CN202150903U - 实现屏幕字符叠加osd的装置 - Google Patents

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Abstract

一种实现屏幕字符叠加OSD的装置，它有视频同步信号分离电路、视频驱动电路、视频切换电路、字库存储电路、CPU，第一视频驱动电路连接视频同步信号分离电路和视频切换电路，视频切换电路连接第二视频驱动电路；视频同步信号分离电路连接CPU，CPU连接字库存储电路和视频切换电路。CPU中运行控制程序，检查视频同步信号，获知视频扫描点位置，并根据预先设置的字符叠加数据判断是否切换视频信号，从而获得带有OSD的视频输出。本实用新型可以使用性价比很高的通用CPU，也可以使用原设备内部CPU的剩余资源，从而最大限度降低硬件成本。

Description

实现屏幕字符叠加OSD的装置
技术领域
本实用新型属于视频监控产品的技术领域，特别涉及一种实现屏幕字符叠加OSD的装置，具体说是在采集到的模拟视频信号中叠加字符或图片(OSD，On Screen Display)以显示相关信息的装置，该装置可独立应用，也可以嵌入其它视频切换或处理设备中完成叠加功能。 
背景技术
监控系统主要由前端、传输和后端设备这三大部分组成，前端设备通常由摄像机、手动或电动镜头、云台、防护罩、监听器、报警探测器和多功能解码器等部件组成，它们各司其职，并通过有线、无线或光纤传输媒介与中心控制系统的各种设备建立相应的联系(传输视/音频信号及控制、报警信号)。在实际的监控系统中，这些前端设备不一定同时使用，但实现监控现场图像采集的摄像机和镜头是必不可少的。后端设备可进一步分为控制、存储、处理、显示等设备。在显示时，往往需要在视频图像中实时叠加对该图像的说明信息，如时间、地点等等，便于管理人员对意外情况进行快速有针对性的处理。因此，OSD产品或模块十分普遍地存在于视频监控、安防行业。 
OSD技术的实现，是利用了模拟视频信号行场扫描的工作原理，将一帧画面分成很多个点(像素)，当视频信号扫描到某点时，如果该点位于需要叠加字符或图片的位置，则将输入视频切断，将字符电平切入输出视频，时间为一个像素的扫描时间。这样当扫描完一帧图像时，所有叠加字符或图片的点均由于切入了字符电平而呈现出字符，其它点则仍显示原输入视频。由于人眼的视觉暂留现象，就形成了一幅叠加了字符或图片的视频图像。字符电平可以是白电平、黑电平、灰度电平或彩色电平。 
目前已有的OSD方案，分为模拟和数字两大类。 
数字方案一般用于数字视频处理产品中，做为视频数字化处理、压缩、传输或存储的附带功能，利用视频处理芯片运行用户软件完成OSD功能。这种方案由于需要进行视频信号的A/D、D/A电路及高端DSP支持，成本很高，一般不会形成独立的OSD设备。 
模拟方案有以下几种实现方式：专用集成电路(ASIC)，FPGA/CPLD。ASIC有多种型 号，低端的只能显示英文字符和数字，中端的能够显示汉字和西方字符，高端的能够显示图片，每种ASIC还需要搭配一些外围IC或器件才能实现一路视频的OSD，每一路的硬件BOM成本约为几十至一百多元不等。这对于动辄几十、数百路视频的大中型监控系统来讲，是很大的一部分成本。FPGA/CPLD(可编程逻辑器件)的方案充分利用了可编程逻辑器件的高速和灵活特性，搭配适当的外围器件，并写入特定的软件代码后，可以实现高端OSD功能。大规模的芯片可以实现多路OSD，这使得多路OSD装置的单路平均成本有所降低，可以接近中低端ASIC方案的成本。 
上述各类方案的成本均较高，对于监控系统整体的成本影响较大。 
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种实现屏幕字符叠加OSD的装置，通用CPU运行软件的方式，配合少量外围电路完成OSD功能。 
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是： 
一种实现屏幕字符叠加OSD的装置，其特征在于：它有视频同步信号分离电路、视频驱动电路、视频切换电路、字库存储电路、CPU，第一视频驱动电路连接视频同步信号分离电路和视频切换电路，视频切换电路连接第二视频驱动电路；视频同步信号分离电路连接CPU，CPU连接字库存储电路和视频切换电路。 
其所述的视频同步信号分离电路，是接入复合视频模拟信号，输出行同步、场同步信号，该信号直接接入CPU或通过信号调理电路接入CPU的视频同步信号分离电路。 
其所述的CPU，具有20MIPS及以上的处理性能，具有引脚中断功能，可以写入并运行用户程序，具有输出端口控制功能的CPU。 
其所述的视频切换电路，是接受CPU的控制，在需要叠加字符或图片的点位，将字符电平信号切换到输出视频线路中，在不需要叠加字符或图片的点位，将输入视频信号切换到输出视频线路中的视频切换电路。 
其所述的字库存储电路，是存储字符或图片的点阵数据，供CPU读取的字库存储电路。 
所述的实现屏幕字符叠加OSD的装置的控制程序，其特征在于：CPU中运行控制程序，检查视频同步信号，获知视频扫描点位置，并根据预先设置的字符叠加数据判断是否切换视频信号，从而获得带有OSD的视频输出； 
根据预先设置的字符或图片叠加数据，从字库存储电路中读取点阵信息，生成需切换的扫描点位置数据；接收视频同步信号，获知当前视频扫描点位置，判断该点位是否需要切换，如需要则将字符电平信号切换到输出视频线路中，否则将输入视频信号切换到输出视频线路中。 
