CN1140376A - 输出视频信号的图象处理系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种图象处理摄象机，用摄象装置摄取物体的象并输出一个转换的电信号，包括：在视频信号垂直回扫时同步地产生图象处理摄象机操作信息的发生装置，输出在视频信号垂直回扫时叠加的由发生装置产生的操作信息的输出装置；一种输出视频信号的方法，利用上述图象处理摄象机和图象处理系统可以利用图象处理摄象机的操作信息在图象处理摄象机的视频输出信号上进行视频信号的图象处理，减少了图象处理摄象机和图象处理装置间所需的电缆数。

Description

输出视频信号的图象 处理系统和方法

本发明涉及图象处理，尤其是把图象处理摄象机的组合视频信号和区间测试信号(ITS)加到TV监视器的系统和方法。

近年来，图象处理摄象机采用固体摄象装置，比摄象管更稳定而且几乎不产生后成象。特别是，图象处理摄象机采用CCD画面面积传感器作为这种固体摄象装置。于是，利用CCD画面面积传感器光学的摄取物体的图象，然后再把光学信号转换成电信号，继而把它作为视频信号输出。

图象处理摄象机还与一图象处理装置相连，由该装置利用预定的信息，比如AGC、γ、增益，以及设置开/关状态等处理摄象机的视频信号输出。图象处理摄象机还可与一个显示被处理图象的监视器连在一起。

于是，在使图象处理摄象机与图象处理装置相连的图象处理系统中，需要用电缆传输摄象机的视频信号输出，还需要电缆传输摄象机的操作信息。然而，随着近年来使电子装置小型化和轻量化的趋势，最好减少图象处理系统中所需的电缆。

例如，如上所述的图象处理摄象机用于各种检测、控制等工业系统中。由于要把工业系统设计成最小限度地占有空间，最好将传输大量控制和测量数据所需的电缆及电缆连接端头的数量减至最少。

因此，本发明的目的在于，通过把图象处理摄象机的预定操作信息或状态类型信息叠加到或者复合至摄象机的视频信号上，以及减少将摄象机与图象处理装置相连所需的电缆数量来解决现有技术中的这些问题，提供一种输出图象的视频信号的方法，并提供一种采用该方法进行带预定信息的视频信号图象处理的图象处理摄象机和图象处理系统。

本发明包括：

用CCD光学的传感物体的图象；

把视频信号转换成电信号并输出；

在视频信号垂直回扫期间把操作信息与视频信号叠加。

具体地说，操作信息至少包括AGC、γ、增益、设置开/关状态、快门速度、运动方式或图象处理等中的一种，并在视频信号作垂直回扫期间作为二进制码叠加。

本发明还包括：

发生装置，它使视频信号的垂直回扫时间同步，并产生图象处理摄象机的操作信息；

输出装置，它在视频信号的垂直回扫时间内叠加并输出从发生装置产生的操作信息。

具体的说，所述发生装置通过电子开关进行切换，把信息再现为二进制码信号以及采用带CCD画面面积传感器的CCD获取诸如AGC、γ、增益、设置开/关状态、快门速度、运动方式和图象处理等图象处理摄象机的操作信息。

本发明的图象处理系统是一个装置，它利用图象处理摄象机，与一个显示被处理的图象的显示器以及一个图象处理装置相连，所述图象处理装置利用图象处理摄象机的操作信息来处理视频信号。

上述图象处理系统是一个装置，它还能够与一检测装置相连，该检测装置检测与图象处理装置并联设置的图象处理摄象机的操作信息。

根据本输出视频信号的方法，采用该方法的图象处理摄象机和图象处理系统在图象处理摄象机输出的视频信号垂直回扫期间叠加该图象处理摄象机的操作信息。因此，就可能利用一条视频信号电缆输出来自其它电缆的操作信息。

具体地说，借助在视频信号的垂直回扫期间叠加这种操作信息，通过将诸如AGC、γ、增益、设置开/关状态、快门速度、运动方式和图象处理等信息作为二进制码，就能进行等同于视频信号屏所提供的信号部分的信号处理。

由于这种处理不需要用于传输图象处理摄象机信息的电缆以及上述电缆的连接件，所以它符合近年来减少各类用于测量、控制等的工业装置所需空间的趋势。

尤其是由于本图象处理方法能够由与图象处理装置并联设置的检测装置来检测操作信息的设置状态，所以在设置有误时可立即执行对其原因的确认和操作状况的改变。

图1表示本发明一种具体实施例的图象处理系统的方框图；

图2表示本发明图象处理系统中所用图象处理摄象机的具体线路图；

图3表示本发明图象处理系统中所用图象处理装置的方框图。

图1-3表明本发明图象处理系统的一种优选实施例。参见图1，摄象机1利用CCD摄象装置以光学手段摄取物体的图象，把该图象转换成电信号并作为视频信号输出。在对CCD摄象机1输出的视频信号进行图象处理之后，图象处理装置2输出一个相应的图象。摄象机控制单元(CCU)装置3检测预定的信息，以下称之为CCD摄象机1的操作信息。TV监视器4显示由图象处理装置2处理并叠加有CCU装置3测得的预定操作信息的图象。开关5在图象处理装置2和CCU装置3的输出之间切换。由一根电缆将CCD摄象机1与图象处理装置2连在一起。

