视频图像采集的方法一般可以分为:自动图像采集和基于处理的图像采集。前者采用专用图像采集芯片,自动完成图像的采集、帧存储器地址生成以及图像数据的刷新;除了要对采集模式进行设定外,主处理器不参与采集过程。后者采用通用视频A/D转换器实现图像的采集,不能完成图像的自动采集,整个采集过程在CPU的控制下完成,由CPU启动A/D转换,将数据存入帧存储器。其特点是数据采集占用CPU的时间,对处理器的速度要求高,但电路简单、成本低、易于实现,能够满足某些图像采集系统的需要。下面以TI公司的TMS320VC5402(以下简称C5402)DSP为例,介绍基于数据信号处理器(DSP)的视频图像采集电路和采集方法。 C5402是TI公司C54x系列定点DSP芯片中的新产品它集中了此系列早期产品的优点,并提供了许多新的功能,开发和使用更加方便。C5402具有灵活的指令系统和操作性能,它可选择助记符指令或算术指令作为编程指令,同时支持汇编语言和C语言的单独或混合编程。C5402采用改进的Harvanl处理结构,指令流水线操作。计算和处理速度很高,系统单指令周期可达到10ns。在片内提供16k的RAM用作程序和数据存储,其最大可扩展寻址空间为1M字节。C5402提供的McBSP串口和DAM数据传送方式极大地方便它在通信领域的应用和开发。C5402由于其高性能价格而成为当前语言和静态图象处理和主流产品。
1 电路原理
采集电路如图1所示,由视频缓冲器、视频A/D转换器和视频同步分离电路等组成。
1.1 视频缓冲器
来自摄像机的标准黑白全电视信号的幅度峰-峰值为1V,要送往A/D转换器和行、场同步分离电路,而A/D转换器的满量程为2V,因此,视频缓冲器要对全电视信号进行阻抗匹配和电压放大,并能对全电视信号进行黑电平调整。图1中,U8构成视频缓冲器,增益为+2;调整电阻W1可以调整输出信号的直流电平;R16是输入匹配电阻,阻值大小由信号源决定,本电路中为75Ω。
同步分离电路采用LM1881。该器件能接收PAL制、NTSC制和SECAM制的全电视信号,输出复合同步信号、垂直同步信号、奇偶场信号和 {MOD}同步旗形脉冲信号。C5402根据奇、偶场信号找到一场图像的开始,做好采集图像数据的准备。当复合同步信号到来时,C5402响应行中断(INT0),连续采集一行图像数据。
2 图像采集
压缩卡的图像采集是由C5402直接完成的。初始化结束后,C5402按缺省模式或主机命令的求确定图像的大小和采集速率等参数,然后根据奇、偶场信号和复合同步脉冲信号来采集图像数据。
2.1 采集流程
采集流程可分为以下几个步骤:
①等待场开始。
②当场开始信号到来时,C5402进入场处理子程序,开放行中断做好采集一场数据的准备。根据奇、偶场信号可以决定是采集奇场图像还是采集偶场图像。
③当复俣同步信号到来时,C5402进入中断服务子程序,并将图像数据存入扩展的数据存储器中。当一场或一帧图像各行数据都采集完毕后,关闭中断。
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