基于MB90092型专用字符叠加电路的视频监控系统的设计与实现
1 引言
随着监控现场的扩展和探头数量增多,在监控端的图像显示系统中,经常需要接收外部数据并把相关的信息实时地连同图像显示在监控屏幕上,以便使用人员知道该图像信息以何种方式来自何处及与之相关的信息,时间,地区徽标,实时数据显示在屏幕上。但是对于监控人员而言,监控端遭到攻击是一个值得担心的问题,因此,改善技术方案和增强安全性是对目前状况提出的一种迫切要求。监控人员希望所看到的是得到验证的真实图像,无论时间、环境、探头位置、角度和焦距都必须得到保证。在远程监控场合,有关重要部门的监控者往往对于接收图像的实时性和真实性不完全放心,尤其是如果对高科技对象实时监控,那么,当监控者因故临时离开监控台一段时间后,由于不知道被监控方是否对监控系统进行了攻击,故而往往有确认探头工作正常和所见图像真实性的要求。
笔者引入对抗的概念设计了一种具备安全性保障的视频监控系统。该系统使用了在屏幕上叠加动态伪随机符号的方法防止系统在运行时监控头被拆卸。一旦线路被拆动,主监控端给出的确认标识将不再显示,从而检测出被监控方高科技人员随意拆动监控头系统的行为,有效防止了因信号传输线路被随意改动而导致伪图像的引入,本系统能在一些要求高且监控背景不具有环境特征的特殊场合应用,例如在背景为蓝天、白墙和旷野等特殊场合及一些重要部门。
2 图像叠加的原理及设计思路
为了达到图像叠加的目的,必须先了解图像传送的原理,目前电路技术中采用顺序（轮流）传送像素的方法。在发送端按照各个像素的行列位置逐个发送到接收端,在接收端的显示屏幕上,各个像素也是一个一个显现的。所以,如果想在接收端得到预期的影像,发送端与接收端必须同步。所谓叠加,就是保证经视频信号提取电路分理出的行和场信号与所需叠加的图像信号符合同步要求的条件下,在视频信号相应的位置叠加图标信号的电平。
为了防止被监控对象私自改动线路和引入虚假图像来迷惑监控者,本设计引入了对抗的思路：一是设计的监控头附加电路采用伪随机序列编码显示各种类型的图形或字符,而远程监控中心也采用与之相对应的伪随机序列编码来检测各种类型的图形或字符,由于各探头所使用的编码均不相同,所以可防止非法调换监控头。二是采用硬件视频信号检测电路,能检测出在运行过程中传输线路与监控头设备可能发生的分离现象,从而采取相应措施。
3 系统设计
本文介绍的图像叠加应用系统采用了3块主要电路：89c52型单片机、mb90092型专用字符叠加电路和la7806型同步分离器。其中,mb90092对模拟视频输入信号进行字符及图形叠加并产生混合信号,89c52处理待显字符图标及报警;la7806实现行信号和场信号的分离。
3.1 硬件电路的设计及模块
本视频图像叠加系统探头部分附加的硬件结构如图1所示。其主要工作原理是89c52按照控制要求向mb90092发送控制命令,如显示控制和vram写地址控制等,而探头发出的视频信号经la7806分离出行和场同步信号后与原视频信号一同输入mb90092;mb90092根据单片机的指令读取字库mbm29f040中的字符并将图像信号、叠加字符、符合消隐脉冲及复合同步脉冲按一定比例混合在一起,送出视频输出信号。由于线路被拆断会导致视频输入/输出信号的中断,所以单片机还通过检测la7806,其是否有场同步来判断视频输入信号的有无,通过输出视频信号检测电路来判断视频输出信号的有无。对于异常情况,89c52将收到中断请求,随后向mb90092发出停止显示字符命令,以便向中央监控室报警。
3.1.1 视频箝位电路
视频箝位电路是视频输入信号预处理模块。mb90092接收的复合视频信号电平是2vp－p,而且需要有1v的直流偏置。因此,需要对摄像头输出的1vp－p视频信号电平进行箝位和放大。放大电路采用max457型视频放大器,放大倍数为2。该电路选择导通压降相同二极管和三极管,通过调节
