监控与检查系统中的视频解码器基本原理介绍

1表示检测到一个边缘，0表示没有检测到边缘。每个检测到的边缘像素的位置(x,y)可以代入公式1近似算出被隔离物体的中点：

(1)

其中 xn是边缘像素n的x轴位置，yn 是边缘像素n的y轴位置，N是检测到的边缘像素的数量。

一旦物体位置及其边缘已知，我们就可以试着进行跟踪。关键是从图片中正确提取物体，将它的边缘转换成轮廓，然后用来判断物体是否在朝摄像头移动，方法是检查像素距物体中心的平均距离以便判断物体尺寸是否在改变，如公式2所示：

(2)

N是FRAME帧中的边缘像素数量，M是FRAME-1帧中的边缘像素数量。聚焦横轴可以得到公式3：

(3)

当物体朝摄像头移动时(像素从物体中心向外扩展)，这个公式的值是正的。负值意味着物体正在远离摄像头，如图4所示。

图4：移动中物体的帧变化。

请注意，物体必须在摄像头焦距范围内。通过修改算法我们可以主动改变焦距以扫描更大的面积。一旦检测到物体就可以进行分段、处理和跟踪。

随着视频复杂度的增加，跟踪物体将变得更加困难，特别是有纹理的物体以及由于移动速度过快而失去锐度的物体。Jianbo Shi所著的“Good Features to Track”一文介绍了一些跟踪算法。当物体失去锐度时，边缘检测将会失败。在这种情况下使用复数相关技术(如模块匹配)——用来估算运动——或采用Yao Wang、Jörn Ostermann和Ya-Qin Zhang三人合著的“Video Processing and Communications”一书中详细介绍的其它方法仍可以完成跟踪。

由于摄像头提供的是连续的数据流，因此可以通过跟踪物体判断它的加速度和其它参数。然而，必须使用高质量的视频序列才能获得良好的视频分析结果。当通过分析相邻像素检测边缘时，逐行扫描视频要比低质量的隔行PAL或NTSC信号具有更好的分辨率。ADV7401 和ADV7403 视频解码器可以接受各种视频标准，包括逐行模式。这两款器件能够数字化处理高达140MHz的视频信号，并且能够处理标清、增强清晰度和高清分量信号、CVBS和图形。另外，它们还支持非标准视频模式，允许使用不太流行的标准，比如STANAG。灵活的像素输出总线允许处理4:2:2、4:4:4 YcbCr或4:4:4 RGB格式的数据。非标准视频格式可以通过过采样或欠采样达到特定的水平宽度，详见应用笔记 AN-0978, “Component Processor Nonstandard Video Formats”。

图5所示的内置色彩空间转换器(CSC)可以转换彩色空间以满足用户要求(公式4，其中A1… A4，B1… B4，C1… C4都是可调整的CSC参数)。YPrPb或RGB输入信号可以用可配置矩阵转换功能转换成其它格式。例如，将RGB转换成YCbCr允许丢弃色度信息(Cb,Cr)，通过使用单色图片可简化边缘检测。

(4)

图5：单个CSC通道(ADV7403)。

CSC非常有用。当输入为RGB或YCbCr时，色彩信息可以用色彩空间矩阵进行简单的转换。图6给出了类似于YCbCr的YUV色彩空间。

　　图6：产品质量评估中使用的YUV色彩空间可以用来检测(例如)产品是否烧焦或变质了。Y(亮度)是常数。

　　如图6所示，色彩(或YPrPb值)有助于检测产品质量，例如是否烧焦或变质。色彩空间转换在视频处理中以及与使用其它标准的IC连接时都很有必要。ADV7401/ADV7403内置输入多路复用器，可以方便地切换视频源，这个特性在从一条停止的传送带切换到另一条运转中的传送带时非常有用。

　　例子3：调整视频检查中的白平衡和色彩平衡

　　开发一个从图片中提取物体的视频系统需要付出艰苦的努力，因为光线角度或强度的些许变化都会影响检验结果。视频工程师可以使用ADV7401/ADV7403的增益和偏移调整功能来调整亮度与对比度，只需在传送带上增加两条很短的参考条纹(一条暗的，一条亮的)。ADV7401/ADV7403的偏移和增益经调整后得到可比较的值，从而使系统可对光线颜色、角度和强度方面的变化进行补偿。

图7：在可视区域增加小段参考条纹。

用于调整正确白平衡的算法非常简单。首先，取得参考条纹的RGB(或YCbCr)值。然后，为了补偿光线变化，可以通过简单地改变器件的偏移和增益达到与参考值相同的值。这种算法可以用来：

取得暗条纹的RGB(或YCbCr)值

调整偏移以匹配暗条纹的理想RGB(或YCbCr)值

取得亮条纹的RGB(或YCbCr)值

调整增益以匹配亮条纹的理想RGB(或YCbCr)值

为了提高精度，可重复步骤2和步骤4

这个过程在系统开发期间尤其重要，因为它能提供正确的偏移(亮度)和增益(对比度)——即使在光线太强或太弱的时候，如图8所示。偏移和增益寄存器可以通过I2C总线访问，从而能够实现快速自适应。

图8：通过调整偏移和增益来补偿环境光线的变化。

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