路、橋收費系統中的集成數字視頻混合裝置的製作方法

2023-07-20 05:27:31

專利名稱：路、橋收費系統中的集成數字視頻混合裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數字視頻混合裝置，尤其是路、橋收費系統中集成數字視頻混合裝置。
背景技術：
路、橋收費一般採用的收費方式為″人工收費、檢測器校核、閉路電視監視、計算機統計管理″的半封閉式人工收費方式。在常規的收費系統中，閉路電視監視系統和計算機統計管理系統是相互脫節的，從閉路電視系統的錄像帶中無法看到過往車輛的收費金額等數據信息，從計算機統計報表中也無法看到所收金額對應的車輛、車情等。CN00241185給出了一種收費系統中的數字視頻混合裝置，實現數字視頻混合裝置，即數字視頻混合器(Video Digtal Mixer，簡稱VDM)，對路橋收費的閉路電視監視系統和計算機統計管理兩套系統通過數字視頻混合裝置進行聯繫，使其成為一套完整的監督檢查機制，以便更好地服務於智能交通系統。CN00241185包括輸入模塊、輸出模塊、字符疊加模塊、通信模塊、控制模塊電路組成其中輸入模塊電路包括75歐姆輸入阻抗匹配電路及過壓保護電路；輸出模塊電路則由視頻放大電路和兩路射級跟隨器組成，且設有兩路或多路75歐姆的視頻輸出；通信模塊電路採用ICL232集成晶片；控制模塊電路主要由微處理器構成，所述字符疊加模塊由同步提取、陰影發生器、字符發生器以及陰影深淺調節和字符亮度調節電路組成同步電路由同步晶片構成，陰影字符發生器包括模擬開關電路、陰影字符產生電路，第一個模擬開關的兩路輸入分別是未經衰減及經過電位器衰減的視頻信號，由陰影控制邏輯電路(即陰影發生器)來控制，輸出圖像具有陰影，它同時又是第二路模擬開關的一路輸入；第二路模擬開關的另外一路輸入為電平可調的直流信號，開關由字符控制邏輯電路(即字符發生器)控制，從而使輸出圖像疊加上字符。另設有硬體看門狗電路，採用可編程監控器件，以提高系統的抗幹擾、抗死機性能。但其電路結構集成化不夠，功能仍有欠缺，如不能提供全字庫、實時時鐘和斷電後無法工作。此外，還有用微處理器MPU來計時，不但斷電後無法計時，而且負荷較大。

發明內容
本實用新型的目的是提供一種集成度高的基於GB2312全字庫的數字視頻混合裝置，尤其是在輸入模塊採用集成電路代替分立元件電路。可以採取單輸入、雙輸出(其中一路可以選擇有字符疊加和無字符疊加)，斷電時能夠保證有一路正常輸出視頻信號。並使用專用計時電路來計時，斷電後能恢復計時，克服現有技術的不足。
本實用新型的目的是這樣實現的包括視頻輸入模塊、輸出模塊、字符疊加模塊、時鐘模塊、通信模塊、控制模塊電路組成其中輸入模塊電路包括75歐姆輸入阻抗匹配電路及過壓保護電路；視頻輸出模塊電路由專用視頻通道晶片組成，且設有兩路或多路75歐姆的視頻輸出；控制模塊電路由微處理器構成，所述字符疊加模塊主要由視頻字符疊加晶片構成，字符疊加模塊包括視頻輸入端連接輸入跟隨電路和行同步分離電路，從行同步分離電路連接視頻字符疊加晶片，同步電路由同步晶片構成，另設有滿屏字符點陣存儲器與視頻字符疊加晶片連接，視頻字符疊加晶片的輸出端通過視頻通道晶片構成的通道開關並連接輸出驅動電路後至視頻輸出滿屏顯示，其特徵是另設有全字符存儲模塊、全字符存儲模塊由大容量FLASH存儲器構成；並連接微處理器的輸入埠。
本實用新型的改進還包括微處理器另連接精確時鐘電路。