本实用新型的CPU可以采用各种型号，如MCS51、ARM、DSP等，性能要求20MIPS及以上，具备中断和控制端口。可以利用监控设备内部CPU的剩余资源完成OSD功能，这样就可以大大降低成本。控制方法包括： 
A、视频同步信号分离电路，接入复合视频模拟信号，输出行同步、场同步信号； 
B、行场同步信号直接接入CPU或通过信号调理电路接入CPU； 
C、CPU中运行控制程序，根据行场同步信号做为计数的起点，获知视频扫描点的当前位置，并根据预先设置的字符叠加数据判断是否切换视频信号； 
D、视频切换电路接受CPU的控制，在需要叠加字符或图片的点位，将字符电平信号切换到输出视频线路中，在不需要叠加字符或图片的点位，将输入视频信号切换到输出视频线路中； 
E、字库存储电路存储汉字、西方字符或图片的点阵数据，CPU根据设置从中读取数据，在临时存储器中生成屏幕叠加数据。 
本实用新型具有的优点和积极效果是： 
本实用新型可以使用性价比很高的通用CPU，也可以使用原设备内部CPU的剩余资源，从而最大限度降低硬件成本。 
附图说明
图1是本实用新型的电路结构图； 
图2是本实用新型的控制软件的流程图。 
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本实用新型进行详细的说明。 
图1是本实用新型的电路结构图；图2是本实用新型的控制软件的流程图。 
如图1、图2所示，本实用新型采用软硬件结合的方法，实现低成本的OSD方案，控制方法包括： 
一种实现屏幕字符叠加OSD的装置，它有视频同步信号分离电路、视频驱动电路、视频切换电路、字库存储电路、CPU，第一视频驱动电路连接视频同步信号分离电路和视频切换电路，视频切换电路连接第二视频驱动电路；视频同步信号分离电路连接CPU，CPU连接字库存储电路和视频切换电路。 
其所述的视频同步信号分离电路，是接入复合视频模拟信号，输出行同步、场同步信号，该信号直接接入CPU或通过信号调理电路接入CPU的视频同步信号分离电路。 
其所述的CPU，具有20MIPS及以上的处理性能，具有引脚中断功能，可以写入并运行用户程序，具有输出端口控制功能的CPU。 
其所述的视频切换电路，是接受CPU的控制，在需要叠加字符或图片的点位，将字符电平信号切换到输出视频线路中，在不需要叠加字符或图片的点位，将输入视频信号切换到输出视频线路中的视频切换电路。 
其所述的字库存储电路，是存储字符或图片的点阵数据，供CPU读取的字库存储电路。 
所述的实现屏幕字符叠加OSD的装置的控制程序：CPU中运行控制程序，检查视频同步信号，获知视频扫描点位置，并根据预先设置的字符叠加数据判断是否切换视频信号，从而获得带有OSD的视频输出； 
根据预先设置的字符或图片叠加数据，从字库存储电路中读取点阵信息，生成需切换的扫描点位置数据；接收视频同步信号，获知当前视频扫描点位置，判断该点位是否需要切换，如需要则将字符电平信号切换到输出视频线路中，否则将输入视频信号切换到输出视频线路中。 
本实用新型的CPU可以采用各种型号，如MCS51、ARM、DSP等，性能要求20MIPS及以上，具备中断和控制端口。可以利用监控设备内部CPU的剩余资源完成OSD功能，这样就可以大大降低成本。控制方法包括： 
A.视频同步信号分离电路，接入复合视频模拟信号，输出行同步、场同步信号； 
B.行场同步信号直接接入CPU或通过信号调理电路接入CPU； 
C.CPU中运行控制程序，用行、位两个计数器表示视频扫描的当前位置； 
D.CPU根据接收到的控制命令，获知需要在视频的各个位置需要叠加的字符或图片，从字库存储电路中取出相应字符或图片的点阵数据，并生成各行的OSD数 据； 
E.收到场同步信号时，将行计数器、位计数器清零，表示一个视频帧的开始； 
F.收到行同步信号时，将位计数器清零，表示一个视频行的开始，并初始化该行的OSD数据、启动OSD任务； 
G.OSD任务具体执行一行的叠加操作，在需要叠加字符或图片的点位，将字符电平信号切换到输出视频线路中，在不需要叠加字符或图片的点位，将输入视频信号切换到输出视频线路中； 
由于视频扫描频率很高，每一行的扫描时间仅为数十us，为了叠加字符或图片的稳定，应保证以下几点： 
A、CPU要有足够高的运行效率，一般应达到20MIPS及以上； 
B、行、场同步信号的接收和处理，要采用中断方式，并设置为较高的中断优先级； 
C、切换控制端口的输出，要采用DMA或中断方式； 
D、视频切换电路要有10MHz以上的带宽性能。 
本实用新型的CPU部分，并非要使用专用部件或专用型号，可以与监控设备的其它模块共用一个CPU(或其它可编程器件)，但所分配的CPU资源需满足上述要求。 
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，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，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型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，均属于本实用新型技术方案的范围内。 

