專利名稱：：一種視頻圖象疊加的方法及其裝置的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種視頻圖象疊加的方法，尤其是一種能重復使用攝像機坐標系參數(shù)的視頻圖象疊加方法及其裝置。
背景技術：
：字符疊加器廣泛應用在視頻監(jiān)控應用中，通常用于視頻圖像上疊加時間、地點等字符信息。已有多個半導體公司推出專門的字符疊加芯片，如NEC公司的upd6453、FUJITSU公司的MB90092。這些芯片特點是只能產(chǎn)生字符點陣，而疊加圖像信號視頻疊加則需采用圖像方式進行疊加，字符疊加芯片通常無法直接應用于疊加圖像信號視頻疊加。視頻系統(tǒng)多種應用領域需要有測試圖疊加功能，譬如判定鏡頭的畸變程度，需要實拍的測試圖與無畸變的理論圖案進行比對，無畸變的理論圖案需要通過測試圖疊加獲得。又譬如在機器視覺系統(tǒng)應用中，實驗室獲得疊加攝像機參數(shù)，在工程應用中需要重現(xiàn)攝像機坐標,采用測試圖疊加辦法,可以簡化重復攝像機坐標的過程。基于圖案的信號視頻疊加器的一種實現(xiàn)方案可采用FPGA(或CPLD)為核心的電路實現(xiàn)，其邏輯功能采用VHDL編程定義，加上復雜的外圍電路，視頻信號經(jīng)同步分離電路，將場同步與行同步輸入至FPGA，F(xiàn)PGA根據(jù)同步時序，從ROM中讀取疊加圖像內(nèi)容并輸出，與原始視頻信號相加，輸出疊加有疊加圖像信號的視頻信號。上述ROM中疊加圖像內(nèi)容，預先由測試圖片處理后固化到ROM中。采用FPGA方案缺點在于軟硬件復雜，整體成本較高，視頻信號容易劣化，不容易獲得良好的性能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對目前視頻圖像疊加器存在的不足，設計一種結構簡單、操作方便，并能重復應用于工程圖像制作的視頻圖像疊加方法。本發(fā)明硬件采用單片機，字符疊加芯片，單片機與字符疊加芯片的控制接口相連。一種視頻圖象疊加的方法，包括以下步驟a、采用繪圖軟件制作疊加圖案；b、將測試圖案按字庫的字符點陣結構按順序進行劃分，按次序生成字庫數(shù)據(jù)和疊加圖案數(shù)據(jù)；C、生成字庫數(shù)據(jù)寫入字符疊加芯片，將疊加圖案數(shù)據(jù)存入單片機；d、單片機運行控制程序，設定字符疊加芯片的工作模式；e、單片機將疊加圖案數(shù)據(jù)按次序寫入字符疊加芯片，按索引數(shù)據(jù)次序調出字符點陣疊加在視頻圖像上，視頻圖像獲得疊加圖案的顯示效果。在所述b步驟中若出現(xiàn)重復的字庫數(shù)據(jù)，對應的疊加圖案數(shù)據(jù)指向與重復的字庫數(shù)據(jù)，省去相同的那個字庫數(shù)據(jù)編號，省略重復的字庫數(shù)據(jù)。所述字庫數(shù)據(jù)采用集成在芯片MX7456內(nèi)的EEPROM存儲，通過修改存儲在EEPROM內(nèi)的字庫數(shù)據(jù)，得到疊加圖案信號。所述疊加圖案采用VC++設計程序，從所述測試圖片的BMP文件獲取字符點陣。本發(fā)明采用攝像機獲取測試圖片的視頻圖象信號，通過視頻疊加芯片疊加成疊加圖案，調節(jié)攝像機在調節(jié)支架位置，使疊加圖案與測試圖象疊合，獲得在工程應用中能重復使用的攝像機坐標系參數(shù)。與現(xiàn)有技術相比具有設備簡單，操作容易，易于推廣使用的優(yōu)點。圖I為本發(fā)明硬件結構示意圖。圖2為本發(fā)明舉列一種字符置加芯片的外圍電路圖。圖3為MX7456字符疊加芯片的屏顯格式。圖4為MX7456字符疊加芯片的點陣排列及存儲格式。圖5為MX7456字符疊加芯片字庫存儲結構。圖6為疊加圖案BMP文件頭和文件部分數(shù)據(jù)截圖。圖7為疊加圖案一種設計圖。圖8為疊加圖案的一種測試圖照片。圖9為視頻置加圖案顯不照片。具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明實施例結構和實施方法作進一步說明。