專利名稱：一種圖像/語音前端處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種圖像/語音前端處理裝置，特別是對配接的攝像頭及話筒采集的圖像信號和語音信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并按國際電信聯(lián)盟ITU-T的H.324協(xié)議進行壓縮編碼，數(shù)據(jù)打包的處理裝置。
目前各金融機構(gòu)營業(yè)網(wǎng)點及一些重要單位，大多使用了攝像裝置及觸發(fā)報警裝置，但其攝像頭所攝的圖像并未向外傳輸，僅在就地進行圖像的存儲，而報警裝置卻大多與接警部門相連，形成安全防范網(wǎng)絡(luò)。一旦發(fā)生報警，接警人員在不了解現(xiàn)場情況的條件下就必須趕到報警點，這就不利于對突發(fā)事件的妥善處理。在石油、電力、化工、礦山等工業(yè)部門，很多崗位或危險環(huán)境工位需要解決全天候的遙測、遙控、遙視及遙信。因此，在這些行業(yè)或類似的部門，急待解決圖像語音或數(shù)據(jù)簡單快捷的傳輸，即實現(xiàn)多媒體通信。
國內(nèi)已有少數(shù)地區(qū)和部門開始采用多媒體通信技術(shù)應(yīng)用于公共安全技術(shù)防范，但選用的設(shè)備多采用個人計算機加插卡形式的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，或選用引進國外的單機設(shè)備。但這些設(shè)備可靠性不夠穩(wěn)定，計算機需人員操作維護，以及或?qū)π诺烙刑厥獾囊螅蛞騼r格因素等，使多媒體遠程通信難以普及和應(yīng)用推廣。
國內(nèi)也有單位采用“PC嵌入式”加數(shù)據(jù)采集卡的方式，通過電話交換網(wǎng)絡(luò)的電話線，進行圖像信號的遠程傳輸。其利用無盤個人計算機，以電子盤的方式引導操作系統(tǒng)，實現(xiàn)裝置的自動運行。其特點是選用了商品化的電子盤，在內(nèi)固化操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，簡化了裝置的硬件設(shè)計。其不足之處是硬件仍不夠簡化，且應(yīng)用的圖像格式、傳輸協(xié)議等不兼容國際標準，基本上是一個封閉的系統(tǒng)。
面向公眾電話交換網(wǎng)的多媒體終端的國際標準H.324協(xié)議，使通過普通電話線進行多媒體通信成為一種新的通信方式，通信的雙方可相互傳輸活動圖像、語音及有關(guān)的數(shù)據(jù)、文件和圖表，使普通電話交換網(wǎng)這一最早出現(xiàn)、容量最大的通信網(wǎng)發(fā)揮更大的作用。
在我國，公眾電話交換網(wǎng)，即郵電網(wǎng)，以及各部門的專業(yè)網(wǎng)都擁有可觀的規(guī)模和眾多的用戶，而且還不斷地得到穩(wěn)定和發(fā)展，因此，開發(fā)和完善符合H.324協(xié)議的視頻和音頻編碼器是非常有意義的，可使得上述行業(yè)、部門所需的遠程活動圖像及語音的采集處理有一種新型簡便的裝置。
本實用新型的目的就是以當今最新技術(shù)為基礎(chǔ)，以最簡化的硬件結(jié)構(gòu)，形成最優(yōu)性價比的實用裝置。本實用新型所涉及的這種圖像/語音前端處理裝置，遵循國際電信聯(lián)盟(ITU-T)的H.324協(xié)議標準，采用數(shù)字信號處理器(DSP)技術(shù)實現(xiàn)圖像視頻信號及語音音頻信號的壓縮編碼，利用電話交換網(wǎng)，將壓縮編碼后的圖像語音信息傳送到電話交換網(wǎng)上特定用戶，特定用戶在收到壓縮編碼的圖像語音信息后，可依據(jù)H.324協(xié)議對其進行解壓解碼，再現(xiàn)原來的圖像及語音。本實用新型涉及的這種圖像/語音前端處理裝置，脫離了個人計算機的硬件結(jié)構(gòu)，使硬件得到簡化，使其工作的可靠性得到提高，成本得到降低，這種簡單形式的多媒體終端，可使得活動圖像和現(xiàn)場語音的采集、處理及傳輸實現(xiàn)免維修和無人值守，可廣泛應(yīng)用于公共安全技術(shù)防范、電力、郵電、工礦、醫(yī)療、交通等領(lǐng)域。
