CN104023182A - 基于fpga的字符叠加装置及叠加方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于FPGA的字符叠加装置及叠加方法，包括存储字符的字库，其特征在于，还包括：行场信号提取模块、字符处理模块和字符叠加模块；行场信号提取模块与字符叠加模块相连接，接收传入的视频信号并从视频信号中提取周期性的行场同步信号，将行场同步信号传输至字符叠加模块；字符处理模块，连接在字库和字符叠加模块之间，从字库中提取字符数据，为字符进行增加轮廓线；字符叠加模块，将带有轮廓线的字符叠加到视频上，并将叠加字符后的视频输出。本发明能够对字符添加轮廓并显示在视频上，从而消除图像本身原因带来的字符不清，字符看不见的现象。不仅做到了清晰可见，还不会对显示器造成灼伤，用户体验更佳。
Description
技术领域
本发明涉及视频监控的技术领域，具体说是一种能够有效避免字符看不清现象的基于FPGA的字符叠加装置及叠加方法。
背景技术
目前，国外视频字符的叠加只提供英文字符。国内使用支持中文字幕显示的视频才是大势所趋。中文字符集目前主要采用GB2312-80国家标准，共6763个字。其中一级字库3755个，二级字库3008个，仅一级字库就已经覆盖了99%以上的应用，除了特殊人名/地名外，已能满足日常需要。
国外字符是通过专用芯片以模拟的方式叠加在视频信号上，通常亮度高于图像背景，当背景图像发生明暗变化时，字符的显示效果也会相应改变，这就需要给白色字符的外廓包上一层边，保证字符在强光的环境下，依然能够稳定的显示。在夜间较暗照度时，字符的灰度不能太大，否则不但影响了使用者的观测，而且一旦长期使用，对监视器/显示器的屏幕会造成严重灼伤，留下永不磨灭的印记。比较原始的灰度调节方式是在电路板上对每路视频输出调节电位器旋钮，通过模拟的方式手动校准。
世界上主要使用的电视广播制式有PAL、NTSC、SECAM三种，中国大部分地区使用PAL制式，日本、韩国及东南亚地区与美国等欧美国家使用NTSC制式，俄罗斯则使用SECAM制式。中国内市场上买到的正式进口的DV产品都是PAL制式。
电视制式的扫描有隔行扫描和逐行扫描之分。在逐行扫面中，电子束从显示屏左上角一行接一行的逐步扫描到右下角在显示屏上扫描完一遍就显示一幅完整的图像。在隔行扫描中，电子束扫完第1行后回到第3行开始的位置接着扫，然后再5、7、…行上扫描，直至最后一行。奇数行扫描完后接着扫偶数行，这样就完成了一帧的扫描。由此可以看到，隔行扫描的一帧图像由两部分组成：一部分由奇数行组成，称为奇数场，另一部分由偶数行组成，称为偶数场，两场合起来组成一帧。
现在大部分视频产品均只支持单色字符的显示，主要以白色为主，为了不影响字符的观看，将字符亮度大大提高，造成了监视器的灼伤，而且给人很亮的感觉。即在显示视频时，都采用全白高亮的字符显示，给人一种刺眼的感觉，同时采用国外的专用字符叠加芯片，成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够有效避免字符看不清现象的基于FPGA的字符叠加装置及叠加方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
本发明的基于FPGA的字符叠加装置，包括存储字符的字库，还包括：行场信号提取模块、字符处理模块和字符叠加模块；其中行场信号提取模块与字符叠加模块相连接，接收传入的视频信号并从视频信号中提取周期性的行场同步信号，将行场同步信号传输至字符叠加模块；字符处理模块，连接在字库和字符叠加模块之间，从字库中提取字符数据，为字符进行增加轮廓线；字符叠加模块，将带有轮廓线的字符叠加到视频上，并将叠加字符后的视频输出。
本发明的基于FPGA的字符叠加方法，包括以下步骤：
A、视频信号输入到FPGA中，控制器对FPGA发出字符叠加指令；
B、行场信号提取模块从接收到的视频信号中提取出周期性的行场同步信号，并将行场同步信号传输至字符叠加模块；
C、字符处理模块从字库中提取字符数据，对字符采用2bit的数据进行处理，二进制的00表示不作任何叠加的空白，二进制的01表示黑色的边框轮廓线，二进制的11表示字符本身，字符处理模块对字库中的所有字符进行增加轮廓线的操作，并将带有轮廓线的字符传输至字符叠加模块；
D、字符叠加模块根据需求将带有轮廓线的字符叠加到行场同步信号中的相应位置，并将叠加后的带字视频对外输出。
本发明具有的优点和积极效果是:
