摘要：介紹了一種采用視頻方式的點坐標測量方法。方案設(shè)計巧妙，測量方法穩(wěn)定了可靠、精度高。該方法采用ccd攝像頭拍攝屏幕畫面獲取光點信號，對攝像頭輸出的視頻信號經(jīng)過處理后，得到需要的一系列數(shù)字信號，然后在cpld中完成數(shù)字邏輯功能，最終得到點的坐標。

關(guān)鍵詞：點坐標 視頻 cpld

測量一幅畫面中某點的坐標，大多采用人工方法。但在有些工作條件下，這種方法給工作人員帶來不便。本文介紹一種自動測量點坐標的實現(xiàn)方案。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案

該方案測量對象是光點，在實驗中用紅色激光筆產(chǎn)生，使用加入紅色濾光片的ccd攝像頭。攝像頭拍下屏幕的畫面后，將其輸出的視頻信號同時送入同步分離電路和前置放大器。經(jīng)過同步分離電路后，分別得到復(fù)合同步信號和場同步信號；經(jīng)過前置放大電路放大、反相后，輸入到鉗位放大器。當有光點落在屏幕上時，視頻信號的白電平處會產(chǎn)生尖脈沖。通過高速比較器可以截獲這個尖脈沖信號（即光信號）。該方案預(yù)處理電路結(jié)構(gòu)見圖1。

復(fù)合同步信號與光信號分別作為rs觸發(fā)器的r、s輸入信號，觸發(fā)器輸出端q輸出的脈沖、振蕩器輸出脈沖以及經(jīng)過延時的復(fù)合同步信號一起輸入三輸入與非門，與非門輸出脈沖中作出水平計數(shù)器的計數(shù)脈沖。當光脈沖到來時，水平計數(shù)器停止計數(shù)并將數(shù)值寫入水平鎖存器。復(fù)合同步信號同時也作為水平計數(shù)器的清零信號，在它的下一個下降沿（即下一行）使計數(shù)器清零，進入新一輪水平計數(shù)狀態(tài)。該方案行計數(shù)器結(jié)構(gòu)見圖2。

與圖2類似，場同步信號與光信號分別作為rs觸發(fā)器的r、s輸入信號，輸出信號q與復(fù)合同步信號以及延遲后的場同步信號經(jīng)過三輸入與門后，輸出的脈沖作為垂直計數(shù)器的計數(shù)脈沖。光脈沖到來時，垂直計數(shù)器停止計數(shù)并將其中的內(nèi)容寫入垂直鎖存器。場同步信號同時也作為垂直計數(shù)器的清零信號，在下一場開始前將其清零，進入新一輪垂直計數(shù)狀態(tài)。該方案場計數(shù)器結(jié)構(gòu)見圖3。

水平鎖存器和垂直鎖存器中的數(shù)值即為光點的坐標，這樣就測量出圖像中某光點的位置。

2 系統(tǒng)方案實現(xiàn)

2.1 同步分離電路

在電視系統(tǒng)中，為了能正確地重現(xiàn)圖像，要求收端與發(fā)端同步掃描。只要掃描頻率相同、起始相位相同，收端就可以重現(xiàn)發(fā)端圖像并認為是同步的。當收端、發(fā)端的頻率、相位不同時，圖像將被破壞，產(chǎn)生畸變，甚至無法重視，因此在圖像信號中加入了同步脈沖。在發(fā)送端，每當掃完一行圖像時，加入一個行同步脈沖，每掃完一場圖像時加入一個場同步脈沖。它們與圖像信號一起被發(fā)送出去。在接收端，使行掃描鋸齒波電流只有當行同步脈沖到達進才開始逆程期，而場掃描齒波電流也只有在場同步脈沖到達時才開始逆程期。這樣就保證了同步。為了使掃描逆程光柵不顯示（消隱），還需要加入行、場消隱脈沖，這時的圖像信號電平成為消隱電平。攝像頭輸出的是將圖像信號，同步信號，行、場消隱信號這三種信號組合起來形成的黑白全電視信號。我國電視規(guī)定：行頻為15625hz，行同步脈寬為4.7μs；場頻為50hz，場同步脈寬為2.5×1/15625=160μs。

在該方案中，使用專用芯片lm1881將行、場同步脈沖分離出來。lm1881是正極性圖像信號輸入、ttl電平輸出芯片，從而簡化了電路。圖4是lm1881的連接圖以及工作波形示意圖。

正極性圖像信號從2腳輸入，在1腳和3腳分別輸出復(fù)合同步信號和場同步信號。5腳輸出后沿脈沖信號，作為鉗位放大器的鉗位脈沖輸入。7腳輸出奇偶場指示信號。

2.2 鉗位放大器

反極性圖像信號加到解集成電路an5612的1腳，在其內(nèi)部進行視頻放大，增益由18腳外接對比度電位器r1控制。頻率特性由r3、c7組成的網(wǎng)絡(luò)進行高頻補償。4腳的外接膏藥度電位器r5調(diào)節(jié)黑電平的高低。視頻信號在加入an5612之前由于通過耦合電容失去了直流成分，因此，視頻信號的消隱電平而改變。為