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OSD技術(shù)在ATM數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘要：介紹了一種用于ATM自動(dòng)提款機(jī)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā)，在系統(tǒng)的前、后端分別實(shí)現(xiàn)了OSD功能。前端疊加的OSD信息作為圖像的說明和補(bǔ)充，并且隨視頻流傳輸和存儲(chǔ)；后端疊加的OSD提供了友好的用戶界面，不影響圖像的完整性。隨著銀行客戶終端ATM自動(dòng)提未機(jī)的推廣使用，其安全防范工作顯得越來越重要，難度也越來越大。因此，針對(duì)ATM的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)常常采用在屏顯示（On Screen Display,OSD）技術(shù)實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面。在屏顯示技術(shù)就是在圖像上疊加文字，使顯示屏幕為用戶提供更多的附加信息。在ATM監(jiān)控中，銀行對(duì)OSD功能有著特殊的要求：
（1）將ATM機(jī)號(hào)、時(shí)間、日期、卡號(hào)、數(shù)據(jù)疊加在所錄視頻圖像上，并且要在每個(gè)畫面上疊加上鏡頭的地信息。這些信息疊加以后就成為圖像的一部分，作為視頻圖像的說明，便于進(jìn)行監(jiān)控和查詢。
（2）在回放或者監(jiān)控時(shí)要提供友好的用戶菜單，用來進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)置和查詢等操作。這些菜單信息只是給用戶提供交互的信息，不破壞圖像的完整性，
并且不隨圖像數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)。
本文針對(duì)ATM監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)OSD功能的要求，在自行設(shè)計(jì)的一款A(yù)TM監(jiān)控設(shè)備中用不同的方法實(shí)現(xiàn)了兩種OSD功能。所采用的方法經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，具有普遍意義，也可以推廣到其它的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中。
1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介
本監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)基于嵌入式CPU和新型MPEC-4硬件編、解碼芯片的系統(tǒng)，提供兩路視頻輸入。為了節(jié)約成本，兩路視頻信號(hào)復(fù)合成畫中畫進(jìn)行壓縮編碼，由嵌入式CPU從PCI接口對(duì)壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸。其輸出端提供實(shí)時(shí)的視頻輸出和畫中畫回放數(shù)據(jù)輸出。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
視頻A/D轉(zhuǎn)換器選用PHILIPS公司的SAA7113H，通過I2C總線進(jìn)行寄存器管理，輸出標(biāo)準(zhǔn)ITU656接口數(shù)據(jù)。
畫面分割芯片選用A.LOGICS公司的AM-204M五畫面分割器，通過對(duì)其寄存器的編程實(shí)現(xiàn)兩路視頻信號(hào)的畫中畫疊加。在實(shí)際應(yīng)用中，主畫面監(jiān)控整個(gè)提款機(jī)終端，子畫面監(jiān)控出鈔口。這款芯片還具有OSD功能，用它可實(shí)現(xiàn)圖像附加信息的疊加。