H.263是國際電信聯(lián)盟提出的作為H.324協(xié)議終端使用的視頻編解碼建議，其基于運動補償?shù)腄PCM的混合編碼，在運動搜索的基礎(chǔ)上進行運動補償，然后運用DCT變換和“之”字形掃描游程編碼，從而得到輸出碼流。H.263協(xié)議還有無限制運動矢量、基于語法的算術(shù)編碼、高級預(yù)測技術(shù)和PB幀編碼等四個高級選項，從而達到進一步降低碼速率和提高編碼質(zhì)量的目的。G723.1是國際電信聯(lián)盟提出的作為H.324協(xié)議終端使用的音頻信號的壓縮編解碼算法建議，它有5.27kBPS和6.3kBPS兩種編解碼速率，均具有很高的語音質(zhì)量和較低的時延。作為語音的音頻編碼包括線性預(yù)測系數(shù)提取和線譜對分析、開環(huán)基音值估計、聯(lián)合濾波器的形成、閉環(huán)基音值估計及激勵碼本搜索五個部分。
由上述對H.324相關(guān)的視頻音頻編碼建議的介紹，可見H.324協(xié)議中的圖像視頻及語音音頻編碼算法非常復雜、運算量大，非一般單片機芯片所能勝任，這就需要利用高速數(shù)字信號處理器(DSP)芯片的運算能力。根據(jù)本實用新型的目的，將圖像視頻和語音音頻的編碼分別由兩塊數(shù)字信號處理器完成，并根據(jù)數(shù)字處理的運算量，將圖像視頻編碼由第一數(shù)字信號處理器(1DSP)獨立完成，第二數(shù)字信號處理器(2DSP)完成本實用新型所涉及的裝置的運行主控及語音音頻編碼運算。對第一數(shù)字信號處理器(1DSP)選擇浮點數(shù)字信號處理器，對第二數(shù)字信號處理器(2DSP)選擇定點數(shù)字信號處理器。在兩塊數(shù)字信號處理器芯片的電路結(jié)構(gòu)下，配備適當?shù)耐鈬酒娐?，完成圖像視頻及語音音頻的采集編碼處理，數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?br> 以下結(jié)合附圖介紹本實用新型所涉及的這種圖像/語音前端處理裝置。


圖1為圖像/語音前端處理裝置的構(gòu)成方框圖。
圖2為本實用新型裝置實施例的圖像編碼處理裝置電路圖。
圖3為本實用新型裝置實施例的主控及語音編碼處理裝置電路圖。
圖4為由本實用新型裝置構(gòu)成的一種遠端圖像采集處理網(wǎng)站的實施示意圖。
結(jié)合附
圖1介紹圖像/語音前端處理裝置的構(gòu)成。本實用新型由下列裝置構(gòu)成一個多路視頻選擇裝置11由多路譯碼選擇電路及視頻開關(guān)切換電路組成。其外部配接多個攝像頭，接收攝像頭的視頻輸入，其控制端與主控與語音編碼裝置16相連，接受多路選擇控制信號，根據(jù)主控與語音編碼裝置16中的第二數(shù)字信號處理器(2DSP)的多路選擇控制信號，由多路視頻選擇裝置11完成對多路攝像頭視頻信號的切換，使得在某一時段內(nèi)僅允許接入多路視頻選擇裝置11的多臺攝像頭信號中的一路視頻信號，其輸出端接到視頻信號采集處理裝置14，經(jīng)多路視頻選擇裝置11的切換的視頻信號，送入視頻信號采集處理裝置14。
一個視頻信號采集處理裝置14由視頻圖像處理電路組成，其視頻輸入端連接多路視頻選擇裝置11，對多路視頻選擇裝置11選通輸入的視頻圖像信號進行處理，將模擬視頻圖像信號轉(zhuǎn)換成YUV422的數(shù)字圖像信號，其數(shù)據(jù)輸出端與圖像數(shù)據(jù)存儲裝置15相連，將采集處理后的數(shù)字圖像信號數(shù)據(jù)存于圖像數(shù)據(jù)存貯裝置15中，其信號控制端與圖像編碼處理裝置17相連，對模擬視頻圖像信號轉(zhuǎn)換結(jié)束后，通知圖像編碼處理裝置17中的第一數(shù)字信號處理器(1DSP)對存于圖像數(shù)據(jù)存貯裝置15中的數(shù)字圖像信號數(shù)據(jù)進行進一步的處理；視頻信號采集處理裝置14對模擬視頻信號進行數(shù)字圖像信號轉(zhuǎn)換的信號格式、數(shù)據(jù)格式圖像尺寸，依據(jù)其與圖像編碼處理裝置17中的第一數(shù)字信號處理器(1DSP)相連的I2C總線上所收到的第一數(shù)字信號處理器(1DSP)的控制命令而進行；視頻信號采集處理裝置14對一路視頻圖像信號處理存貯后，準備對下一路選通輸入的視頻信號進行采集處理。