如圖I所示，本發(fā)明包括一攝像機I、一測試圖片2、一調節(jié)支架3、一圖像信號視頻疊加器4和一視頻監(jiān)視器。攝像機I安裝在調節(jié)支架3上，攝像機I獲取測試圖片2的視頻圖象信號，輸出的視圖信號通過圖象信號視頻疊加器4，疊加上與測試圖片2內(nèi)容相同的疊加圖案，通過調節(jié)調節(jié)支架3上攝像機位置，也可移動測試圖片2的位置使疊加圖案與測試圖片2相重疊。采用攝像機疊加圖案的方法獲得攝像機座標參數(shù)，在工程應用中能重復使用攝像機坐標系參數(shù)。如圖2所示，圖像信號視頻疊加器4包括單片機接口電路JP2、視頻疊加芯片Ul，本實施選用MAX7456，以及連接單片機接口和視頻疊加芯片Ul的外圍電路，攝像機產(chǎn)生的視頻信號輸入P1，疊加圖案后的視頻信號從P2輸出至顯示器，其外圍電路及單片機控制接口電路都為已知電路不必詳述。本發(fā)明實施例采用美信(Maxim)公司的字符型視頻疊加芯片MAX7456。原理上與upd6453類似。MAX7456內(nèi)部集成了同步分離電路、輸出驅動電路、屏幕字符顯示疊加電路(OSD)0MAX7456顯示字庫中的字符采用通常的12*18點方式，字庫數(shù)據(jù)采用EEPROM存儲，用戶可通過修改字庫數(shù)據(jù)得到疊加圖案信號。字庫數(shù)據(jù)的生成、存儲和調用MAX7456的屏顯格式，是按照字符排列方式進行組織，共30列16行，一屏最多顯示480字符，由480個單元屏顯內(nèi)存一一對應，按序號依次排列，如圖3所示。MAX7456的顯示設計中，屏顯內(nèi)存為480個單元，——對應于滿屏顯示的480個字符，每個屏顯內(nèi)存單元包含2個字節(jié)，低字節(jié)為顯示字符的編碼，指向字庫中字符位置，高字節(jié)為顯示屬性。顯示屬性包括顯示背景、是否明暗反轉、是否閃爍。MAX7456的字庫采用集成在芯片內(nèi)部的EEPROM存儲，可通過程序改寫，斷電內(nèi)容不丟失。字庫最多可存儲256個字符，字庫中每個字符點陣占用64個字節(jié)，實際使用54個字節(jié)。每一個點的顯示采用2位(bit)表示,若某一點2位為00，表示該點為黑；一點2位為10，表示該點為白；一點2位為01或11,則該點為透明，即該點位置不疊加信息。字庫中字符每行12點，需要用3字節(jié)(byte)存儲；一個字符共18行，則需要54個字節(jié)(實際采用64個字節(jié))，存儲一個字符點陣。一個字符存儲格式如圖4所示。字庫存儲結構如圖5所示。根據(jù)MAX7456的顯示格式，疊加圖案按照水平顯示360點，垂直顯示288點進行設計，采用基本圖元，包括水平線、垂直線、斜線和圓，如圖7所示。按照MAX7456的字符點陣顯示格式進行分割，即水平12點垂直18點，將疊加圖像轉換成字符點陣，構成MAX7456字庫。一屏疊加圖案獲取480個字符點陣，而MAX7456字庫容量是256個，若直接將轉換后的字符點陣構成MAX7456字庫，顯然容量不夠。對字符點陣進行分析比較，存在若干個相同的字符點陣。對于相同的字符點陣，存儲一個，屏顯內(nèi)存可以調用同一個字庫點陣，進行顯示。從而壓縮字庫，使之小于256個字符點陣，構成有效的MAX7456字庫。疊加圖案通過繪圖軟件(AutoCad、CoreDraw>Photoshop等)制作而成，參照MAX7456顯示參數(shù)，設定格式為360*288的灰度bmp圖像。采用VC++設計程序，從疊加圖案的BMP文件獲取字符點陣。分析BMP文件格式如下。BMP文件由4部分組成位圖文件頭(bitmap-fileheader)；位圖信息頭(bitmap-informationheader)；顏色表(colortable)；顏色點陣數(shù)據(jù)(bitsdata)。BMP文件結構如下typedefstructtagBITMAPFILEHEADER{WORDbfType;//位圖文件的類型，為BMDWORDbfSize;//位圖文件的大小，字節(jié)WORDbfReservedl;//位圖文件保留字，為0WORDbfReserved2;//位圖文件保留字，為0DWORDbfOffBits;Il位圖數(shù)據(jù)的起始位置Il文件頭的偏移量表示，字節(jié)}BITMAPFILEHEADER;疊加圖案BMP文件頭截圖如下0x420x4D是BM的ASCII代碼，是BMP文件標識。