Claims (5)

1.一种实现屏幕字符叠加OSD的装置，其特征在于：它有视频同步信号分离电路、视频驱动电路、视频切换电路、字库存储电路、CPU，第一视频驱动电路连接视频同步信号分离电路和视频切换电路，视频切换电路连接第二视频驱动电路；视频同步信号分离电路连接CPU，CPU连接字库存储电路和视频切换电路。
2.根据权利要求1所述的实现屏幕字符叠加OSD的装置，其特征在于：其所述的视频同步信号分离电路，是接入复合视频模拟信号，输出行同步、场同步信号，该信号直接接入CPU或通过信号调理电路接入CPU的视频同步信号分离电路。
3.根据权利要求1所述的实现屏幕字符叠加OSD的装置，其特征在于：其所述的CPU，具有20MIPS及以上的处理性能，具有引脚中断功能，可以写入并运行用户程序，具有输出端口控制功能的CPU。
4.根据权利要求1所述的实现屏幕字符叠加OSD的装置，其特征在于：其所述的视频切换电路，是接受CPU的控制，在需要叠加字符或图片的点位，将字符电平信号切换到输出视频线路中，在不需要叠加字符或图片的点位，将输入视频信号切换到输出视频线路中的视频切换电路。
5.根据权利要求1所述的实现屏幕字符叠加OSD的装置，其特征在于：其所述的字库存储电路，是存储字符或图片的点阵数据，供CPU读取的字库存储电路。 
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