一個圖像編碼處理裝置17以第一數(shù)字信號處理器(1DSP)為核心。其數(shù)據(jù)端與圖像數(shù)據(jù)存貯裝置15相連，將經(jīng)視頻信號采集處理裝置14采集處理后存于圖像數(shù)據(jù)存貯裝置15中的數(shù)字圖像信號數(shù)據(jù)取出，根據(jù)ITU-T的H.263協(xié)議，對數(shù)據(jù)進行壓縮，生成一幅圖像信號的H.263 CIF格式的圖像壓縮數(shù)據(jù)，再將該圖像壓縮數(shù)據(jù)送入圖像數(shù)據(jù)存貯裝置15中暫存；其信號控制線與視頻信號處理裝置14相連，圖像編碼處理裝置17中的第一數(shù)字信號處理器(1DSP)通過與視頻信號采集處理裝置14相連的I2C總線，將對模擬視頻信號進行數(shù)字圖像信號處理的信號格式、數(shù)據(jù)格式及圖像尺寸等變換要求送入視頻信號采集處理裝置14；其中斷及串行口和主控與語音編碼裝置16相連，圖像編碼處理裝置17中的第一數(shù)字信號處理器(1DSP)通過串行口與主控與語音編碼裝置16中的第二數(shù)字信號處理器(2DSP)相連，在完成一幅圖像信號的H.263 CIF格式圖像壓縮數(shù)據(jù)后，通知第二數(shù)字信號處理器(2DSP)，并根據(jù)第二數(shù)字信號處理器(2DSP)的控制指令，以直接數(shù)據(jù)傳送(DMA)方式，將多幅圖像信號的圖像壓縮數(shù)據(jù)傳送至第二數(shù)字信號處理器(2DSP)進行數(shù)據(jù)打包。
活動圖像與靜止圖像和處理為CIF格式，活動圖像為QCIF格式，在算法處理上對QCIF格式的圖像采用前述的H.263中更高級的算法。
一個圖像數(shù)據(jù)存貯裝置15由靜態(tài)隨機存貯器(SRAM)組成，其數(shù)據(jù)線分別與視頻信號采集處理裝置14及圖像編碼裝置17相連，其地址線、讀寫控制及片選控制與圖像編碼處理裝置17中的第一數(shù)字信號處理器(1DSP)相連，由第一數(shù)字信號處理器(1DSP)控制經(jīng)視頻信號采集處理裝置14采集處理的YUV422數(shù)字圖像信號數(shù)據(jù)及經(jīng)圖像編碼處理裝置17編碼壓縮的H.263 CIF圖像壓縮數(shù)據(jù)對圖像數(shù)據(jù)存貯裝置15的存貯及讀出。
一個觸發(fā)裝置12由光電耦合電路及信號隔離電路組成。其輸入端可接收多路觸發(fā)信號的輸入，其輸出端與主控語音編碼處理裝置16相連，將觸發(fā)輸出信號送入主控與語音編碼裝置16，由主控與語音編碼裝置16中的第二數(shù)字信號處理器(2DSP)進行判斷處理。
一個語音采集模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置13由語音放大及語音模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成。其輸入端可接收外接話筒語音信號，由放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路對外接話筒輸入的語音信號進行放大及模數(shù)變換，其輸出端與主控語音處理裝置16相連，輸出16比特的脈碼調(diào)制(PCM)數(shù)字語音數(shù)據(jù)至主控與語音編碼裝置16進行進一步的處理。
一個線路接口裝置18由通用接口電路(UART)和調(diào)制解調(diào)電路(MODEM)組成。其信號控制端與語音編碼裝置16相連，調(diào)制解調(diào)端口與電話線相連。在主控與語音編碼裝置16中第二數(shù)字信號處理器(2DSP)的管理下，將第二數(shù)字信號處理器(2DSP)送來的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)及數(shù)字語音數(shù)據(jù)的打包數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制解調(diào)電路(MODEM)送入與電話交換網(wǎng)連接的電話線；將經(jīng)由電話線傳來的特定用戶的設(shè)備的控制命令送入主控與語音編碼裝置16中的第二數(shù)字信號處理器(2DSP)執(zhí)行。