0x380x990x010x00是文件大小，0x360x04是位圖數(shù)據(jù)偏移量。由于疊加圖案為灰度圖像格式，因此直接到偏移量位置開始取數(shù)據(jù)，即是圖像數(shù)據(jù)。此部分數(shù)據(jù)格式如圖6所示。BMP文件信息頭BITMAPINF0HEADER結構如下typedefstructtagBITMAPINFOHEADER{DWORDbiSize;//本結構所占用字節(jié)數(shù)LONGbiffidth;Il位圖的寬度，以像素為單位LONGbiHeight;//位圖的高度，以像素為單位WORDbiPlanes;//目標設備的級別，必須為IWORDbiBitCount//每個像素所需的位數(shù),必須是I(雙色)，Il4(16色)，8(256色)或24(真彩色)之一DWORDbiCompression;//位圖壓縮類型，必須是0(不壓縮)，//I(BI_RLE8壓縮類型)或2(BI_RLE4壓縮類型)之一DWORDbiSizelmage;//位圖的大小，以字節(jié)為單位LONGbiXPelsPerMeter;//位圖水平分辨率，每米像素數(shù)LONGbiYPelsPerMeter;//位圖垂直分辨率，每米像素數(shù)DWORDbiClrUsed;//位圖實際使用的顏色表中的顏色數(shù)DWORDbiClrlmportant;//位圖顯示過程中重要的顏色數(shù)}BITMAPINFOHEADER;分析BMP文件信息，0x280x000x000x00表示本結構所占用字節(jié)數(shù)為40個，0x680x010x000x00表示位圖的寬度為360像素，0x200x010x000x00表示位圖的高度為288像素，采用程序獲取位圖的寬度、高度的過程如下。BITMAPINFOHEADERbmiHeader;if(file.Read((LPSTR)&bmiHeader,sizeof(bmiHeader))!=sizeof(bmiHeader))return;//獲得大小信息,并顯示intbmffidth=bmiHeader.biffidth;intbmHeight=bmiHeader.biHeight;定義數(shù)組pLmbuf口，將BMP文件圖像數(shù)據(jù)讀入該數(shù)組中?；叶菳MP圖像文件每一個像素由一個字節(jié)表示，轉為MAX7456字庫則必須二值化，閾值可設為0x80。某一點轉換算法可用以下C語句表示if(pLmbuf[m]<0x80)HZTable[n][k*3]=HZTable[n][k*3]&Oxbf;//10111111程序中，對于小于閾值數(shù)據(jù)，認定BMP圖像該像素為黑點，在視頻圖像上疊加白點；否則，該點為默認的透明點，顯示外接的視頻信號內(nèi)容。上述語句中，數(shù)組pLmbuf[m]是由灰度BMP文件讀入的圖像數(shù)據(jù)，以數(shù)組形式進行組織。數(shù)組下標m是點的位置，通過循環(huán)計算獲得。定義二維數(shù)組HZTable[][]存儲字庫點陣，定義數(shù)組HzSeek[]為屏顯內(nèi)存，數(shù)組HzSeek[]具有480個元素。每新生成一個字符點陣，與該字符點陣之前生成的字符點陣逐個比較，若相同，則不收入字庫，在屏顯數(shù)組HzSeek[]對應元素寫入之前生成的字符點陣數(shù)組編號。該算法實現(xiàn)的程序如下for(jj=0;jj<n;jj++){b_same=I;for(kk=0;kk〈54;kk++){if(HZTable[n][kk]!=HZTable[jj][kk]){b_same=0;break;}c}if(b_same==I)break;}運算生成字庫數(shù)據(jù)和屏顯數(shù)組內(nèi)容，作為MAX7456的單片機控制程序數(shù)據(jù)。