基于fpga的低成本多级灰度视频字符叠加系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于FPGA的低成本多级灰度视频字符叠加系统，包括利用电阻搭建的分压电路，与FPGA控制器连接的采集视频同步信号的视频采集模块，由FPGA控制器控制的串口DA芯片和高速开关，采用串口DA芯片和高速开关通过FPGA控制器实现多级灰度电平的产生电路，采用I2C的外部ROM保存灰度值。本发明的低成本多级灰度视频字符叠加系统，采用串行DA芯片和高速开关实现了一种低成本，可以对视频叠加的字符进行多级调节的字符叠加方案，最多可达255级灰度；采用FPGA为核心控制器件，添加了网络接口模块，通过网络来修改需要叠加的字符模式，大大降低了灰度字符叠加的成本，提高了可操作性。
【专利说明】基于FPGA的低成本多级灰度视频字符叠加系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及矩阵视频字符叠加【技术领域】，涉及一种基于FPGA的低成本多级灰度视频子符置加系统。
【背景技术】
[0002]视频字符叠加(0SD是英文On Screen Display的缩写)，也称为字符发生器。功能为:在显示器的荧幕上产生一些特殊的字形或图形，让使用者得到一些讯息提示。字符叠加是指在复合视频信号上叠加人类容易辨识的各类字幕信息，并将这些字符信息与原有复合视频信号中的内容一起显示在视频显示设备(比如监视器、硬盘录像机等)上的电子处理装置，如:显示日期时间、位置、有关数据。目前视频显示中叠加字符越来越普遍，从起初叠加的单纯黑字或白字到现在的彩色字体。而矩阵中叠加的彩色字符还是比较少，大多依然是黑白字体，且多采用专用的字符叠加芯片，成本较高。
【发明内容】
[0003]本发明就是为了解决上述现有技术中的问题，提供了一种基于FPGA的低成本多级灰度视频字符叠加系统。
[0004]为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
本发明的基于FPGA的低成本多级灰度视频字符叠加系统，包括利用电阻搭建的分压电路，与FPGA控制器连接的采集视频同步信号的视频采集模块，由FPGA控制器控制的串口DA芯片和高速开关，采用串口 DA芯片和高速开关通过FPGA控制器实现多级灰度电平的产生电路，采用I2C的外部ROM保存灰度值。
[0005]系统设置有网络接口，采用嵌入的TCP/IP或UDP协议实现在IE浏览器中进行修改每一路或全局叠加字符的灰度。
[0006]视频字符叠加原理为:首先是通过视频采集模块获取视频的同步信号，由控制器根据视频的同步信号，同时对叠加信息进行计算，在输出端输出视频或叠加信息点，从而将字符置加到视频上。
[0007]本发明具有的优点和积极效果是:
本发明的基于FPGA的低成本多级灰度视频字符叠加系统，采用串行DA芯片和高速开关实现了一种低成本，可以对视频叠加的字符进行多级调节的字符叠加方案，最多可达255级灰度；采用FPGA为核心控制器件，添加了网络接口模块，在FPGA中嵌入TCP/IP和UDP协议，通过网络来修改需要叠加的字符模式；无须专用的字符叠加芯片，大大降低了灰度字符叠加的成本，提高了可操作性。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明的低成本多级灰度视频字符叠加系统的结构框图。【具体实施方式】
[0009]下面结合附图和具体实施例对本发明的基于FPGA的低成本多级灰度视频字符叠加系统做进一步说明。下述各实施例仅用于说明本发明而并非对本发明的限制。
[0010]图1是本发明的低成本多级灰度视频字符叠加系统的结构框图。如图1所示，本发明的基于FPGA的低成本多级灰度视频字符叠加系统，包括利用电阻搭建的分压电路，与FPGA控制器连接的采集视频同步信号的视频采集模块，由FPGA控制器控制的串口 DA芯片和高速开关，采用串口 DA芯片和高速开关通过FPGA控制器实现多级灰度电平的产生电路，采用I2C的外部ROM保存灰度值。