模擬開關(guān)用來選擇視頻是輸出壓縮前的實(shí)時(shí)視頻還是回放錄像文件的視頻，用兩片F(xiàn)AIRCHILD公司的74LVT16245總線驅(qū)動(dòng)芯片來實(shí)現(xiàn)這部分功能。一片接壓縮編碼前的數(shù)據(jù)，另一片接回放的視頻數(shù)據(jù)，兩片芯片的輸出接在一起送到D/A芯片去實(shí)現(xiàn)視頻的顯示。單片機(jī)控制74LVT16245的使能端，根據(jù)需要讓其中一片74LT16245輸出視頻數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)輸出視頻的選擇。這樣，通過對(duì)單片機(jī)編程，就可以控制在監(jiān)視器上輸出實(shí)時(shí)視頻還是回放錄像文件的視頻。
視頻D/A轉(zhuǎn)換器選用PHILIPS公司的SAA7121，通過I2C總線進(jìn)行寄存器管理、輸入ITU656接口數(shù)據(jù)、輸出模擬視頻。
要想使OSD疊加的信息能作為圖像的一部分，即圖像的附加信息（如日期等）存儲(chǔ)到文件中，必須將信息疊是模擬視頻輸入端，將信息直接和模擬視頻疊加后再進(jìn)行A/D視頻轉(zhuǎn)換。另一個(gè)是在畫面分割器后端的數(shù)字視頻上疊加信息。這兩種方法要用到不同的OSD芯片，雖然效果較好，但增加了設(shè)備的成本和電路板的尺寸。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，選用了一款帶有OSD功能的畫面分割芯片AM-204M，直接在畫面分割芯片中疊加字符信息，較好地解決了這個(gè)問題。
要實(shí)現(xiàn)作為用戶操作界面信息的OSD信息的疊加，這里把這部分OSD功能加在視頻D/A芯片的復(fù)合視頻廣播信號(hào)（CVBS）的輸出上。這部分OSD功能提供信息給用戶，不破壞圖像數(shù)據(jù)的完整性。由于菜單所需要的信息較多，并且本系統(tǒng)主要是針對(duì)國(guó)內(nèi)用戶，要求用漢字菜單，所以選用的OSD芯但要提供漢字信息，而且要有足夠的漢字庫(kù)。事實(shí)上目前市場(chǎng)上大多數(shù)的OSD芯片都只能提供簡(jiǎn)單的字符信息疊加。通過綜合的比較，最終選用了FUJISU公司的MB90092芯片。
這里采用單片機(jī)AT89C55WD控制畫面分割芯片和MB90092芯片實(shí)現(xiàn)OSD疊加。所需要的時(shí)間信息由單片機(jī)通過時(shí)鐘芯片獲得，ATM的機(jī)號(hào)和卡號(hào)從單片機(jī)的串行口獲得。用戶通過接口菜單的一些設(shè)置信息，完成單片機(jī)與嵌入式CPU的通信。單片機(jī)和兩個(gè)用作OSD的芯片的連接如圖2所示。
2 用畫面分割芯片實(shí)現(xiàn)OSD字符的疊加
OSD字符的疊加由A.LOGIC公司的畫面分割芯片AM-204M實(shí)現(xiàn)。AM-204M有較強(qiáng)的OSD功能，可實(shí)現(xiàn)字符OSD和位圖OSD功能。實(shí)際上它的OSD功能通過其內(nèi)部的只讀存儲(chǔ)器和隨機(jī)存儲(chǔ)器兩部分完成。只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)了128個(gè)常用的字符，包括字母和標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等，在出廠前一般都已經(jīng)設(shè)定好了。隨機(jī)存儲(chǔ)器中可以存儲(chǔ)64個(gè)字節(jié)，用戶可以編程設(shè)定這部分字符，靈活運(yùn)用這部分存儲(chǔ)器的內(nèi)容可以實(shí)現(xiàn)多種格式的OSD信息。每屏顯示的字符容量最大是34列×22行。字符采用彩色顯示，在一個(gè)屏幕內(nèi)最多可同時(shí)顯示三種顏色。在625線的系統(tǒng)中，字符大小為20×24點(diǎn)陣時(shí)就可以有較好的效果。
2.1 畫面分割芯片主要控制管腳說明
單片機(jī)通過操作畫面分割的HOST接口就可以對(duì)寄存器進(jìn)行管理，以此來實(shí)現(xiàn)OSD功能。面畫分割芯片AM204M主要接口管腳如下：
ADEN：芯片地址使能輸入，下降沿取地址數(shù)據(jù)。
WREN：芯片寫使能輸入，上升沿有效。
RDEN：芯片讀使能輸入，低電平有效。
MDATA[7:0]：并行數(shù)據(jù)口，是單牒同對(duì)AM-204M進(jìn)行讀寫操作的數(shù)據(jù)口。
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