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摘要：设计了一种基于DVI接口的高速图像采集控制系统。该系统能够稳定采集Camlink接口的高速CCD传输的数字信号，并能提供一路DVI接口高清显示和一路PAL制式复合视频。系统可与上位机通过CAN总线实现数据交互，并提供数字视频信号给压缩存储单元和图像处理单元。系统硬件结构简单，工作稳定可靠，能够广泛应用于图像处理领域。
关键词：DVI；Camlink；图像处理；PAL
引言
带有DVI接口的显示器和显卡越来越普及，DVI(Digital Visual Interface)是1999年由Silicon Image、Intel、Compaq、IBM、HP、NEC、Fujitsu等公司共同组成的DDWG(Digital Display Working Group，数字显示工作组)推出的接口标准。
和传统的VGA信号相比，采用DVI信号的液晶显示器不存在相位问题，不会引起像素抖动和相邻像素间的干扰。另外，采用DVI信号后，显示器不会造成几何失真，大大提高了画面的质量。而在图像处理领域，从采集到压缩、存储、显示，不断提高的跟踪测量参数对视频信号提出了越来越高的速度要求。高帧频CCD相机、大容量固态硬盘、高速DSP越来越多地应用于工程实践中。可以预见，高速视频信号采集和高质量图像叠加显示在实践中的有机结合，将会在图像处理领域发挥越来越重要的作用。
本文设计了一种基于DVI接口的图像总线控制系统，该系统将高速视频信号采集后通过DVI接口进行视频叠加处理，从而实现了采集信号的高清显示。除此以外，也提供了高速数字信号的PAL模拟转换功能和高速数字信号的压缩、处理、存储、传输功能，能够满足图像处理领域的多种需求。
1 系统设计
系统由视频数据接口、CAN总线通信模块、PAL模块等组成。硬件电路主要器件包括FPGA芯片系列EP3C120F780C7、DVI接口模块、单片机C8051F500、视频编码器SAA7128等。系统结构框图如图1所示。
系统的控制模块接收高速摄像机采集的数字视频信号后进行图像处理，可与上位机显卡DVI输入信号进行叠加后，通过DVI通道进行高清显示。同时，系统提供了一路PAL电视通道，可将高速数字信号转换为模拟PAL制式信号给TV监视器进行图像监控。该系统还可以将视频信号通过总线通道传递给压缩存储设备进行视频压缩存储和图像处理。系统能通过CAN总线与上位机进行数据通信，给上位机传递相关处理参数，并从上位机得到相关指令。
2 视频数据接口
系统采用Camlink接口的CCD，基于Camlink接口的CCD传输速度快，分辨率高，色彩和灰度变化丰富。Camlink技术是美国国家半导体公司提出的一种新型数字相机接口技术，具有数据传输速度快、通信和控制功能强、接口方便等特点。该技术在高灵敏度、高分辨率的相机设计中得到广泛应用。
系统为高速CCD采集的视频信号提供全数字通道。高速CCD通过编解码后将数字视频信号传递给EP3C120F780C7，EP3C120F780C7将高速视频信号传递给图像处理单元进行图像处理；也可将高速视频信号传递给专用压缩存储单元进行视频压缩存储，以供处理平台进行事后处理。
3 DVI接口模块
DVI是以Silicon Image公司的PanalLink接口技术为基础，以TMDS(Transition Minimized Differential Signaling，最小化传输差分信号)电子协议作为基本电气连接。TMDS是一种接口微分信号机制，可以将像素数据编码，并通过串行连接传递。显卡产生的数字信号由发送器按照TMDS协议编码后，通过TMDS通道发送给接收器，经过解码送给数字显示设备。
系统设计的DVI接口模块包括一个传送器和一个接收器。传送器是信号的来源，本系统采用的是TI公司的TFP410，它可以将数字信号转换为DVI接口差分信号。而接收器则选用TI公司的TFP401，它可以接收DVI的差分信号，将其解码并传递到数字显示电路中。外部视频流通过FPGA与TFP401编码的DVI信号进行叠加，叠加后的数字信号通过TFP410解码后送给DVI显示器显示。DVI接口模块结构框图如图2所示。
DVI数字信号传输有单连接和双连接两种方式。采用单连接时，其传输速率可达4．9 Gbps，双连接则可达9．9 Gbps。系统采用的是单连接方式。 |
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