行相關技術在視頻處理中的應用

摘 要： 視頻處理的功能是如何從視頻信號中提取有價值的目標信號。介紹了利用電荷耦合器件以及相關技術來提高弱信號檢測能力的一種方法。

關鍵詞： 視頻信號處理 電荷耦合器件 延遲相關

光電跟蹤系統中的視頻信號主要是從電視攝像機和紅外熱像儀中獲取。視頻處理就是從所獲取的視頻信號中提取高低空和掠海飛行導彈以及各類運動的目標信號，尤其是在目標比較小，背景復雜的情況下，能夠提取弱小目標信號。在視頻處理中應用行相關技術，能顯著提高弱信號的檢測能力，從而提高整機的目標識別性能。

１ 原理介紹

視頻處理見框圖１。

全電視信號經視頻預處理后延遲一行，去掉噪聲與下一行視頻信號進行比較再相加、相乘或進行其它特殊相關處理，使所獲取的信號噪聲小，并得到增強和有效放大后輸出。在本設計中，視頻信號能去掉噪聲的關鍵是采用了電荷耦合器件CCD-321視頻延遲線，它的電路圖如圖２所示，定時圖如圖３所示。

它是一種電子可變換模擬延遲線，功能包括延遲和暫存模擬信息，時間相關和信噪比增強。它由二個455bit的移位寄存器組成，每個有自己的電荷注入端和時鐘端、輸出端。一個64μs的全電視信號可以在14.318MHz采樣頻率下儲存。每個模擬移位寄存器的電荷塊被送到相應的輸出放大器，從而獲得連續輸出波形。該器件信號帶寬5MHz，增益3～6dB，信噪比55～60dB，特別適用于取樣信號處理。

２ 電路設計

2.1 電路結構

電路設計如圖４所示。視頻預處理電路包括視頻放大、鉗位、視頻分配等。IC1及外圍元件構成振蕩電路，與IC2、IC3、IC4（為移位、整形電路）一起共同完成CCD-32所需的定時波形，另一路所需定時波形電路與之相同（圖略）。IC5為CCD-32芯片，IC6為乘法電路，IC7為加法電路。經視頻預處理后的視頻信號從兩個電荷輸入端（３腳）、（13腳）輸入，在時鐘脈沖（５腳）、（11腳）的作用下，依賴于和（４腳）（和同）電位差的電荷塊被傳入移位寄存器A、B。4腳與12腳供給直流電壓（圖略）。移位寄存器將各自的電荷塊從注入端轉移到相應的輸出放大器。每個寄存器在1～1/2相位方式下操作，其中一個相位（或）是一個時鐘，另一個相位是一個中間直流電位。相位和是完全獨立的，對兩個寄存器是共同的直流電壓。

兩個輸出放大器分別將移位寄存器的電荷塊送到相應的輸出放大器，每個輸出放大器由三級跟隨器組成。采樣保持晶體管位于第二級和第三級放大器之間，采樣保持晶體管被或處的時鐘采樣，從而獲得如時序圖所示的連續輸出波形（１腳）和（15腳），兩路信號經BF1、BG2、BG3線路合成整理后送到乘法器或加法器，然后與預處理過的視頻信號相加或相乘后輸出。輸出信號可供選擇。

2.2 注意事項

·振蕩電路的頻率要穩定，CCD-321各腳所需的電壓要保證，尤其是４個定時波形要規整，幅度不要太高，否則通道的視頻信號合成不理想。

·在減少視頻信號噪聲的同時，還需注意視頻信號的直流傳輸問題。視頻帶寬從“零頻”到6MHz的變化就是信號中接近直流的慢變過程，直流分量丟失后不僅使平均亮度改變，而且信號的動態范圍加大，致使傳輸通道的動態范圍增加。因此利用視頻信號固有的消隱電平、單極性變化和固定的行、場周期等特點，將視頻信號的消隱電平鉗制在同一固定電平上，既可以恢復失去的直流分量，又可以消除信號中的低頻干擾。

·所供電源紋波要小。數字地線與模擬地線要分別設置。

總之，行相關視頻處理電路應用在光電跟蹤器中效果較為理想，尤其是在陰雨天，對迎面而飛的弱小目標的提取能力明顯增強。若與數字去噪電路結合使用，則效果更為理想。