PAL一體化攝像機(jī)設(shè)計(jì)

由于曲線是非線性的，在FPGA中通過(guò)建立查找表存儲(chǔ)曲線。將橫軸分割為δ1～δ55個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域內(nèi)可近似用直線表示，查找表中只要存儲(chǔ)直線的斜率和 起點(diǎn)坐標(biāo)。光圈孔徑值(對(duì)應(yīng)電路HALL電壓值)和對(duì)應(yīng)光度值決定的2點(diǎn)即可確定當(dāng)前的控制曲線。若光圈孔徑值處在的邊界點(diǎn)，光圈馬達(dá)應(yīng)向該區(qū)域的內(nèi)部運(yùn) 動(dòng)，以便2次取點(diǎn)都是在同一區(qū)域，保證2次取點(diǎn)落在一條直線上。
確定了光度值曲線，就可以沿著曲線調(diào)整光圈的開(kāi)度?；鶞?zhǔn)光度水平線與已確定的光度曲線交點(diǎn)必然對(duì)應(yīng)一個(gè)特定的光圈開(kāi)度值(特定的HALL電壓值)。在具體操作中，只需驅(qū)動(dòng)光圈馬達(dá)來(lái)改變光圈孔徑，直至CPU得到指定的HALL電壓值，即為最佳曝光狀態(tài)。
1．5 OSD(On Sereen Display)模塊
OSD設(shè)計(jì)最重要的是視頻鼠標(biāo)，以SVGA格式下的鼠標(biāo)顯示為例。該模塊首先利用40 MHz的主時(shí)鐘產(chǎn)生符合VESA(視頻電子標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)的分辨率為800x600、幀頻為60Hz的標(biāo)準(zhǔn)SVGA格式的行、場(chǎng)同步信號(hào)，同時(shí)在行、場(chǎng) 參考信號(hào)都有效時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)使能信號(hào)給輸出緩沖模塊，作為輸出緩沖的讀使能。當(dāng)行場(chǎng)計(jì)數(shù)器等于鼠標(biāo)在屏幕中的坐標(biāo)時(shí)，則顯示鼠標(biāo)，否則顯示插值后輸出的圖 像。
如將鼠標(biāo)顯示成一個(gè)紅色的長(zhǎng)方形，其長(zhǎng)包含30個(gè)像素，寬包含10個(gè)像素，左上方為鼠標(biāo)在水平和垂直方向的位移確定的坐標(biāo)。該部分實(shí)現(xiàn)的VHDL描述為：


根據(jù)實(shí)際需要，還可將鼠標(biāo)顯示成其他顏色和形狀，同時(shí)適合XGA等顯示格式。

2 結(jié)論
基于FPGA設(shè)計(jì)了具有多輸出接口的一體化攝像機(jī)，采用FPGA實(shí)現(xiàn)了高分辨率圖像的實(shí)時(shí)顯示，增加了自動(dòng)聚焦、自動(dòng)光圈控制、圖像凍 結(jié)、負(fù)片顯示、圖形文本選擇、彩色黑白選擇、OSD顯示等功能。并且FPGA還留有許多端口進(jìn)行功能擴(kuò)展。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)把多種圖像處理算法以及系統(tǒng)控制功能 集成到單片F(xiàn)PGA中，使得視頻輸出同時(shí)具有3種輸出接口形式，擴(kuò)大了一體機(jī)的應(yīng)用范圍。該系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)和FPGA內(nèi)部邏輯功能實(shí)現(xiàn)方面都具有良好的可 升級(jí)特性。在PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)注意高速數(shù)字信號(hào)的完整性問(wèn)題以及模數(shù)混合設(shè)計(jì)的噪聲干擾問(wèn)題，避免產(chǎn)生硬件設(shè)計(jì)帶來(lái)的不良影響。
在進(jìn)一步研究中，還可實(shí)現(xiàn)圖像翻轉(zhuǎn)等功能，并可以通過(guò)改進(jìn)圖像放大算法，以期得到更好的圖像質(zhì)量。該設(shè)計(jì)可應(yīng)用到實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)字視頻展臺(tái)等方向，具有實(shí)時(shí)性高、圖像質(zhì)量較好、功能可擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。