视频监视系统中字符叠加技术的应用

王丽博+苏振恒+王晓侃

摘要视频显示的广泛应用带动了OSD（On Screen Display）字符叠加技术的发展，OSD技术解决了视频系统中查看各种数据信息的问题。本文设计了一款视频监视系统，可将字符信息显示于屏幕，具有显示字符稳定、可靠性高、实用性强等优点，方便用户获取信息。

关键词视频监视字符叠加技术

0引言

随着视频监视、安防系统在日常生活中的推广应用，为获得拍摄视频图像的时间及其他附加信息显得尤为重要。为此本文设计了一款实用字符叠加系统，既方便使用者执行任务时查询信息，又为事后判读及数据处理提供参考依据。本文采用字符叠加专用芯片，实现在视频图像上叠加图形、汉字及字符，建立友好的人机交互界面。

1字符叠加方案设计

OSD是在视频信号中加入附加信息（如字符、时间、图形等），并使这两种不同的信号叠加后在同一画面中显示出来。字符叠加有3种设计方案＼[1＼]：

（1）搭建字符叠加系统的行场分离、显示内存和时钟电路等，该方案电路设计结构复杂，稳定性差；

（2）使用可编程器进行设计，该方案成本高，编程复杂；

（3）使用视频字符叠加专用芯片，无需将字符和视频信号混合起来进行编解码，极大地简化了芯片的逻辑功能，电路简单，系统结构紧凑有效，成本低。

基于以上特点，本文采用方案3，基于字符叠加专用芯片MAX7456的视频字符叠加方案。

字符叠加原理是在控制单元控制下，读取字符存储器中的字符信号，并将其转换成视频显示的格式，并与输入的原视频信号综合在一起，按照字符显示指定位置在监视器上显示出来＼[2＼]。字符叠加系统框图如图1所示：

叠加芯片MAX7456接收控制单元发出的叠加命令，把所要显示的字符信息叠加到视频信号中。字符叠加芯片中默认存储了256个字符，因大多是日文和英文字母，所以在设计过程中，依据需要在字符存储器中修改了一些用不到的字符，重新添加了一些常用的中文点阵字符。

字符叠加单元的特点：

● 256个用户定义字符或图形存储于EEPROM；

● 字符大小为18×12像素；

● 通过SPI接口，用户可对字符、图形进行在线编程；

● 字符可闪烁、反色和背景控制；

● 最多显示16行×30列字符；

● 兼容NTSC制式和PAL制式。

2.1字符位置的确定＼[3，4＼]

在屏幕上叠加字符实际上是把相应的像素叠加到指定的位置，显示存储器（SRAM）地址对应于监视器的固定位置。字符存储器（NVM）预装了256个字符或图形，用户通过SPI串口设置字符存储器中的内容。如图2所示，汉字“录”的数据信息由18×12个点阵组成，字符信息由16进制数据表示，存储于NVM。

显示存储器存储了480个字符地址，这些地址指向存储在字符存储器中的字符。字符存储器中共256行，每一行（54字节）包含一个字符的信息。字符的每个像素点由三种状态（白色、黑色、透明）的2bit数据表示，像素定义（00 黑，01白，10透明）。读取一个字符的像素时，先将字符的像素数据读入RAM，再从RAM将所需的像素数据读至SPI端口。

以下是显示字符的部分软件程序：

void display（uint DMAddr ， uchar CAAddr ， uchar CAAttribute ）

{

/*****向显示存储器写地址字节******/

writeReg（ 0x05， DMAddr/256 ）；

writeReg（ 0x06， DMAddr%256 ）； //写入字符显示地址

writeReg（ 0x07， CAAddr ）；

/*****向显示存储器写字符属性字节*/

writeReg（0x05， （DMADDR/256）|0x02）；

writeReg（ 0x06， DMAddr%256 ）；

writeReg（ 0x07， CAAttribute ）； //写入属性

}

2.2字符叠加的电路设计图2字符存储器中字符数据信息图3视频叠加电路字符叠加电路原理图如图3所示，字符叠加芯片MAX7456执行控制单元发出的命令，进行字符叠加，信号经隔离缓冲处理后输出。字符叠加电路把有关信息以字符或图标的形式叠加到视频图像上，方便使用者实时了解现场状态，获取有用信息。