参见图2，CCD摄象机1包括：把光信号转换成电信号的CCD画面面积传感器6；产生视频信号的视频信号发生器7；产生CCD画面面积传感器6的时序的CCD时序发生器8；产生同步信号的同步信号发生器9；产生预定信息信号或操作信息信号的信息信号发生器10；和输出视频信号的视频输出电路11。

在CCD摄象机1中，把来自CCD画面面积传感器6的图象电信号输入至视频信号发生器7，然后使所产生的视频信号输入至视频输出电路11。CCD画面面积传感器6根据CCD时序发生器8输出的时序信号摄取物体的图象。同步信号发生器9将一同步信号传输至视频信号发生器7和信息信号发生器10。信息信号发生器10利用电子开关选择不同信号通道之一，这个电子开关是本优选实施例的特有特点。

视频信号的扫描方法为横扫法即从顶至底顺次扫描图象。当扫描进行到图象的最低行时，在扫向顶部的垂直回扫期间内进行同步。信息信号发生器10输出的操作信息信号被叠加至视频输出电路11。

视频信号的IV宽度包括：一个第一头信号，诸如AGC、γ、增益、设置开/关状态以及图象处理等操作信息的二进制码信号。然后形成一个有用的图象信号，作为视频信号输出。

参见图3，图象处理装置2可以是比如一个CPU芯片，它包括A/D转换器12、图象存储器13、运算处理器14、D/A转换器15、控制器16和输入或输入接口17。一个由CCD摄象机1输出的叠加有操作信息的视频信号由A/D转换器12转换成数字信号，并存储在图象存储器13内。运算处理器14根据输入接口17的输入控制和控制器16的控制程序对数字信号进行图象处理。然后，D/A转换器15把经过图象处理的信号转换成模拟信号，再把模拟信号输出至TV监视器4。

图1所示的CCU装置3检测相应于摄象机操作信息并被叠加到CCD摄象机1输出的视频信号上的信号。在开关5连接至CCU装置3的时候上述操作信息信号被传输至TV监视器4。可以检测这些TV监视器设置的异常性，并识别其原因，而且可迅速按照操作信息信号予以修正。

按照开关5的位置，TV监视器4或者显示由图象处理装置2处理的图象，或者显示由CCU装置3检测到的预定信息。

参见图3，对一个视频信号进行图象处理的操作过程如下说明。

首先，将CCD摄象机1摄取的光学信号转换成电信号，并作为模拟视频信号输入至图象处理装置2。图象处理装置2把该模拟视频信号在A/D转换器12中转换成数字信号，并将其存储在图象存储器13中。

运算处理器14根据存储在图象存储器13中的信息、控制器16的控制程序以及输入接口17的控制进行图象处理。例如，处理器14控制图象的缩小、分区，和进行固定式光学照相(SOP)图象的处理，以及实时动态图象的处理。

图象处理系统的优选实施例在视频信号垂直回扫期间内叠加预定的信息信号，如AGC、γ、增益、设置开/关状态、快门速度以及运动方式等。有关预定信息信号的内容将在下面说明。

D/A转换器15把经过图象处理的信号转换成模拟信号，再将其输出至TV监视器4，在此显示经处理的图象。

参照图2，描述CCD摄象机1的工作过程。CCD画面面积传感器6以光学方式检测物体的图象，将光学信号转换成电信号，并将该电信号输出至视频信号发生器7。视频信号发生器7将电信号转换成视频信号，并将该视频信号输出至视频输出电路11。同步信号发生器9对视频信号发生器7和信息信号发生器10输出一个同步信号，并在视频信号发生器7输出的视频信号垂直回扫期间同步该信号。信息信号发生器10将操作信息作为二进制码信号输出至视频输出电路11。所以，本发明的图象处理装置2的视频输出电路11输出在视频信号的垂直回扫期间叠加了操作信息的视频信号。

以下描述在视频信号垂直回扫期间叠加或复合操作信息。

视频信号发生器7和信息信号发生器10响应同步信号发生器9所产生的同步信号而动作。例如图2所示，在视频信号的1V宽度内，一个相应于电子开关20的位置或设置的信号被叠加在一个有用的图象信号之前。在本实施例中，开关20的状态改变首先输出一个头信号，然后分别是二进制码的设定开关的操作信息，例如：AGC、γ、增益、设置开/关状态、快门速度、运动方式及图象处理等，和有用图象信号。

