PAL一體化攝像機設計
1.4 自動光圈控制
圖像的亮度與外界光照和光圈有關。自動光圈控制是在特定光照度下,通過計算圖像的亮度確定目標光圈孔徑,從而得到曝光合適的圖像。通過實驗,給出光照度 (對應圖像亮度)與HALL電壓值(δ1~δ5)之間關系曲線,如圖7所示。改變光圈孔徑并計算相應圖像亮度值,得到曲線上2點的坐標,便可確定對應當前 光照度的曲線,曲線與基準光度值所對應直線的交點即是目標HALL電壓值(目標光圈孔徑)。本文引用地址:http://www.j9360.com/article/166316.htm
由于曲線是非線性的,在FPGA中通過建立查找表存儲曲線。將橫軸分割為δ1~δ55個區域,每個區域內可近似用直線表示,查找表中只要存儲直線的斜率和 起點坐標。光圈孔徑值(對應電路HALL電壓值)和對應光度值決定的2點即可確定當前的控制曲線。若光圈孔徑值處在的邊界點,光圈馬達應向該區域的內部運 動,以便2次取點都是在同一區域,保證2次取點落在一條直線上。
確定了光度值曲線,就可以沿著曲線調整光圈的開度。基準光度水平線與已確定的光度曲線交點必然對應一個特定的光圈開度值(特定的HALL電壓值)。在具體操作中,只需驅動光圈馬達來改變光圈孔徑,直至CPU得到指定的HALL電壓值,即為最佳曝光狀態。
1.5 OSD(On Sereen Display)模塊
OSD設計最重要的是視頻鼠標,以SVGA格式下的鼠標顯示為例。該模塊首先利用40 MHz的主時鐘產生符合VESA(視頻電子標準化協會)標準的分辨率為800x600、幀頻為60Hz的標準SVGA格式的行、場同步信號,同時在行、場 參考信號都有效時,產生一個使能信號給輸出緩沖模塊,作為輸出緩沖的讀使能。當行場計數器等于鼠標在屏幕中的坐標時,則顯示鼠標,否則顯示插值后輸出的圖 像。
如將鼠標顯示成一個紅色的長方形,其長包含30個像素,寬包含10個像素,左上方為鼠標在水平和垂直方向的位移確定的坐標。該部分實現的VHDL描述為:
根據實際需要,還可將鼠標顯示成其他顏色和形狀,同時適合XGA等顯示格式。
2 結論
基于FPGA設計了具有多輸出接口的一體化攝像機,采用FPGA實現了高分辨率圖像的實時顯示,增加了自動聚焦、自動光圈控制、圖像凍 結、負片顯示、圖形文本選擇、彩色黑白選擇、OSD顯示等功能。并且FPGA還留有許多端口進行功能擴展。該系統設計把多種圖像處理算法以及系統控制功能 集成到單片FPGA中,使得視頻輸出同時具有3種輸出接口形式,擴大了一體機的應用范圍。該系統在硬件結構和FPGA內部邏輯功能實現方面都具有良好的可 升級特性。在PCB設計過程中,應注意高速數字信號的完整性問題以及模數混合設計的噪聲干擾問題,避免產生硬件設計帶來的不良影響。
在進一步研究中,還可實現圖像翻轉等功能,并可以通過改進圖像放大算法,以期得到更好的圖像質量。該設計可應用到實時監控、數字視頻展臺等方向,具有實時性高、圖像質量較好、功能可擴展等優點。
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