3系统调试

使用Visual C++编写测试管理软件对系统进行调试，状态参数实时数据显示。经实验证明，达到了预期性能指标，图4为实验调试界面：

图4监视系统调试图采用文中所述设计方案，视频监视系统正常运作，字符叠加信号可靠显示。

4结论

字符叠加单元已成功应用于视频监视系统，该字符叠加系统成本低，电路设计简单，在视频任意位置均可实现字符的叠加。系统可依据需求进行字符信息增减修改，灵活性强。字符叠加技术在视频监视系统中的应用，方便使用者实时准确了解扫描信息，且便于回放时查看相关数据资料。该视频监视系统可应用于军事、航海、日常生活等各种视频监视系统中。

参考文献：

＼[1＼]杨阳，项力领，胡智慧.基于双模导航定位模块的视频字符叠加系统＼[J＼].吉林大学学报，2013，31（5）.

＼[2＼]尚海林，邹春勇.一种字符叠加显示电路的实用设计＼[J＼].光学技术，2008，34（12）.

＼[3＼]汪辉，王昌明，宋高顺，等.基于MAX7456的字符叠加系统设计＼[J＼].电子设计工程，2010，18（7）：181-183.

＼[4＼]闫露露，郑恩让.基于IA6459的视频字符叠加系统的设计＼[J＼].电子器件，2014，37（1）.

摘要视频显示的广泛应用带动了OSD（On Screen Display）字符叠加技术的发展，OSD技术解决了视频系统中查看各种数据信息的问题。本文设计了一款视频监视系统，可将字符信息显示于屏幕，具有显示字符稳定、可靠性高、实用性强等优点，方便用户获取信息。

关键词视频监视字符叠加技术

0引言

随着视频监视、安防系统在日常生活中的推广应用，为获得拍摄视频图像的时间及其他附加信息显得尤为重要。为此本文设计了一款实用字符叠加系统，既方便使用者执行任务时查询信息，又为事后判读及数据处理提供参考依据。本文采用字符叠加专用芯片，实现在视频图像上叠加图形、汉字及字符，建立友好的人机交互界面。

1字符叠加方案设计

OSD是在视频信号中加入附加信息（如字符、时间、图形等），并使这两种不同的信号叠加后在同一画面中显示出来。字符叠加有3种设计方案＼[1＼]：

（1）搭建字符叠加系统的行场分离、显示内存和时钟电路等，该方案电路设计结构复杂，稳定性差；

（2）使用可编程器进行设计，该方案成本高，编程复杂；

（3）使用视频字符叠加专用芯片，无需将字符和视频信号混合起来进行编解码，极大地简化了芯片的逻辑功能，电路简单，系统结构紧凑有效，成本低。

基于以上特点，本文采用方案3，基于字符叠加专用芯片MAX7456的视频字符叠加方案。

字符叠加原理是在控制单元控制下，读取字符存储器中的字符信号，并将其转换成视频显示的格式，并与输入的原视频信号综合在一起，按照字符显示指定位置在监视器上显示出来＼[2＼]。字符叠加系统框图如图1所示：

叠加芯片MAX7456接收控制单元发出的叠加命令，把所要显示的字符信息叠加到视频信号中。字符叠加芯片中默认存储了256个字符，因大多是日文和英文字母，所以在设计过程中，依据需要在字符存储器中修改了一些用不到的字符，重新添加了一些常用的中文点阵字符。

字符叠加单元的特点：

● 256个用户定义字符或图形存储于EEPROM；

● 字符大小为18×12像素；

● 通过SPI接口，用户可对字符、图形进行在线编程；

● 字符可闪烁、反色和背景控制；

● 最多显示16行×30列字符；

● 兼容NTSC制式和PAL制式。

2.1字符位置的确定＼[3，4＼]

在屏幕上叠加字符实际上是把相应的像素叠加到指定的位置，显示存储器（SRAM）地址对应于监视器的固定位置。字符存储器（NVM）预装了256个字符或图形，用户通过SPI串口设置字符存储器中的内容。如图2所示，汉字“录”的数据信息由18×12个点阵组成，字符信息由16进制数据表示，存储于NVM。