叠加在视频信号上的操作信息内容如下：

(1)通过对图象的平均值或峰值执行自动增益控制(AGC)由自动增益控制(AGC)修正来改变图象的内容。如果采用平均值，则丢失相应于峰值的波形。但若采用峰值，则波形被保持，而且信号的全部增益是可控制的。

(2)γ(相位)修正转换(0.45或1)是一个根据相位或γ值执行波形修正的过程。

(3)增益修正是一种修正波形放大的过程。因为提高增益将增加噪声，噪声可以通过调节图象处理装置2中的CCD摄象机1的开关状态得以控制。

(4)快门速度，即，图象读出时间，它类似于传统胶片型相机的快门速度，例如：1/60秒，1/125秒，……1/1000秒。快门速度通过设定CCD摄象机1的相应开关状态来确定。

(5)按照一种运动方式，执行图象处理以与CCD帧存储和象场存储相符。

(6)图象处理进行视频信号处理，以输出一个图象作为将结合的视频信号的一部分。可以根据叠加在电缆传输的视频信号上的操作信息信号，在图象处理装置2内部执行操作信息的处理。

所以，本图象处理系统的一种优选实施例可以通过将图象处理装置2安置在CCD摄象机1内来执行图象处理。由此，通过与同步信号发生器9输出信号同步，就只需要一条视频信号电缆来转换CCD摄象机1的设置状态。在本系统中，在视频信号的垂直回扫期间内信息信号发生器10的设置信息与视频信号发生器7的视频信号叠加，并输出至视频输出电路11。

尤其是，采用本发明的系统，视频信号的有用图象信号部分等同于CCD摄象机的设置信息，如AGC、γ、增益、设置开/关状态、快门速度、运动方式、图象处理等。并且，在异常状态情况下，包含CCU装置3的该系统可以立即检查原因，并通过检查叠加在视频信号上的预定信息信号来改变和控制该设置状态。

如上所述，参照附图描述了本发明的优选实施例。但应当理解，上面的一般性描述及详细描述是示例性的和说明性的，并对本发明的权利要求做进一步说明。本发明并不限于上述实施例。例如，根据本发明优选实施例的图象处理系统是通用的，它不仅可以用于图1的系统的结构以及图2的CCD摄象机的结构，而且还可以用于任何包含操作信息发生器、视频信号发生器以及图象处理摄象机的CCD摄象机。

同样，在视频信号的垂直回扫期间内叠加操作信息也可以应用于其信息不同于或在上述叠加的图象处理信息范围以外的系统中。

根据本发明的优选实施例，典型装置的效果可以简单归纳如下：

(1)由于所述装置可以通过在摄象机输出的视频信号垂直回扫期间内叠加摄象机信号，而在视频信号电缆上输出图象处理摄象机的操作信息，因而它以一条电缆把图象处理摄象机和图象处理装置相连接，即可进行图象处理。

(2)所述装置通过在视频信号垂直回扫期间内叠加二进制码信号作为图象处理摄象机的操作设定信息，可对等同于图象处理摄象机的设置的视频信号的有用图象信号部分进行信号处理。

(3)所述装置通过把检测图象处理操作信息的装置与图象处理装置并联，来检测图象处理摄象机的操作信息时，通过检测设定状态来检测和改变异常的设定状态。

(4)根据前述，所述装置可以减少图象处理摄象机的信息传输电缆以及电缆连接终端的数目，所以适应电子装置小型化和轻量化的趋势和便于满足对各种工业设施，例如测量和控制设施的最小空间的要求。

Claims (6)

1、一种将视频输出电路的视频信号以及CCD图象处理摄象机的信息信号发生器的信息信号加至显示器的方法，该方法包括下述步骤：

处理视频信号以输出至显示器的视频输入；

在显示器的水平扫描点作垂直回扫期间把信息信号叠加至视频输入上。

2、一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，处理步骤包括：

把模拟视频信号转换成数字信号；

按照控制程序和输入控制对数字信号进行图象处理；

把经图象处理的数字信号转换成模拟视频信号。

3、一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信息信号至少包括AGC、γ、增益、设置开/关状态、快门速度、运动方式或图象处理等信息信号中之一。

4、一种用于输出视频信号的图象处理系统，它包括：

一个处理器，用于处理视频信号以输出至TV监视器的视频输入；

一个检测器，检测CCD摄象机的信息信号；

输出装置，用于在TV监视器的水平扫描点垂直回扫期间把信息信号叠加至视频输入上。

5、一种如权利要求4所述的系统，其特征是，所述处理器包括：

一个转换器，用于在模拟视频信号与数字信号之间进行转换；

一个图象处理装置，用于根据程序控制和输入控制对图象的数字信号进行图象处理，以显示在显示器上。

6、一种如权利要求4所述的系统，其特征是，所述信息信号至少包括AGC、γ、增益、设置开/关状态、快门速度、运动方式或图象处理等信息信号中之一。

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