基于MB90092型專(zhuān)用字符疊加電路的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
1 引言
隨著監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的擴(kuò)展和探頭數(shù)量增多,在監(jiān)控端的圖像顯示系統(tǒng)中,經(jīng)常需要接收外部數(shù)據(jù)并把相關(guān)的信息實(shí)時(shí)地連同圖像顯示在監(jiān)控屏幕上,以便使用人員知道該圖像信息以何種方式來(lái)自何處及與之相關(guān)的信息,時(shí)間,地區(qū)徽標(biāo),實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示在屏幕上。但是對(duì)于監(jiān)控人員而言,監(jiān)控端遭到攻擊是一個(gè)值得擔(dān)心的問(wèn)題,因此,改善技術(shù)方案和增強(qiáng)安全性是對(duì)目前狀況提出的一種迫切要求。監(jiān)控人員希望所看到的是得到驗(yàn)證的真實(shí)圖像,無(wú)論時(shí)間、環(huán)境、探頭位置、角度和焦距都必須得到保證。在遠(yuǎn)程監(jiān)控場(chǎng)合,有關(guān)重要部門(mén)的監(jiān)控者往往對(duì)于接收?qǐng)D像的實(shí)時(shí)性和真實(shí)性不完全放心,尤其是如果對(duì)高科技對(duì)象實(shí)時(shí)監(jiān)控,那么,當(dāng)監(jiān)控者因故臨時(shí)離開(kāi)監(jiān)控臺(tái)一段時(shí)間后,由于不知道被監(jiān)控方是否對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了攻擊,故而往往有確認(rèn)探頭工作正常和所見(jiàn)圖像真實(shí)性的要求。
筆者引入對(duì)抗的概念設(shè)計(jì)了一種具備安全性保障的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用了在屏幕上疊加動(dòng)態(tài)偽隨機(jī)符號(hào)的方法防止系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)監(jiān)控頭被拆卸。一旦線(xiàn)路被拆動(dòng),主監(jiān)控端給出的確認(rèn)標(biāo)識(shí)將不再顯示,從而檢測(cè)出被監(jiān)控方高科技人員隨意拆動(dòng)監(jiān)控頭系統(tǒng)的行為,有效防止了因信號(hào)傳輸線(xiàn)路被隨意改動(dòng)而導(dǎo)致偽圖像的引入,本系統(tǒng)能在一些要求高且監(jiān)控背景不具有環(huán)境特征的特殊場(chǎng)合應(yīng)用,例如在背景為藍(lán)天、白墻和曠野等特殊場(chǎng)合及一些重要部門(mén)。
2 圖像疊加的原理及設(shè)計(jì)思路
為了達(dá)到圖像疊加的目的,必須先了解圖像傳送的原理,目前電路技術(shù)中采用順序（輪流）傳送像素的方法。在發(fā)送端按照各個(gè)像素的行列位置逐個(gè)發(fā)送到接收端,在接收端的顯示屏幕上,各個(gè)像素也是一個(gè)一個(gè)顯現(xiàn)的。所以,如果想在接收端得到預(yù)期的影像,發(fā)送端與接收端必須同步。所謂疊加,就是保證經(jīng)視頻信號(hào)提取電路分理出的行和場(chǎng)信號(hào)與所需疊加的圖像信號(hào)符合同步要求的條件下,在視頻信號(hào)相應(yīng)的位置疊加圖標(biāo)信號(hào)的電平。
為了防止被監(jiān)控對(duì)象私自改動(dòng)線(xiàn)路和引入虛假圖像來(lái)迷惑監(jiān)控者,本設(shè)計(jì)引入了對(duì)抗的思路：一是設(shè)計(jì)的監(jiān)控頭附加電路采用偽隨機(jī)序列編碼顯示各種類(lèi)型的圖形或字符,而遠(yuǎn)程監(jiān)控中心也采用與之相對(duì)應(yīng)的偽隨機(jī)序列編碼來(lái)檢測(cè)各種類(lèi)型的圖形或字符,由于各探頭所使用的編碼均不相同,所以可防止非法調(diào)換監(jiān)控頭。二是采用硬件視頻信號(hào)檢測(cè)電路,能檢測(cè)出在運(yùn)行過(guò)程中傳輸線(xiàn)路與監(jiān)控頭設(shè)備可能發(fā)生的分離現(xiàn)象,從而采取相應(yīng)措施。
3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本文介紹的圖像疊加應(yīng)用系統(tǒng)采用了3塊主要電路：89c52型單片機(jī)、mb90092型專(zhuān)用字符疊加電路和la7806型同步分離器。其中,mb90092對(duì)模擬視頻輸入信號(hào)進(jìn)行字符及圖形疊加并產(chǎn)生混合信號(hào),89c52處理待顯字符圖標(biāo)及報(bào)警;la7806實(shí)現(xiàn)行信號(hào)和場(chǎng)信號(hào)的分離。
3.1 硬件電路的設(shè)計(jì)及模塊
本視頻圖像疊加系統(tǒng)探頭部分附加的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。其主要工作原理是89c52按照控制要求向mb90092發(fā)送控制命令,如顯示控制和vram寫(xiě)地址控制等,而探頭發(fā)出的視頻信號(hào)經(jīng)la7806分離出行和場(chǎng)同步信號(hào)后與原視頻信號(hào)一同輸入mb90092;mb90092根據(jù)單片機(jī)的指令讀取字庫(kù)mbm29f040中的字符并將圖像信號(hào)、疊加字符、符合消隱脈沖及復(fù)合同步脈沖按一定比例混合在一起,送出視頻輸出信號(hào)。由于線(xiàn)路被拆斷會(huì)導(dǎo)致視頻輸入/輸出信號(hào)的中斷,所以單片機(jī)還通過(guò)檢測(cè)la7806,其是否有場(chǎng)同步來(lái)判斷視頻輸入信號(hào)的有無(wú),通過(guò)輸出視頻信號(hào)檢測(cè)電路來(lái)判斷視頻輸出信號(hào)的有無(wú)。對(duì)于異常情況,89c52將收到中斷請(qǐng)求,隨后向mb90092發(fā)出停止顯示字符命令,以便向中央監(jiān)控室報(bào)警。
3.1.1 視頻箝位電路
視頻箝位電路是視頻輸入信號(hào)預(yù)處理模塊。mb90092接收的復(fù)合視頻信號(hào)電平是2vp－p,而且需要有1v的直流偏置。因此,需要對(duì)攝像頭輸出的1vp－p視頻信號(hào)電平進(jìn)行箝位和放大。放大電路采用max457型視頻放大器,放大倍數(shù)為2。該電路選擇導(dǎo)通壓降相同二極管和三極管,通過(guò)調(diào)節(jié)