显示存储器存储了480个字符地址，这些地址指向存储在字符存储器中的字符。字符存储器中共256行，每一行（54字节）包含一个字符的信息。字符的每个像素点由三种状态（白色、黑色、透明）的2bit数据表示，像素定义（00 黑，01白，10透明）。读取一个字符的像素时，先将字符的像素数据读入RAM，再从RAM将所需的像素数据读至SPI端口。

以下是显示字符的部分软件程序：

void display（uint DMAddr ， uchar CAAddr ， uchar CAAttribute ）

{

/*****向显示存储器写地址字节******/

writeReg（ 0x05， DMAddr/256 ）；

writeReg（ 0x06， DMAddr%256 ）； //写入字符显示地址

writeReg（ 0x07， CAAddr ）；

/*****向显示存储器写字符属性字节*/

writeReg（0x05， （DMADDR/256）|0x02）；

writeReg（ 0x06， DMAddr%256 ）；

writeReg（ 0x07， CAAttribute ）； //写入属性

}

2.2字符叠加的电路设计图2字符存储器中字符数据信息图3视频叠加电路字符叠加电路原理图如图3所示，字符叠加芯片MAX7456执行控制单元发出的命令，进行字符叠加，信号经隔离缓冲处理后输出。字符叠加电路把有关信息以字符或图标的形式叠加到视频图像上，方便使用者实时了解现场状态，获取有用信息。

3系统调试

使用Visual C++编写测试管理软件对系统进行调试，状态参数实时数据显示。经实验证明，达到了预期性能指标，图4为实验调试界面：

图4监视系统调试图采用文中所述设计方案，视频监视系统正常运作，字符叠加信号可靠显示。

4结论

字符叠加单元已成功应用于视频监视系统，该字符叠加系统成本低，电路设计简单，在视频任意位置均可实现字符的叠加。系统可依据需求进行字符信息增减修改，灵活性强。字符叠加技术在视频监视系统中的应用，方便使用者实时准确了解扫描信息，且便于回放时查看相关数据资料。该视频监视系统可应用于军事、航海、日常生活等各种视频监视系统中。

参考文献：

＼[1＼]杨阳，项力领，胡智慧.基于双模导航定位模块的视频字符叠加系统＼[J＼].吉林大学学报，2013，31（5）.

＼[2＼]尚海林，邹春勇.一种字符叠加显示电路的实用设计＼[J＼].光学技术，2008，34（12）.

＼[3＼]汪辉，王昌明，宋高顺，等.基于MAX7456的字符叠加系统设计＼[J＼].电子设计工程，2010，18（7）：181-183.

＼[4＼]闫露露，郑恩让.基于IA6459的视频字符叠加系统的设计＼[J＼].电子器件，2014，37（1）.

摘要视频显示的广泛应用带动了OSD（On Screen Display）字符叠加技术的发展，OSD技术解决了视频系统中查看各种数据信息的问题。本文设计了一款视频监视系统，可将字符信息显示于屏幕，具有显示字符稳定、可靠性高、实用性强等优点，方便用户获取信息。

关键词视频监视字符叠加技术

0引言

随着视频监视、安防系统在日常生活中的推广应用，为获得拍摄视频图像的时间及其他附加信息显得尤为重要。为此本文设计了一款实用字符叠加系统，既方便使用者执行任务时查询信息，又为事后判读及数据处理提供参考依据。本文采用字符叠加专用芯片，实现在视频图像上叠加图形、汉字及字符，建立友好的人机交互界面。

1字符叠加方案设计

OSD是在视频信号中加入附加信息（如字符、时间、图形等），并使这两种不同的信号叠加后在同一画面中显示出来。字符叠加有3种设计方案＼[1＼]：

（1）搭建字符叠加系统的行场分离、显示内存和时钟电路等，该方案电路设计结构复杂，稳定性差；

（2）使用可编程器进行设计，该方案成本高，编程复杂；

（3）使用视频字符叠加专用芯片，无需将字符和视频信号混合起来进行编解码，极大地简化了芯片的逻辑功能，电路简单，系统结构紧凑有效，成本低。

基于以上特点，本文采用方案3，基于字符叠加专用芯片MAX7456的视频字符叠加方案。

字符叠加原理是在控制单元控制下，读取字符存储器中的字符信号，并将其转换成视频显示的格式，并与输入的原视频信号综合在一起，按照字符显示指定位置在监视器上显示出来＼[2＼]。字符叠加系统框图如图1所示：