本发明的基于FPGA的字符叠加装置和叠加方法中，采用单片FPGA实现，可以完成对字符添加轮廓并显示在视频上，从而消除图像本身原因带来的字符不清，字符看不见的现象。通过生成的带轮廓的字符，提取2bit的数据，然后产生不同的字符信号，通过行场周期信号的运算，最后叠加出相应的字符，从而达到所要处理的效果，显示带轮廓的字符。不仅做到了清晰可见，而且可以很好的在视频上显示，不会对显示器造成灼伤。另外本发明从很大程度上降低了使用成本，同时使得使使用者能够更好地看清字符，用户体验更佳。
附图说明
图1是本发明的基于FPGA的字符叠加装置的信号传输示意图；
图2是本发明的基于FPGA的字符叠加装置中提取的行场同步信号的示例图；
图3是本发明的基于FPGA的字符叠加装置中字符处理模块对字符进行加轮廓处理的示例图。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明。
图1是本发明的基于FPGA的字符叠加装置的信号传输示意图；图2是本发明的基于FPGA的字符叠加装置中提取的行场同步信号的示例图；图3是本发明的基于FPGA的字符叠加装置中字符处理模块对字符进行加轮廓处理的示例图。
如图1所示，本发明的基于FPGA的字符叠加装置，包括存储字符的字库，还包括：行场信号提取模块、字符处理模块和字符叠加模块；其中行场信号提取模块与字符叠加模块相连接，接收传入的视频信号并从视频信号中提取周期性的行场同步信号，将行场同步信号传输至字符叠加模块；字符处理模块，连接在字库和字符叠加模块之间，从字库中提取字符数据，为字符进行增加轮廓线；字符叠加模块，将带有轮廓线的字符叠加到视频上，并将叠加字符后的视频输出。
本发明的基于FPGA的字符叠加方法，包括以下步骤：
A、视频信号输入到FPGA中，控制器对FPGA发出字符叠加指令；
B、行场信号提取模块从接收到的视频信号中提取出周期性的行场同步信号，并将行场同步信号传输至字符叠加模块；
C、字符处理模块从字库中提取字符数据，对字符采用2bit的数据进行处理，二进制的00表示不作任何叠加的空白，二进制的01表示黑色的边框轮廓线，二进制的11表示字符本身，字符处理模块对字库中的所有字符进行增加轮廓线的操作，并将带有轮廓线的字符传输至字符叠加模块；
D、字符叠加模块根据需求将带有轮廓线的字符叠加到行场同步信号中的相应位置，并将叠加后的带字视频对外输出。
如图2所示，行场信号提取模块从视频信号的不同奇数场和偶数场中提取场同步脉冲信号，使场同步脉冲与前均衡脉冲、后均衡脉冲和场消隐脉冲相分离，根据视频信号的变化，从中提取周期性的信号，利用行场同步信号可以有效的将字符达到屏幕上相应的位置，从而实现字符的显示。
如图3所示，选取“天”字作为字符处理的示例，黑色的“天”字表示当前数据空间存储的点阵信息是一个“天”字；“天”字外面黑色的细线所形成的框，表示这个“天”字需要叠加黑色的“边”。我们队字库里的字符进行处理，采用2bit的数据进行提取，当显示的字符/图形需要叠加黑边时，使用二进制00表示空白，什么都不叠加；二进制01表示黑色的边框；二进制11表示字符/图形本身。字符处理模块可以对字库里的所有字进行加边操作，输出相应的加轮廓字符。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种基于FPGA的字符叠加装置，包括存储字符的字库，其特征在于，还包括：行场信号提取模块、字符处理模块和字符叠加模块；其中行场信号提取模块与字符叠加模块相连接，接收传入的视频信号并从视频信号中提取周期性的行场同步信号，将行场同步信号传输至字符叠加模块；字符处理模块，连接在字库和字符叠加模块之间，从字库中提取字符数据，为字符进行增加轮廓线；字符叠加模块，将带有轮廓线的字符叠加到视频上，并将叠加字符后的视频输出。
2.一种基于权利要求1所述的基于FPGA的字符叠加装置的字符叠加方法，包括以下步骤：
A、视频信号输入到FPGA中，控制器对FPGA发出字符叠加指令；
B、行场信号提取模块从接收到的视频信号中提取出周期性的行场同步信号，并将行场同步信号传输至字符叠加模块；
C、字符处理模块从字库中提取字符数据，对字符采用2bit的数据进行处理，二进制的00表示不作任何叠加的空白，二进制的01表示黑色的边框轮廓线，二进制的11表示字符本身，字符处理模块对字库中的所有字符进行增加轮廓线的操作，并将带有轮廓线的字符传输至字符叠加模块；
D、字符叠加模块根据需求将带有轮廓线的字符叠加到行场同步信号中的相应位置，并将叠加后的带字视频对外输出。
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