基于全硬件的视频图像信号的二值化处理和边界坐标值存储

【前言】基于全硬件的视频图像信号的二值化处理和边界坐标值存储由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。2.1 同步信号分离 PAL制式视频信号中主要包括灰度信息、行/场同步、行/场消隐信息，0.3～1v代表图像灰度（1v白电平，0.3v为黑电平和消隐电平），低于0.3为同步信号。一幅完整的图像由奇数场312.5行和偶数场312.5行交替形成，行周期为64us，行、场同步脉冲宽度分别为4....

【摘要】鉴于目前自动化设备中对图像处理速度的要求越来越高，设计出全硬件电路处理成二值化，并根据时序用FIFO芯片进行存储。PC直接对FIFO进行读取。此电路具有硬件简单、图像处理数据后存储量少等特点，节省了软件处理的大量时间，为提高图像软件处理速度提出了新的思路。

【关键词】视频处理;二值化采样;边界坐标值;FIFO存储

1.引言

随着设备智能化程度的不断提高，机器视觉在工业自动化设备中得到了广泛应用。目前视频信号基本采用电脑软件处理，其特点是信息量大、处理复杂，严重制约其处理的速度，针对此情况，本文提出了依赖硬件进行图像的二值化处理，并以帧为单位进行存储。

2.视频信号的二值化处理

2.1 同步信号分离

PAL制式视频信号中主要包括灰度信息、行/场同步、行/场消隐信息，0.3～1v代表图像灰度（1v白电平，0.3v为黑电平和消隐电平），低于0.3为同步信号。一幅完整的图像由奇数场312.5行和偶数场312.5行交替形成，行周期为64us，行、场同步脉冲宽度分别为4.7us和160us，分别标志着一行、一场图像开始，因此，在视频信号的采集过程中，必须设计行、场同步信号分离电路，从而依据行、场同步信号进行采集和存储。

图1 波形图

用同步分离专用芯片LM1881进行同步信号的分离，视频信号由芯片LM1881的2脚输入，1脚出来是合成同步信号，7脚出来是奇偶场电平输出，奇数场为高电平，偶数场为低电平。波形图如图1所示。

2.2 视频信号的二值化处理

设置一个灰度的比较阀值Vp，与图像信号进行比较，当像素点的灰度值<Vp时，其灰度值输出为”1”，反之则为”0”。经此比较器后输出的就是图像灰度的直方图。电路图如图2所示。

图2 电路图

3.直方图信号的计数采集和存储

如图3所示，对直方信号的上升沿和下降沿分别用单稳态74LS123进行处理，并分别与用单稳态74LS123处理过的同步信号进行或运算，得到包含同步脉冲的亮暗边界脉冲信号。利用同步脉冲在消隐时间内产生一个同步延时脉冲。

采用12位计数芯片74HC4040对10M晶振信号进行计数;用同步延时脉冲对计数进行清零。计数出来的数值并行输给FIFO存储芯片IDT7203，用包含同步脉冲的亮暗边界脉冲对其进行写操作;奇偶场信号通过74LS74组合电路，当PC输出一个写信号时，电路输出一段整幅图像周期时间的高电平，通过与非门后确保写入是同一幅图像数据。

由上述电路可以看出，存储在FIFO芯片里的数据已经是图像亮暗边界的坐标值，经PC读取后进行简单的处理后就可以得到特征图形的位置，角度等特征值。

图3

4.结论

采用上述设计的电路，由于只存储了图像的亮/暗边界点信息，使视频信号的数字化处理数据量大为降低;且由于存储的值代表了图形边界的坐标值，省去软件对视频的数字化信号的前期处理时间，简化了软件的程序设计，从而很大的提高图像处理的速度。