[0011]串口 DA芯片可以产生255级电压值，利用电阻搭建分压电路，从而产生黑电平到白电平之间的多个电平，通过视频采集模块采集的视频同步芯片，在由FPGA根据视频同步信号来控制高速开关进行输出相应电平和视频实现灰度电平的叠加。每一路视频可以单独控制其叠加的字符灰度。
[0012]系统设置有网络接口，采用嵌入的TCP/IP或UDP协议实现在IE浏览器中进行修改每一路或全局叠加字符的灰度。叠加字符灰度的深浅可以在IE浏览器中打开相应的网页，进行设置。其中DA芯片产生的相应电压的数据，保存在外部ROM中，这样在掉电之后加载该电平值即可，实现了掉电后灰度值不丢失。
[0013]视频字符叠加原理为:首先是通过视频采集模块获取视频的同步信号，由控制器根据视频的同步信号，同时对叠加信息进行计算，在输出端输出视频或叠加信息点，从而将字符叠加到视频上。本发明采用串行四路出的DA转换芯片，实现每个DA芯片控制四路视频的字符叠加灰度，然后由FPGA控制器通过视频采集模块采集出视频的同步信号，通过计算来控制高速开关在视频和叠加字符的灰度电平之间进行高速切换，同时通过FPGA将此时的字符灰度值保存到外部的I2C芯片中，这样可以在每次上电时FPGA通过I2C芯片来加载断电前设置的叠加字符灰度。如果需要修改字符灰度电平，则打开网页在相应的OSD灰度选项中选择所需要字符灰度级别，然后进行提交或下载到FPGA中使其生效。也可以将DA电路设置为全局字符控制，这样在每次修改了叠加字符的灰度级别后，矩阵所有输出视频的字符叠加灰度同时进行改变。
[0014]所述的字符灰度电平产生的核心芯片是串行DA转换器，采用高速开关控制视频和叠加字符的输出，采用I2C来保存灰度值，采用集成IE浏览器来更改所需的叠加字符灰度，采用FPGA做为主控制器，从而在很大程度上降低了使用成本，降低了技术难度，同时在某种意义上缩短了一定量的研发周期。
[0015]本发明通过DA转换器和高速开关，理论上可以实现255级灰度的叠加，再加上嵌入的TCP/IP和UDP协议，可以很方便地通过IE对每一路或全局视频叠加的字符灰度进行设置，同时外加的外部ROM可以保存产生灰度值的数据，进行断电加载，保证了断电后，设置字符灰度不丢失。该系统丢弃了昂贵的专用字符叠加芯片，实现了低成本和易操作性。
[0016]本发明的最重要的优点了利用低成本实现了复杂的视频多级灰度字符叠加效果，同时采用网页进行修改叠加字符的灰度，使操作变得灵活方便。且添加了外部I2C芯片，使设置的灰度掉电后能够很好的保存。而现在很多产品大多采用专用的字符叠加芯片，因此开发成本和产品成本较高也不易被客户所接受，同时很多是采用自己开发的专用软件进行字符叠加的修改。本发明在很大程度上降低了使用成本，降低了开发成本，增强了易用性。
【权利要求】
1.一种基于FPGA的低成本多级灰度视频字符叠加系统，其特征在于:该系统包括利用电阻搭建的分压电路，与FPGA控制器连接的采集视频同步信号的视频采集模块，由FPGA控制器控制的串口 DA芯片和高速开关，采用串口 DA芯片和高速开关通过FPGA控制器实现多级灰度电平的产生电路，采用I2C的外部ROM保存灰度值。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的低成本多级灰度视频字符叠加系统，其特征在于:系统设置有网络接口，采用嵌入的TCP/IP或UDP协议实现在IE浏览器中进行修改每一路或全局叠加字符的灰度。
【文档编号】H04N5/272GK103647905SQ201310568275
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】戴林, 边伟, 乔高学 申请人:天津天地伟业数码科技有限公司