、輸出報警信號，報警時相應的畫面上疊加有報警信息，并將報警信息存儲起來以便日后查閱。設計多畫面處理器可使用專用DSP芯片，這樣雖然滿足了速度要求，但開發周期較長，產品的調試、修改及升級比較困難，成本較高。由于FPGA（即現場可編程門陣列）器件具有集成度高、體積小、功耗低、設計靈活且價格較低，有快速高效的開發平臺，可加快開發周期等優勢，因此目前多畫面處理器的設計基本上采用FPGA作為其中的視頻信號處理器件。由于FPGA的功能由其內部的編程數據確定，編程數據的裝載方法之一是上電后由單片機實現，因此多畫面處理器含有單片機。一方面利用單片機在上電后將FPGA所需的編程數據寫入FPGA中，另一方面視頻信號的切換、字符疊加及報警信息的處理也由單片機來完成。下面具體介紹基于FPGA器件和單片機的黑白四畫面處理器的設計方法。

1 黑白四畫面處理器的組成及主要功能

1.1 黑白四畫面處理器的組成

黑白四畫面處理器的方框圖如圖1所示。由圖1可知，該多畫面處理器以FPGA器件和單片機為核心，外加A/D、D/A、幀存儲器、串行存儲器、串行時鐘和字符疊加等輔助芯片組成。

1.2黑白四畫面處理器的主要功能

該四畫面處理器主要功能如下：

?視頻格式為CCIR模式，即視頻信號的場頻為50Hz；

?雙工操作（在錄像的同時可進行回放），菜單設定；

?全屏顯示時象素為1024×512,256個灰度等級；

?4路CVBS輸入及1路錄像輸入；

?1路全畫面與四分割切換輸出，1路錄像輸出（固定四分割）；

?切換時間可調，范圍為1～255s。

?畫面上可疊加時間日期，且位置可調整；

?有報警輸入輸出功能，報警復位時間的可調范圍為1～300s；

?有視頻信號丟失報警功能，報警時對應的畫面上有文字顯示。