屏顯內(nèi)存數(shù)組HzSeek[]部分內(nèi)容如下unsignedcharHzSeek[]={0x00,0x01,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x03,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,…}HzSeek,HzSeek[l],HzSeek[2]分別采用字庫中編號為0、1、2字符點陣，·HzSeek[3]、HzSeek[2]、HzSeek[5]、HzSeek[6]顯示內(nèi)容與HzSeek[2]相同，因此也采用字庫編號為2的字符點陣,從而壓縮了字庫,壓縮后的圖像字庫包含210個字符點陣。利用上述210個字符點陣數(shù)據(jù)和480個屏顯數(shù)組，編寫單片機控制程序，改寫EEPROM中的字庫內(nèi)容，并在按照屏顯數(shù)組逐個將對應的字庫點陣進行顯示。獲得圖9的結果，白線為屏顯內(nèi)容，黑線為實際拍攝圖像，調整攝像機機位，使疊加圖案與實際圖像重疊，從而使疊加數(shù)據(jù)重復利用，并使機器視覺應用系統(tǒng)具有互換性。權利要求1.一種視頻圖象疊加的方法，其特征是包括以下步驟a、采用繪圖軟件制作疊加圖案；b、將測試圖案按字庫的字符點陣結構按順序進行劃分，按次序生成字庫數(shù)據(jù)和疊加圖案數(shù)據(jù)；C、生成字庫數(shù)據(jù)寫入字符疊加芯片，將疊加圖案數(shù)據(jù)存入單片機；d、單片機運行控制程序，設定字符疊加芯片的工作模式；e、單片機將疊加圖案數(shù)據(jù)按次序寫入字符疊加芯片，按索引數(shù)據(jù)次序調出字符點陣疊加在視頻圖像上，視頻圖像獲得疊加圖案的顯示效果。2.根據(jù)權利要求I所述的一種視頻圖象疊加的方法，其特征是在所述b步驟中若出現(xiàn)重復的字庫數(shù)據(jù)，對應的疊加圖案數(shù)據(jù)指向與重復的字庫數(shù)據(jù)，省去相同的那個字庫數(shù)據(jù)編號，省略重復的字庫數(shù)據(jù)。3.根據(jù)權利要求I所述的一種視頻圖象疊加的方法，其特征是所述字庫數(shù)據(jù)采用集成在芯片MX7456內(nèi)的EEPROM存儲，通過修改存儲在EEPROM內(nèi)的字庫數(shù)據(jù)，得到疊加圖案信號。4.根據(jù)權利要求I所述的一種視頻圖象疊加的方法，其特征是所述疊加圖案采用VC++設計程序，從所述測試圖象的BMP文件獲取字符點陣。5.根據(jù)權利要求I所述的一種視頻圖象疊加方法所用的硬件，其特征包括一攝像機(I)、一測試圖片(2)、一調節(jié)支架(3)、一圖像信號視頻疊加器(4)和一視頻監(jiān)視器，攝像機(1)安裝在調節(jié)支架(3)上，通過調節(jié)調節(jié)支架(3)上攝像機位置，使疊加圖案與測試圖片(2)相重疊。全文摘要一種視頻圖象疊加的方法，包括以下步驟采用繪圖軟件制作疊加圖案；將測試圖案按字庫的字符點陣結構按順序進行劃分，按次序生成字庫數(shù)據(jù)和疊加圖案數(shù)據(jù)；生成字庫數(shù)據(jù)寫入字符疊加芯片，將疊加圖案數(shù)據(jù)存入單片機；單片機運行控制程序，設定字符疊加芯片的工作模式；單片機將疊加圖案數(shù)據(jù)按次序寫入字符疊加芯片，按索引數(shù)據(jù)次序調出字符點陣疊加在視頻圖像上，視頻圖像獲得疊加圖案的顯示效果。本發(fā)明采用攝像機獲取測試圖片的視頻圖象信號，通過視頻疊加芯片疊加成疊加圖案，調節(jié)攝像機在調節(jié)支架位置，使疊加圖案與測試圖象疊合，獲得在工程應用中能重復使用的攝像機坐標系參數(shù)。與現(xiàn)有技術相比具有設備簡單，操作容易，易于推廣使用的優(yōu)點。文檔編號H04N5/265GK102752542SQ20121020967公開日2012年10月24日申請日期2012年6月25日優(yōu)先權日2012年6月25日發(fā)明者葉建波,張培忠申請人:葉建波