一個主控與語音編碼裝置16以第二數(shù)字信號處理器(2DSP)為核心。其信號控制端分別與語音采集模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置13、觸發(fā)裝置12、多路視頻選擇裝置11、圖像編碼處理裝置17和線路接口裝置18相連，對整個圖像/語音前端處理裝置的協(xié)調(diào)工作起著最主要的作用。其與觸發(fā)裝置12相連接，判斷觸發(fā)裝置12中的第n號觸發(fā)電路受到觸發(fā)；其與語音采集模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置13相連接，控制語音采集模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置13的工作，接受語音采集模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置13輸出的脈碼調(diào)制(PCM)數(shù)字語音數(shù)據(jù)，并對其依據(jù)ITU-T G.732.1協(xié)議的要求進行壓縮處理；其與圖像編碼處理裝置17相連，接受圖像編碼處理裝置17對一幅視頻圖像的H.263 CIF格式圖像壓縮數(shù)據(jù)處理結(jié)束的信號，并在適當時刻通知圖像編碼處理裝置17將已完成H.263 CIF格式圖像壓縮數(shù)據(jù)處理的多幅圖像的數(shù)據(jù)送入第二數(shù)字信號處理器(2DSP)，與完成G.723語音壓縮的數(shù)據(jù)一同進行打包處理，送入線路接口裝置18；其與多路視頻選擇裝置11相連，根據(jù)對觸發(fā)裝置12第n路受觸的判斷，以及對圖像編碼處理裝置17圖像壓縮數(shù)據(jù)處理結(jié)束信號的識別，向多路視頻選擇裝置11送出多路選擇控制信號，由多路視頻選擇裝置11對此控制信號進行譯碼，完成對視頻信號的切換；其與線路接口裝置18相連，將完成打包處理的圖像及語音數(shù)據(jù)送到與電話交換網(wǎng)相連的電話線上，并接受由電話線送來的控制命令。
在
圖1中所示的方框圖中，大多功能方框裝置可由現(xiàn)有技術(shù)獲得解決的方法，以下結(jié)合圖2、圖3進一步介紹本實用新型實施例中第一數(shù)字信號處理器(1DSP)、第二數(shù)字信號處理器(2DSP)的工作，以及本實用新型裝置實施例的工作過程，以更清楚地了解本實用新型的構(gòu)想。
圖像編碼處理裝置17中的第一數(shù)字信號處理器(1DSP)采用浮點數(shù)字信號處理芯片ADSP21061，該芯片具有三個獨立且能并行操作的運算單元，可使其在一個機器周期內(nèi)并行執(zhí)行算術(shù)邏輯運算和乘法操作，適合處理高速語音信號和高速圖像信號，具有支持多處理器并行處理的能力，片內(nèi)含有較大的隨機存貯器(RAM)空間，可高速與外部電路進行直接數(shù)據(jù)傳送(DMA)，以其構(gòu)成圖像編碼處理裝置時，硬件設(shè)計簡單且性能穩(wěn)定。
參照圖2，第一數(shù)字信號處理器(1DSP)201與只讀存儲(ROM)202和40MHz晶體203構(gòu)成了圖像編碼處理裝置17。第一數(shù)字信號處理器(1DSP)201的串行口及控制線和主控與語音編碼處理裝置16相連；其地址線和數(shù)據(jù)線分別與只讀存儲器(ROM)201及圖像數(shù)據(jù)存貯裝置15相連，且數(shù)據(jù)線與視頻信號采集處理裝置14相連；只讀存儲器(ROM)202及圖像數(shù)據(jù)存儲裝置15的片選等控制線也與第一數(shù)字信號處理器201的相應(yīng)端相連，第一數(shù)字信號處理器(1DSP)201與視頻信號采集處理裝置14還連接有為其的正常工作所必需的控制線，如I2C總線和時鐘、中斷、復位等等。
