專利名稱：一種動態(tài)電腦照相系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字圖象處理領(lǐng)域，它對于瞬態(tài)過程捕捉，動態(tài)圖象壓縮編碼，動態(tài)圖象檢測與跟蹤，各種動態(tài)圖象分析處理，視頻特技處理等領(lǐng)域都有較大的應(yīng)用價值，因而它可被應(yīng)用于國防、工業(yè)、體育、衛(wèi)生、科研等部門。
由于人類70%的信息來自眼睛，所以數(shù)字圖象處理一經(jīng)問世就受到極大歡迎，并得到廣泛應(yīng)用，電腦照相就是其中一例。現(xiàn)在市面上的電腦照相產(chǎn)品有許多，例如中科院自動化所科技嘉公司以及中國大恒公司等都有相應(yīng)產(chǎn)品出售(科技嘉公司的CA-PGP-100電腦人象打印系統(tǒng)以及大恒公司的HZ-PEPS人象打印系統(tǒng))，這些產(chǎn)品的組成基本上如附圖1所示，它們是由黑白攝象機，普通圖象板，微型計算機，圖象監(jiān)視器，圖象打印機組成。其工作原理是來自黑白攝象機的視頻信號由圖象板進行數(shù)字化，經(jīng)數(shù)字化后的圖象信號被分成兩路，一路去往圖象監(jiān)視器進行顯示，另一路進入圖象板上的圖象存儲體進行保存，顧客通過圖象監(jiān)視器來觀看自己的形象，當(dāng)認(rèn)為滿意時可通過計算機截取當(dāng)前存儲體中的圖象，然后再通過打印機輸出成照。該系統(tǒng)所用的圖象板如附圖3所示。盡管這種系統(tǒng)受到人們的歡迎，但是它仍有以下不足之處1.系統(tǒng)只能存儲一幅或幾幅圖象，因而選擇余地少;2.所有的圖象存儲體都被設(shè)計在圖象板上，如果要增加存儲容量則設(shè)計和管理費用都很高，而且用戶不能隨意擴展;3.微機的資源沒被充分利用，只是把主機當(dāng)做一管理工具;4.只能拍攝靜態(tài)圖象，不能捕捉瞬態(tài)過程，更無動態(tài)顯示功能。由于它的這些不足之處決定了它的應(yīng)用范圍較窄。
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提出一種造價低而性能高的動態(tài)電腦照象系統(tǒng)，該方案充分利用了微機現(xiàn)有資源，它可以連續(xù)拍攝幾十幅乃至幾百幅未經(jīng)壓縮的數(shù)字圖象，也可以進行多幅圖象的各種動態(tài)偽彩色顯示以及通過打印機等硬拷貝設(shè)備進行單幅或多幅圖象輸出，當(dāng)然也可通過微機進行各種圖象處理。
本發(fā)明的主要技術(shù)要點是1.突破傳統(tǒng)上把圖象存儲體只能全部設(shè)計在圖象板上的做法，而是把計算機擴展內(nèi)存當(dāng)做圖象存儲體。
2.為了實現(xiàn)圖象的實時動態(tài)采集與顯示功能，設(shè)計了一塊序列圖象板，該序列圖象板上有兩個圖象緩存體，當(dāng)序列圖象板通過主機與擴展內(nèi)存板進行圖象數(shù)據(jù)傳輸時，這兩個圖象緩存體分別受控于圖象板和主機，并按一定的節(jié)拍交替工作，這樣就解決了主機與圖象板同時訪問同一個存儲體時造成的沖突。
3.軟件上利用成熟的EMS(擴展內(nèi)存規(guī)范)技術(shù)對圖象存儲體進行有效管理。
結(jié)合附圖2對本發(fā)明進行詳細(xì)描述，本發(fā)明由攝象機，序列圖象板，圖象監(jiān)視器，微型計算機，擴展內(nèi)存板，打印機組成。其特征是將計算擴展內(nèi)存當(dāng)做圖象存儲體，通過EMS(擴展內(nèi)存規(guī)范)對圖象存儲體進行管理，并采用了一塊能夠進行實時動態(tài)圖象采集與顯示的序列圖象板，該板上有兩個圖象緩存體，這兩個圖象緩存體在圖象板與擴展內(nèi)存板之間傳輸數(shù)據(jù)時按兩大節(jié)拍交替進行不同的工作。當(dāng)攝象機的模擬視頻信號送來時，序列圖象板將其實時量化成數(shù)字圖象并分成兩路進行傳輸，一路通過D/A變成模擬信號送往監(jiān)視器進行顯示，另一路通過圖象緩存體及主機傳送到擴展內(nèi)存中。需要時存入擴展內(nèi)存中的圖象既可通過主機與序列圖象板進行動態(tài)顯示，也可存入磁盤進行長期保存，或按圖象序號進行硬拷貝輸出。