本實用新型的特點是採用專用模塊使裝置的信息流速度更高，可以達到19200bps波特率。是現有裝置的二倍。單輸入、雙輸出(其中一路可以選擇有字符疊加和無字符疊加)，斷電時能夠保證有一路正常輸出視頻信號。視頻字符疊加模塊，由MCS51系列CPU、字符點陣發生器、字符明暗調節、陰影深淺調節、陰影發生器、模擬開關。該模塊可以提供全屏15行16列字符顯示，提供4種字符大小，字符有8級灰度或者8種色彩顯示，字符有4種勾邊方式，可以選擇顯示原始圖像或者隱藏原始圖像字符寬度和字符陰影可以通過外接電位器調節，採用I2C總線控制，5V單電源供電。疊加模塊則是VDM設備的核心，將該設備接入到閉路電視系統中，並隨時從計算機管理系統中接收收費情況的數據，動態地插入到帶有車輛圖像的視頻畫面中，這樣，車型、車況、收費情況、操作員工號、車道等信息在監控系統中就一目了然；隨著收費操作員的按鍵操作動態刷新，便完成了計算機管理系統中的數據與視頻監控系統中的視頻的結合，從而達到了監督檢查的需要。
本實用新型能夠同時顯示字母、數字以及GB2312全漢字和時間等信息，具有結構簡便、功能可靠靈活、成本低廉等優點，可以廣泛應用於各種電視監控系統中。本實用新型根據計算機發出的命令在輸入視頻圖像上疊加字符數據信息，並有選擇地設置一塊矩形透明陰影，滿足高速公路收費系統要求，擴大並完善收費站系統信息顯示，形成一種良好的收費站監督核查機制。
以下結合附圖並通過實施例對本實用新型作進一步說明

圖1為本實用新型的結構框圖圖2為本實用新型字符疊加模塊框圖圖3為本實用新型VDM功能框圖圖4為本實用新型漢字存儲模塊電路圖圖5為本實用新型圖2中字符點陣發生器電路圖圖6為本實用新型時鐘晶片結構圖圖7為本實用新型視頻通道模擬開關電路圖圖8為本實用新型MCU和抗幹擾電路圖。
具體實施方式
本實用新型將視頻疊加技術應用於高速公路和橋梁的監控、收費計算機管理系統中。數字視頻裝置主要是針對智能交通系統(1T5)設計的，基於ITS的通信協議，要保證疊加信息在高亮度背景條件下清晰可見，保證設備在公路現場惡劣的工作環境下長期穩定可靠地運行。主要包括如下電路，圖1-圖8，並參見附圖圖1所示的框圖中，採用MC52單片機控制技術及RS232計算機通信電路，RS485亦可。該電路使設備可以與計算機的COM埠直接進行數據通信，便於實現人機互動，根據需要完成多種功能。字符疊加模塊完成視頻輸入與字符疊加，疊加信息與疊加時機由計算機控制。單片機採用華幫公司的W78E516B，利用單片機的串行口和串行通信功能、實現與計算機R232口通信功能，從計算機接收控制命令，控制字符疊加功能的實現。單片機在33M的頻率下工作，運算能力強，內部有三個定時器，兩個地址指針，20K的內部程序存儲器。採用外部Watchdog(如圖解所示的X25045)，如果在16384個機器周期沒有對Watchdog復位的話，單片機會自動給RESET腳置高電位的方式強行復位。這樣就實現了程序在意外情況下的自我恢復功能，軟體設計時考慮了意外斷電的情況，在重新上電後可以恢復到上次的設定狀況。軟體提供了二次開發的接口，提供了一系列通訊命令，用戶可以動態載入所存儲的字符，顯示的字符不僅限於漢字和字母，任何符合大小(24*24)的點陣圖像均可以顯示。
由圖可見，來自攝像機的原始視頻和來自計算機的字符信息，經VDM設備處理後，輸出圖象即為疊加了字符信息的視頻信號。每一個VDM設備內部有兩塊完全一樣且互相獨立的電路板；每一塊板子都有一個視頻輸入埠，兩個視頻輸出埠，因此，整個VDM設備有兩個視頻輸入端，四個視頻輸出端。由於原理完全相同，僅取一塊電路板作為研究對象，展開分析討論。