本實用新型圖像/語音前端處理裝置加電后，由主控與語音編碼裝置16送來復位信號至第一數(shù)字信號處理器(1DSP)201的復位端，第一數(shù)字信號處理器(1DSP)201復位并從只讀存儲器(ROM)202中自動裝載運行數(shù)據(jù)，并將視頻信號采集處理裝置14正常工作的各種控制命令和信號送入視頻信號采集處理裝置14，等待視頻信號采集處理裝置14完成視頻圖像采集處理后的中斷請求信號；每當視頻信號采集處理裝置14采集到一幀圖像后，就向第一數(shù)字信號處理器(1DSP)201發(fā)出中斷請求，第一數(shù)字信號處理器(1DSP)201在收到視頻信號采集處理裝置14的中斷請求信號后，開啟數(shù)據(jù)直接傳送(DMA)方式，并確定數(shù)據(jù)的傳送數(shù)量及圖像數(shù)據(jù)存儲裝置15的起始地址，將視頻信號采集處理裝置14的圖像數(shù)據(jù)一次性地傳到圖像數(shù)據(jù)存儲裝置15中進行存儲；視頻信號采集處理裝置14對采集的一幀圖像數(shù)字信號傳至圖像數(shù)據(jù)存儲裝置15存儲后，由第一數(shù)字信號處理器(1DSP)201讀取存入的圖像數(shù)據(jù)，按H.263協(xié)議進行壓縮編碼，完成編碼和數(shù)字圖像壓縮數(shù)據(jù)再送入圖像數(shù)據(jù)存儲裝置15中進行存儲，并向主控與語音編碼裝置16發(fā)出中斷申請，請求下一幀視頻圖像信號的采集與處理；多路視頻選擇裝置11在收到主控與語音編碼裝置16的編碼選擇信號后，切換相應(yīng)攝像頭的視頻圖像信號進入視頻信號采集處理裝置14，進行新的一幀視步圖像信號的采集，直至多路視頻選擇裝置11所配接的攝頭所攝取的圖像全部完成一幀視頻圖像的采集；當所有配接的攝像頭都完成一幀圖像的采集處理后，主控與語音編碼裝置16通過第一數(shù)字信號處理器(1DSP)201的串行口，通知第一數(shù)字信號處理器(1DSP)201以直接數(shù)據(jù)傳送(DMA)的方式，按規(guī)定的數(shù)據(jù)格式，從圖像數(shù)據(jù)存貯裝置15中取出多幀已完成圖像采集處理壓縮后的數(shù)字圖像壓縮數(shù)據(jù)，并傳送至主控與語音編碼裝置16進行數(shù)據(jù)打包處理。40MHz晶體203為第一數(shù)字信號處理器(1DSP)201提供時鐘基準。
主控與語音編碼裝置16中的第二數(shù)字信號處理器(2DSP)采用定點數(shù)字信號處理器ADSP2181，該芯片是專為數(shù)字信號處理而優(yōu)化的單片微處理器，其具有算術(shù)邏輯運算單元、數(shù)據(jù)地址產(chǎn)生器、程序隊列管理器。16比特的內(nèi)部數(shù)據(jù)直接傳送(IDAM)端口、8比特的字節(jié)數(shù)據(jù)直接傳送(DAM)端口、兩個串行口、可編程定時器、標志I/O引腳等。
參照圖3，第二數(shù)字信號處理器(2DSP)301，只讀存儲器(ROM)302、復位電路303，、電可擦寫存儲器(EEPROM)304，、以及16.67MHz晶體305構(gòu)成主控與語音編碼裝置16。第二數(shù)字信號處理器(2DSP)301通過多路視頻選擇控制線接入多路視頻選擇裝置11，其地址線和數(shù)據(jù)線分別與只讀存儲器(ROM)302及線路接口裝置18連接，且分別連接各自的控制線，其數(shù)據(jù)線與觸發(fā)裝置12連接，第二數(shù)字信號處理器(2DSP)301還分別經(jīng)串口0和串口1與語音采集模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置13及圖像編碼處理裝置17相連，與圖像編碼處理裝置17相連的還有復位控制線和中斷申請線，復位電路303、16.67MHz晶體305及電可擦寫存儲器(EEPROM)304也分別與第二數(shù)字信號處理器(2DSP)相連。