叠加芯片MAX7456接收控制单元发出的叠加命令，把所要显示的字符信息叠加到视频信号中。字符叠加芯片中默认存储了256个字符，因大多是日文和英文字母，所以在设计过程中，依据需要在字符存储器中修改了一些用不到的字符，重新添加了一些常用的中文点阵字符。

字符叠加单元的特点：

● 256个用户定义字符或图形存储于EEPROM；

● 字符大小为18×12像素；

● 通过SPI接口，用户可对字符、图形进行在线编程；

● 字符可闪烁、反色和背景控制；

● 最多显示16行×30列字符；

● 兼容NTSC制式和PAL制式。

2.1字符位置的确定＼[3，4＼]

在屏幕上叠加字符实际上是把相应的像素叠加到指定的位置，显示存储器（SRAM）地址对应于监视器的固定位置。字符存储器（NVM）预装了256个字符或图形，用户通过SPI串口设置字符存储器中的内容。如图2所示，汉字“录”的数据信息由18×12个点阵组成，字符信息由16进制数据表示，存储于NVM。

显示存储器存储了480个字符地址，这些地址指向存储在字符存储器中的字符。字符存储器中共256行，每一行（54字节）包含一个字符的信息。字符的每个像素点由三种状态（白色、黑色、透明）的2bit数据表示，像素定义（00 黑，01白，10透明）。读取一个字符的像素时，先将字符的像素数据读入RAM，再从RAM将所需的像素数据读至SPI端口。

以下是显示字符的部分软件程序：

void display（uint DMAddr ， uchar CAAddr ， uchar CAAttribute ）

{

/*****向显示存储器写地址字节******/

writeReg（ 0x05， DMAddr/256 ）；

writeReg（ 0x06， DMAddr%256 ）； //写入字符显示地址

writeReg（ 0x07， CAAddr ）；

/*****向显示存储器写字符属性字节*/

writeReg（0x05， （DMADDR/256）|0x02）；

writeReg（ 0x06， DMAddr%256 ）；

writeReg（ 0x07， CAAttribute ）； //写入属性

}

2.2字符叠加的电路设计图2字符存储器中字符数据信息图3视频叠加电路字符叠加电路原理图如图3所示，字符叠加芯片MAX7456执行控制单元发出的命令，进行字符叠加，信号经隔离缓冲处理后输出。字符叠加电路把有关信息以字符或图标的形式叠加到视频图像上，方便使用者实时了解现场状态，获取有用信息。

3系统调试

使用Visual C++编写测试管理软件对系统进行调试，状态参数实时数据显示。经实验证明，达到了预期性能指标，图4为实验调试界面：

图4监视系统调试图采用文中所述设计方案，视频监视系统正常运作，字符叠加信号可靠显示。

4结论

字符叠加单元已成功应用于视频监视系统，该字符叠加系统成本低，电路设计简单，在视频任意位置均可实现字符的叠加。系统可依据需求进行字符信息增减修改，灵活性强。字符叠加技术在视频监视系统中的应用，方便使用者实时准确了解扫描信息，且便于回放时查看相关数据资料。该视频监视系统可应用于军事、航海、日常生活等各种视频监视系统中。

参考文献：

＼[1＼]杨阳，项力领，胡智慧.基于双模导航定位模块的视频字符叠加系统＼[J＼].吉林大学学报，2013，31（5）.

＼[2＼]尚海林，邹春勇.一种字符叠加显示电路的实用设计＼[J＼].光学技术，2008，34（12）.

＼[3＼]汪辉，王昌明，宋高顺，等.基于MAX7456的字符叠加系统设计＼[J＼].电子设计工程，2010，18（7）：181-183.

＼[4＼]闫露露，郑恩让.基于IA6459的视频字符叠加系统的设计＼[J＼].电子器件，2014，37（1）.