1.當(dāng)系統(tǒng)進行圖象輸入時，系統(tǒng)按兩大節(jié)拍進行工作，第一拍中，來自攝象機的模擬視頻信號去往序列圖象板，序列圖象板則將其實時量化成數(shù)字圖象并將數(shù)據(jù)分兩路傳輸，一路再經(jīng)高速視頻D/A變成模擬信號后去往圖象監(jiān)視器供監(jiān)視用，另一路則進入圖象緩存體A進行存儲，與此同時圖象緩存體B 中的圖象數(shù)據(jù)則被主機讀出并送往擴展內(nèi)存板中；第二拍時，經(jīng)量化后的圖象信號仍分兩路，一路經(jīng)高速視頻D／A變成模擬信號送往監(jiān)視器進行顯示，另一路則進入圖象緩存體B，同時圖象緩存體A中的數(shù)據(jù)經(jīng)主機送往擴展內(nèi)存板中。這兩個節(jié)拍交替進行就可實現(xiàn)實時動態(tài)圖象的輸入。當(dāng)然節(jié)拍的大小是由系統(tǒng)軟件調(diào)整的，最快速度為1／25秒，最慢無限，但必須是1／25秒的倍數(shù)，原因是我國的電視制式中規(guī)定每秒25帖存。圖象的輸入幅數(shù)是由擴展內(nèi)存板的容量所決定的，因圖象的分辨率為256x256，所以每兆擴展內(nèi)存可存儲16幅圖象。
2.系統(tǒng)進行圖象輸出顯示時，也分兩大節(jié)拍進行工作，第一拍時，存入擴展內(nèi)存板的數(shù)字圖象由主機傳送到圖象緩存體A中，同時圖象緩存體B中的圖象數(shù)據(jù)被讀出，經(jīng)高速D／A轉(zhuǎn)換形成模擬圖象信號，由圖象監(jiān)視器進行圖象顯示；第二拍時，擴展內(nèi)存中的另一幅圖象數(shù)據(jù)由主機傳送到序列圖象板中的圖象緩存體B中，同時圖象緩存體A中的圖象數(shù)據(jù)被讀出，經(jīng)D／A變換后送往監(jiān)視器進行顯示。這兩個節(jié)拍交替工作就可實現(xiàn)動態(tài)圖象顯示。同樣，節(jié)拍的大小也是由系統(tǒng)軟件設(shè)定的，最快速度為1／25秒，最慢無限。
3.當(dāng)系統(tǒng)進行硬拷貝輸出時，存入內(nèi)存擴展板的數(shù)字圖象，經(jīng)主機傳送到序列圖象板，再經(jīng)圖象監(jiān)視器進行慢顯示，同時在監(jiān)視器上以覆蓋方式顯示圖象的序號，如果人們對所顯示的某一圖象發(fā)生興趣，則可從屏幕上看到并記下相應(yīng)序號，然后由主機發(fā)出命令控制打印機拷貝輸出。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點1.由于充分利用了微機現(xiàn)有內(nèi)存擴展資源，故設(shè)計與制作成本大為降低。2.配置靈活方便，用戶可根據(jù)實際需要自己來配置相應(yīng)大小的擴展內(nèi)存板，做到物盡其用。3.圖象管理方便，利用現(xiàn)有的ENS(擴展內(nèi)存規(guī)范)標(biāo)準(zhǔn)即可對圖象進行有效地管理，既方便用戶又減少軟件開發(fā)量。4.不但可進行動態(tài)圖象連續(xù)攝入，也可進行圖象的動態(tài)輸出顯示。5.除可進行偽彩色顯示外，系統(tǒng)還配有圖形覆蓋顯示功能。
