行相關(guān)技術(shù)在視頻處理中的應(yīng)用

摘 要： 視頻處理的功能是如何從視頻信號(hào)中提取有價(jià)值的目標(biāo)信號(hào)。介紹了利用電荷耦合器件以及相關(guān)技術(shù)來(lái)提高弱信號(hào)檢測(cè)能力的一種方法。

關(guān)鍵詞： 視頻信號(hào)處理 電荷耦合器件 延遲相關(guān)

光電跟蹤系統(tǒng)中的視頻信號(hào)主要是從電視攝像機(jī)和紅外熱像儀中獲取。視頻處理就是從所獲取的視頻信號(hào)中提取高低空和掠海飛行導(dǎo)彈以及各類運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)信號(hào)，尤其是在目標(biāo)比較小，背景復(fù)雜的情況下，能夠提取弱小目標(biāo)信號(hào)。在視頻處理中應(yīng)用行相關(guān)技術(shù)，能顯著提高弱信號(hào)的檢測(cè)能力，從而提高整機(jī)的目標(biāo)識(shí)別性能。

１ 原理介紹

視頻處理見(jiàn)框圖１。

全電視信號(hào)經(jīng)視頻預(yù)處理后延遲一行，去掉噪聲與下一行視頻信號(hào)進(jìn)行比較再相加、相乘或進(jìn)行其它特殊相關(guān)處理，使所獲取的信號(hào)噪聲小，并得到增強(qiáng)和有效放大后輸出。在本設(shè)計(jì)中，視頻信號(hào)能去掉噪聲的關(guān)鍵是采用了電荷耦合器件CCD-321視頻延遲線，它的電路圖如圖２所示，定時(shí)圖如圖３所示。

它是一種電子可變換模擬延遲線，功能包括延遲和暫存模擬信息，時(shí)間相關(guān)和信噪比增強(qiáng)。它由二個(gè)455bit的移位寄存器組成，每個(gè)有自己的電荷注入端和時(shí)鐘端、輸出端。一個(gè)64μs的全電視信號(hào)可以在14.318MHz采樣頻率下儲(chǔ)存。每個(gè)模擬移位寄存器的電荷塊被送到相應(yīng)的輸出放大器，從而獲得連續(xù)輸出波形。該器件信號(hào)帶寬5MHz，增益3～6dB，信噪比55～60dB，特別適用于取樣信號(hào)處理。

２ 電路設(shè)計(jì)

2.1 電路結(jié)構(gòu)

電路設(shè)計(jì)如圖４所示。視頻預(yù)處理電路包括視頻放大、鉗位、視頻分配等。IC1及外圍元件構(gòu)成振蕩電路，與IC2、IC3、IC4（為移位、整形電路）一起共同完成CCD-32所需的定時(shí)波形，另一路所需定時(shí)波形電路與之相同（圖略）。IC5為CCD-32芯片，IC6為乘法電路，IC7為加法電路。經(jīng)視頻預(yù)處理后的視頻信號(hào)從兩個(gè)電荷輸入端（３腳）、（13腳）輸入，在時(shí)鐘脈沖（５腳）、（11腳）的作用下，依賴于和（４腳）（和同）電位差的電荷塊被傳入移位寄存器A、B。4腳與12腳供給直流電壓（圖略）。移位寄存器將各自的電荷塊從注入端轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的輸出放大器。每個(gè)寄存器在1～1/2相位方式下操作，其中一個(gè)相位（或）是一個(gè)時(shí)鐘，另一個(gè)相位是一個(gè)中間直流電位。相位和是完全獨(dú)立的，對(duì)兩個(gè)寄存器是共同的直流電壓。

兩個(gè)輸出放大器分別將移位寄存器的電荷塊送到相應(yīng)的輸出放大器，每個(gè)輸出放大器由三級(jí)跟隨器組成。采樣保持晶體管位于第二級(jí)和第三級(jí)放大器之間，采樣保持晶體管被或處的時(shí)鐘采樣，從而獲得如時(shí)序圖所示的連續(xù)輸出波形（１腳）和（15腳），兩路信號(hào)經(jīng)BF1、BG2、BG3線路合成整理后送到乘法器或加法器，然后與預(yù)處理過(guò)的視頻信號(hào)相加或相乘后輸出。輸出信號(hào)可供選擇。

2.2 注意事項(xiàng)

·振蕩電路的頻率要穩(wěn)定，CCD-321各腳所需的電壓要保證，尤其是４個(gè)定時(shí)波形要規(guī)整，幅度不要太高，否則通道的視頻信號(hào)合成不理想。

·在減少視頻信號(hào)噪聲的同時(shí)，還需注意視頻信號(hào)的直流傳輸問(wèn)題。視頻帶寬從“零頻”到6MHz的變化就是信號(hào)中接近直流的慢變過(guò)程，直流分量丟失后不僅使平均亮度改變，而且信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍加大，致使傳輸通道的動(dòng)態(tài)范圍增加。因此利用視頻信號(hào)固有的消隱電平、單極性變化和固定的行、場(chǎng)周期等特點(diǎn)，將視頻信號(hào)的消隱電平鉗制在同一固定電平上，既可以恢復(fù)失去的直流分量，又可以消除信號(hào)中的低頻干擾。

·所供電源紋波要小。數(shù)字地線與模擬地線要分別設(shè)置。

總之，行相關(guān)視頻處理電路應(yīng)用在光電跟蹤器中效果較為理想，尤其是在陰雨天，對(duì)迎面而飛的弱小目標(biāo)的提取能力明顯增強(qiáng)。若與數(shù)字去噪電路結(jié)合使用，則效果更為理想。