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OSD技術在ATM數字視頻監控系統中的應用
摘要：介紹了一種用于ATM自動提款機的數字視頻監控系統，從經濟實用的角度出發，在系統的前、后端分別實現了OSD功能。前端疊加的OSD信息作為圖像的說明和補充，并且隨視頻流傳輸和存儲；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自動提未機的推廣使用，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ATM的數字視頻監控系統便應運而生。數字視頻監控系統常常采用在屏顯示（On Screen Display,OSD）技術實現人機界面。在屏顯示技術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監控中，銀行對OSD功能有著特殊的要求：
（1）將ATM機號、時間、日期、卡號、數據疊加在所錄視頻圖像上，并且要在每個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，便于進行監控和查詢。
（2）在回放或者監控時要提供友好的用戶菜單，用來進行系統的設置和查詢等操作。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，
并且不隨圖像數據傳輸和存儲。
本文針對ATM監控系統對OSD功能的要求，在自行設計的一款ATM監控設備中用不同的方法實現了兩種OSD功能。所采用的方法經濟、實用，具有普遍意義，也可以推廣到其它的數字視頻監控系統中。
1 系統簡介
本監控系統是一個基于嵌入式CPU和新型MPEC-4硬件編、解碼芯片的系統，提供兩路視頻輸入。為了節約成本，兩路視頻信號復合成畫中畫進行壓縮編碼，由嵌入式CPU從PCI接口對壓縮數據進行存儲和傳輸。其輸出端提供實時的視頻輸出和畫中畫回放數據輸出。系統硬件結構圖如圖1所示。
視頻A/D轉換器選用PHILIPS公司的SAA7113H，通過I2C總線進行寄存器管理，輸出標準ITU656接口數據。
畫面分割芯片選用A.LOGICS公司的AM-204M五畫面分割器，通過對其寄存器的編程實現兩路視頻信號的畫中畫疊加。在實際應用中，主畫面監控整個提款機終端，子畫面監控出鈔口。這款芯片還具有OSD功能，用它可實現圖像附加信息的疊加。
模擬開關用來選擇視頻是輸出壓縮前的實時視頻還是回放錄像文件的視頻，用兩片FAIRCHILD公司的74LVT16245總線驅動芯片來實現這部分功能。一片接壓縮編碼前的數據，另一片接回放的視頻數據，兩片芯片的輸出接在一起送到D/A芯片去實現視頻的顯示。單片機控制74LVT16245的使能端，根據需要讓其中一片74LT16245輸出視頻數據，實現輸出視頻的選擇。這樣，通過對單片機編程，就可以控制在監視器上輸出實時視頻還是回放錄像文件的視頻。
視頻D/A轉換器選用PHILIPS公司的SAA7121，通過I2C總線進行寄存器管理、輸入ITU656接口數據、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行A/D視頻轉換。另一個是在畫面分割器后端的數字視頻上疊加信息。這兩種方法要用到不同的OSD芯片，雖然效果較好，但增加了設備的成本和電路板的尺寸。在實際的設計中，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，較好地解決了這個問題。
要實現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芯片的復合視頻廣播信號（CVBS）的輸出上。這部分OSD功能提供信息給用戶，不破壞圖像數據的完整性。由于菜單所需要的信息較多，并且本系統主要是針對國內用戶，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。事實上目前市場上大多數的OSD芯片都只能提供簡單的字符信息疊加。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AT89C55WD控制畫面分割芯片和MB90092芯片實現OSD疊加。所需要的時間信息由單片機通過時鐘芯片獲得，ATM的機號和卡號從單片機的串行口獲得。用戶通過接口菜單的一些設置信息，完成單片機與嵌入式CPU的通信。單片機和兩個用作OSD的芯片的連接如圖2所示。
2 用畫面分割芯片實現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實現。AM-204M有較強的OSD功能，可實現字符OSD和位圖OSD功能。實際上它的OSD功能通過其內部的只讀存儲器和隨機存儲器兩部分完成。只讀存儲器存儲了128個常用的字符，包括字母和標點符號等，在出廠前一般都已經設定好了。隨機存儲器中可以存儲64個字節，用戶可以編程設定這部分字符，靈活運用這部分存儲器的內容可以實現多種格式的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，在一個屏幕內最多可同時顯示三種顏色。在625線的系統中，字符大小為20×24點陣時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
單片機通過操作畫面分割的HOST接口就可以對寄存器進行管理，以此來實現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，下降沿取地址數據。
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]：并行數據口，是單牒同對AM-204M進行讀寫操作的數據口。
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