實施例序列圖象板如附圖4所示，此圖象板由高速視頻A/D轉(zhuǎn)換器，圖象緩存體A，圖象緩存體B，圖形存儲體，彩色查找表，高速視頻D/A轉(zhuǎn)換器，視頻鎖相環(huán)，控制字寄存器構(gòu)成。圖象進行動態(tài)采集與顯示時該板都按兩個節(jié)拍交替工作。在采集輸入的第一節(jié)拍期間，經(jīng)高速視頻A/D產(chǎn)生的數(shù)字圖象信號分兩路走向，一路經(jīng)彩色查找表變換成偽彩色信號，再經(jīng)高速視頻D/A轉(zhuǎn)變成模擬信號送往監(jiān)視器，另一路則被送往圖象緩存體A中，與此同時圖象緩存體B中的圖象數(shù)據(jù)由主機讀出送往擴展內(nèi)存中;在采集輸入的第二節(jié)拍期間，圖象緩存體A、B的作用剛好顛倒。在輸出顯示的第一節(jié)拍期間，擴展內(nèi)存板中的數(shù)據(jù)經(jīng)主機傳送到圖象圖象緩存體A中，在這同時圖象緩存體B中的圖象數(shù)據(jù)被讀出經(jīng)彩色查找表變換后再經(jīng)高速視頻D/A輸出到圖象監(jiān)視器顯示;在輸出顯示的第二節(jié)拍期間，圖象緩存體A、B的作用剛號被顛倒。在輸出顯示時，主機控制圖形存儲體輸出數(shù)據(jù)，在監(jiān)視器上以覆蓋方式顯示圖象的序號，以供選擇。
附圖4中的高速視頻A/D轉(zhuǎn)換器由高速視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器CA3318完成，它將來自攝象機的模擬視頻信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，以便于計算機儲存。圖象緩存體A和圖象緩存體B都是由SHARP52256-70靜態(tài)RAM組成，二者的大小都為64Kx8bit，它們在高速視頻A/D轉(zhuǎn)換器及高速視頻D/A轉(zhuǎn)換器與微型計算機之間起數(shù)據(jù)緩沖作用，亦即當(dāng)高速視頻A/D轉(zhuǎn)換器或高速視頻D/A轉(zhuǎn)換器向圖象緩存體A寫入或讀出圖象數(shù)據(jù)時，圖象緩存體B則應(yīng)由主機控制向擴展內(nèi)存板寫入或讀出數(shù)據(jù)，反之，當(dāng)高速視頻A/D轉(zhuǎn)換器或高速視頻D/A轉(zhuǎn)換器向圖象緩存體B寫入或讀出數(shù)據(jù)時，圖象緩存體A則應(yīng)由主機控制向擴展內(nèi)存板寫入或讀出數(shù)據(jù)，這樣就避免了存儲器競爭問題，它們被映射到主機的D000段。圖形存儲體由一般的65256靜態(tài)RAM組成，它被用來顯示附加圖形信息，象圖象序號或攝入日期等，該存儲體備映射到主機的E000段。為了適應(yīng)不同的顯示需要，板中設(shè)置了彩色查找表，它由普通靜態(tài)RAM組成，大小為256x3x8bit+4x3x8bit，它提供了兩種彩色查找功能，其一為實現(xiàn)圖象的偽彩色顯示而用，其二為實現(xiàn)附加信息的彩色設(shè)置而用，前者是從256x256x256種顏色中選出256種進行同屏顯示，后者則是從256x256x256種顏色中選出3種進行同屏顯示。高速視頻D/A由BROOKTREE公司生產(chǎn)的視頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器BT453來完成，它的內(nèi)部具有三個D/A轉(zhuǎn)換器，其作用是將數(shù)字圖象信號轉(zhuǎn)換成三基色的模擬視頻信號以便監(jiān)視。視頻鎖相環(huán)由MOTOROLA公司生產(chǎn)的鎖相環(huán)套片MC4044及MC4024組成，它的作用是將圖象板上的時序鎖在攝象機的同步信號上?？刂谱旨拇嫫饔?4373組成，它的作用是為整個圖象板提供各種狀態(tài)控制信號，而這些信號的變化則是由軟件控制的。一臺PC/286或PC/386微型計算機，配以該序列圖象板以及適當(dāng)容量的擴展內(nèi)存卡，外接一臺普通黑白攝象機，一臺黑白或彩色圖象監(jiān)視器，一臺點陣打印機或激光打印機就構(gòu)成了系統(tǒng)硬件環(huán)境，軟件上配以為系統(tǒng)編制的漢字菜單就夠成了一套動態(tài)電腦照相系統(tǒng)。如果再配上不同的處理軟件就可進行各種動態(tài)圖象處理。


