摘 要： 視頻處理的功能是如何從視頻信號中提取有價值的目標信號。介紹了利用電荷耦合器件以及相關(guān)技術(shù)來提高弱信號檢測能力的一種方法。
關(guān)鍵詞： 視頻信號處理 電荷耦合器件 延遲相關(guān)
光電跟蹤系統(tǒng)中的視頻信號主要是從電視攝像機和紅外熱像儀中獲取。視頻處理就是從所獲取的視頻信號中提取高低空和掠海飛行導(dǎo)彈以及各類運動的目標信號，尤其是在目標比較小，背景復(fù)雜的情況下，能夠提取弱小目標信號。在視頻處理中應(yīng)用行相關(guān)技術(shù)，能顯著提高弱信號的檢測能力，從而提高整機的目標識別性能。
1 原理介紹
視頻處理見框圖1。
全電視信號經(jīng)視頻預(yù)處理后延遲一行，去掉噪聲與下一行視頻信號進行比較再相加、相乘或進行其它特殊相關(guān)處理，使所獲取的信號噪聲小，并得到增強和有效放大后輸出。在本設(shè)計中，視頻信號能去掉噪聲的關(guān)鍵是采用了電荷耦合器件CCD－321視頻延遲線，它的電路圖如圖2所示，定時圖如圖3所示。
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它是一種電子可變換模擬延遲線，功能包括延遲和暫存模擬信息，時間相關(guān)和信噪比增強。它由二個455bit的移位寄存器組成，每個有自己的電荷注入端和時鐘端、輸出端。一個64μs的全電視信號可以在14.318MHz采樣頻率下儲存。每個模擬移位寄存器的電荷塊被送到相應(yīng)的輸出放大器，從而獲得連續(xù)輸出波形。該器件信號帶寬5MHz，增益3～6dB，信噪比55～60dB，特別適用于取樣信號處理。
2 電路設(shè)計
2.1 電路結(jié)構(gòu)
電路設(shè)計如圖4所示。視頻預(yù)處理電路包括視頻放大、鉗位、視頻分配等。IC1及外圍元件構(gòu)成振蕩電路，與IC2、IC3、IC4(為移位、整形電路)一起共同完成CCD－32所需的φ1A、φSA定時波形，另一路所需定時波形φ1B、φSB電路與之相同(圖略)。IC5為CCD－32芯片，IC6為乘法電路，IC7為加法電路。經(jīng)視頻預(yù)處理后的視頻信號從兩個電荷輸入端V1A(3腳)、V1B(13腳)輸入，在時鐘脈沖φSA(5腳)、φSB(11腳)的作用下，依賴于V1A和VRA(4腳)(V1B和VRB同)電位差的電荷塊被傳入移位寄存器A、B。4腳與12腳供給直流電壓(圖略)。移位寄存器將各自的電荷塊從注入端轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的輸出放大器。每個寄存器在1～1/2相位方式下操作，其中一個相位(φ1A或φ1B)是一個時鐘，另一個相位V2是一個中間直流電位。相位φ1A和φ1B是完全獨立的，V2對兩個寄存器是共同的直流電壓。
兩個輸出放大器分別將移位寄存器的電荷塊送到相應(yīng)的輸出放大器，每個輸出放大器由三級跟隨器組成。采樣保持晶體管位于第二級和第三級放大器之間，采樣保持晶體管被φRA或φRB處的時鐘采樣，從而獲得如時序圖所示的連續(xù)輸出波形VOA(1腳)和VOB(15腳)，兩路信號經(jīng)BG1、BG2、BG3線路合成整理后送到乘法器或加法器，然后與預(yù)處理過的視頻信號相加或相乘后輸出。輸出信號可供選擇。
2.2 注意事項
·振蕩電路的頻率要穩(wěn)定，CCD－321各腳所需的電壓要保證，尤其是4個定時波形要規(guī)整，幅度不要太高，否則通道的視頻信號合成不理想。
·在減少視頻信號噪聲的同時，還需注意視頻信號的直流傳輸問題。視頻帶寬從“零頻”到6MHz的變化就是信號中接近直流的慢變過程，直流分量丟失后不僅使平均亮度改變，而且信號的動態(tài)范圍加大，致使傳輸通道的動態(tài)范圍增加。因此利用視頻信號固有的消隱電平、單極性變化和固定的行、場周期等特點，將視頻信號的消隱電平鉗制在同一固定電平上，既可以恢復(fù)失去的直流分量，又可以消除信號中的低頻干擾。
·所供電源紋波要小。數(shù)字地線與模擬地線要分別設(shè)置。
總之，行相關(guān)視頻處理電路應(yīng)用在光電跟蹤器中效果較為理想，尤其是在陰雨天，對迎面而飛的弱小目標的提取能力明顯增強。若與數(shù)字去噪電路結(jié)合使用，則效果更為理想。
參考文獻
1 周祖成.電荷耦合器件在信號處理圖像傳感中的應(yīng)用.北京：清華大學出版社，1999