如圖1所示，VDM設備大致可以劃分為輸入模塊、輸出模塊、全字符存儲模塊、字符疊加模塊、時鐘模塊、通信模塊、控制模塊等部分。其中輸入模塊主要是實現75歐姆輸入阻抗匹配及過壓保護；輸出模塊則專用晶片組成，可以驅動兩路75歐姆的視頻輸出；通信模塊採用ICL232集成晶片實現邏輯電平的轉換，可通過串行口直接與計算機進行通信(也可以用285串行接口)；控制模塊主要是單片機，通過它實現對整個系統的控制功能；硬體看門狗採用X25045可編程監控器件，以提高系統的抗幹擾、抗死機性能；而字符疊加模塊則是VDM設備的核心。下面根據VDM設備的框圖，依次分析各模塊的工作原理。
圖2中同步提取圖中，為了滿足陰影和字符定位的準確性，需要提取視頻信號中的場同步和行同步。同步提取部分具體電路如圖6所示。它採用同步分離晶片LM1881，從視頻信號中把行同步和場同步分離出來提供給單片機和字符晶片。
圖3中VDM採用了基於ITS的通信協議。在智能交通系統ITS中，VDM需要顯示車道、車型、車情、入口、工號等信息，基於ITS的通信協議規定顯示命令為8個字節，其中第1個字節為0BBH，用於通信同步，車道、車型、入口、車情各佔用1個字節，工號佔用3個字節。這樣，既緊密結合了ITS中的應用，又能僅僅通過收發8位元組就可以顯示兩行漢字，大大節省了串行通信的時間，有利於對高速運動車輛的視頻圖像疊加字符信息後進行快速採集和實時壓縮。
視頻輸入主要是對輸入的視頻信號進行75歐姆輸入阻抗匹配，並且實現隔離以及過壓保護作用。經9014射級跟隨後，視頻信號被傳送給字符疊加模塊。為現有技術。
如圖7所示，視頻通道電路主要是對字符疊加後的視頻信號進行放大、分成兩路，分別驅動兩路75歐姆的視頻輸出(1Vp·p)。要求阻抗匹配。
圖4中漢字存儲模塊採用AT27C020。
圖6中時鐘晶片採用DS12887A。
其它電路在電路圖均給出。
權利要求1.路、橋收費系統中的集成數字視頻混合裝置，包括視頻輸入模塊、輸出模塊、字符疊加模塊、時鐘模塊、通信模塊、控制模塊電路組成其中輸入模塊電路包括75歐姆輸入阻抗匹配電路及過壓保護電路；視頻輸出模塊電路由專用視頻通道晶片組成，且設有兩路或多路75歐姆的視頻輸出；控制模塊電路由微處理器構成，所述字符疊加模塊主要由視頻字符疊加晶片構成，字符疊加模塊包括視頻輸入端連接輸入跟隨電路和行同步分離電路，從行同步分離電路連接視頻字符疊加晶片，同步電路由同步晶片構成，另設有滿屏字符點陣存儲器與視頻字符疊加晶片連接，視頻字符疊加晶片的輸出端通過視頻通道晶片構成的通道開關並連接輸出驅動電路後至視頻輸出滿屏顯示，其特徵是另設有全字符存儲模塊、全字符存儲模塊由大容量FLASH存儲器構成；並連接微處理器的輸入埠。
2.如權利要求1所述的路、橋收費系統中的集成數字視頻混合裝置，其特徵是微處理器另連接精確時鐘電路。
專利摘要路、橋收費系統中的集成數字視頻混合裝置，包括視頻輸入模塊、輸出模塊、字符疊加模塊、時鐘模塊、通信模塊、控制模塊電路組成控制模塊電路由微處理器構成，所述字符疊加模塊主要由視頻字符疊加晶片構成，字符疊加模塊包括視頻輸入端連接輸入跟隨電路和行同步分離電路，視頻字符疊加晶片的輸出端通過視頻通道晶片構成的通道開關並連接輸出驅動電路後至視頻輸出滿屏顯示，另設有全字符存儲模塊、全字符存儲模塊由大容量FLASH存儲器構成；並連接微處理器的輸入埠。本實用新型能夠同時顯示字母、數字以及GB2312全漢字和時間等信息，具有結構簡便、功能可靠靈活、成本低廉等優點，可以廣泛應用於各種電視監控系統中。
文檔編號G07B15/06GK2699602SQ20042002730
公開日2005年5月11日 申請日期2004年5月25日 優先權日2004年5月25日
發明者袁傑, 沈慶宏, 王傑, 王鵬 申請人:南京金曉電子信息有限公司