附圖1是普通電腦照象系統(tǒng)附圖2是本發(fā)明系統(tǒng)框圖附圖3是普通圖象板框圖附圖4是序列圖象板
權(quán)利要求
1.一種動態(tài)電腦照相系統(tǒng)，由攝象機、圖象監(jiān)視器、微型計算機、擴展內(nèi)存板、打印機構(gòu)成，其特征是將計算機擴展內(nèi)存當(dāng)做圖象存儲體，通過EMS(擴展內(nèi)存規(guī)范)對圖象存儲體進行管理，并采用了一塊能夠進行實時動態(tài)圖象采集與顯示的序列圖象板，該板上有兩個圖象緩存體，這兩個圖象緩存體在圖象板與擴展內(nèi)存板之間傳輸數(shù)據(jù)時交替進行不同的工作，當(dāng)攝象機的模擬視頻信號送來時，序列圖象板將其實時量化成數(shù)字圖象并分成兩路進行傳輸，一路又通過視頻D/A轉(zhuǎn)變成模擬信號送往監(jiān)視器進行顯示，另一路通過圖象緩存體及主機傳送到擴展內(nèi)存中，需要時存入擴展內(nèi)存中的圖象既可通過主機與序列圖象板進行動態(tài)顯示，也可存入磁盤進行長期保存，或按序號由打印機拷貝輸出。
2.按照權(quán)利要求1所說的序列圖象板，其特征是由高速視頻A/D轉(zhuǎn)換器，兩個圖象緩存體A、B，視頻鎖相環(huán)，控制字寄存器，彩色查找表，圖形存儲體和高速視頻D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，圖象輸入與輸出時該板都按兩個節(jié)拍交替進行工作，在圖象采集輸入的第一節(jié)拍期間，經(jīng)高速視頻A/D產(chǎn)生的數(shù)字圖象信號分兩路走向，一路經(jīng)彩色查找表變換成偽彩色信號，再經(jīng)高速視頻D/A轉(zhuǎn)變成模擬信號送往監(jiān)視器，另一路送往圖象緩存體A中，與此同時圖象緩存體B中的數(shù)據(jù)由主機讀出送往擴展內(nèi)存中，在圖象采集輸入的第二節(jié)拍期間，圖象緩存體A、B的作用剛好顛倒;在圖象輸出顯示的第一節(jié)拍期間，擴展內(nèi)存板中的圖象數(shù)據(jù)經(jīng)主機傳送到圖象緩存體A中，與此同時圖象緩存體B中的數(shù)據(jù)被讀出經(jīng)彩色查找表變換后再經(jīng)高速視頻D/A輸出到監(jiān)視器進行顯示，在圖象輸出顯示的第二節(jié)拍期間，圖象緩存體A、B的作用也被顛倒，在圖象輸出顯示時，主機控制圖形體輸出數(shù)據(jù)，在監(jiān)視器上以覆蓋方式顯示圖象的序號，以供選擇打印。
全文摘要
本發(fā)明屬于數(shù)字圖象處理領(lǐng)域，它是一種基于PC/286或PC/386微機的動態(tài)序列圖象處理系統(tǒng)。通過它來自攝象機的視頻信號可以被實時量化成256×256×8的數(shù)字圖象，并以每秒小于或等于25幅的速度存入計算機擴展內(nèi)存中，存儲容量可達幾百幅；同樣存入擴展內(nèi)存中的序列圖象既可以相同的速度按序號進行各種動態(tài)偽彩色顯示，也可根據(jù)實際需要進行各種圖象處理。因此它在工業(yè)檢測、國防建設(shè)、體育訓(xùn)練、醫(yī)療衛(wèi)生、電視特技、人象打印等領(lǐng)域都有較大的應(yīng)用價值。
文檔編號H04N1/40GK1079093SQ9210374
公開日1993年12月1日 申請日期1992年5月21日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月21日
發(fā)明者張利, 吳國威 申請人:清華大學(xué)