本實用新型圖像/語音前端處理裝置加電后，復位電路203為第二數(shù)字信號處理器(2DSP)301提供復位信號，第二數(shù)字信號處理器(2DSP)301自動從只讀存儲器(ROM)302裝載運行數(shù)據(jù)，并開始運行，首先為圖像編碼處理裝置17提供復位信號，使第一數(shù)字信號處理器(1DSP)進入運行狀態(tài)，同時，也為線路接口裝置18提供復位信號，通知線路接口裝置18進入工作準備，這樣就完成了整個裝置的初始化工作，進入等待狀態(tài)，準備接受經(jīng)線路接口裝置18傳來的控制命令或由觸發(fā)裝置12送來的觸發(fā)信號；一旦線路接口裝置18發(fā)現(xiàn)從電話線傳來特定用戶對本實用新型圖像/語音前端處理裝置的控制命令，立即向第二數(shù)字信號處理器(2DSP)提出中斷申請；第二信號處理器(2DSP)301在檢測到線路接口裝置18的中斷申請信號后，立即經(jīng)兩者相連的控制線向線路接口裝置18發(fā)出控制命令，使線路接口裝置18與經(jīng)電話交換網(wǎng)相連的特定用戶的設(shè)備建立電路連接，并判斷控制命令的目的，如控制命令需查看本圖像/語音前端處理裝置所采集的視頻圖像和語音信號時，便進行下一步的圖像/語音數(shù)據(jù)傳送；第二數(shù)字信號處理器(2DSP)301從電可擦寫存儲器(EEPROM)304中讀取本裝置的各種參數(shù)，如本裝置的識別碼、圖像采集的格式以及攝像頭切換順序等，通過與多路視頻選擇裝置11連接的選擇控制線對攝像頭的視頻輸入進行切換，并通過串行口啟動圖像編碼處理裝置17進行采集處理，同時，也通過另一個串行口讀取語音采集模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置13采集語音處理后送來的脈碼調(diào)制(PCM)數(shù)字語音數(shù)據(jù)；圖像編碼處理裝置17在采集處理完每幀視頻圖像后，都以中斷的方式通知第二數(shù)字信號處理器(2DSP)301，由第二數(shù)字信號處理器(2DSP)301發(fā)出多路視頻選擇控制，使多路視頻選擇裝置11切換至另一路攝像頭的視頻輸入，由圖像編碼處理裝置17進行下一路視頻信號下一幀圖像的處理；第二數(shù)字信號處理器(2DSP)301將從語音采集模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置13讀取的脈碼調(diào)制數(shù)字語音信號，依據(jù)ITU-T G.723.1協(xié)議進行壓縮，壓縮處理后的數(shù)字語音壓縮數(shù)據(jù)存放在輸出緩沖區(qū)內(nèi)等待數(shù)據(jù)打包；第二數(shù)字信號處理器(2DSP)301判斷所打包傳送的圖像幀數(shù)已達到時，通過與圖像編碼處理裝置17的串行口連接，以直接數(shù)據(jù)傳送(DMA)的方式，接收圖像編碼處理裝置17發(fā)來的數(shù)字圖像壓縮數(shù)據(jù)，與壓縮編碼后的語音數(shù)據(jù)一齊進行數(shù)據(jù)打包，送給線路接口裝置18，向查詢方發(fā)送；在經(jīng)由線路接口裝置18向查詢方不斷發(fā)送打包數(shù)據(jù)時，一旦查詢方發(fā)出停止數(shù)據(jù)傳送的命令，經(jīng)線路接口裝置18傳送至第二數(shù)字信號處理器(2DSP)301，第二數(shù)字信號處理器(2DSP)301判定后，立即通知圖像編碼處理裝置17停止圖像數(shù)據(jù)處理，關(guān)閉多路視頻選擇裝置11，并控制線路接口裝置18，使電路連接終止，回到等待狀態(tài)。
如果查詢方的控制命令是對本裝置進行參數(shù)傳送，第二數(shù)字信號處理器(2DSP)則將收到的數(shù)據(jù)存放在電可擦寫存儲器(EEPROM)304中，由該裝置在下次的加電初始化時進行調(diào)用。
在等待狀態(tài)下，如觸發(fā)裝置12中的一路接收到外接觸發(fā)探頭的觸發(fā)輸入信號，由于8路區(qū)域觸發(fā)信號和1路非區(qū)域觸發(fā)信號是接入第二數(shù)字信號處理器(2DSP)的不同端口，且8路區(qū)域觸發(fā)信號分別接入，因此，一旦出現(xiàn)觸發(fā)信號，第二數(shù)字信號處理器(2DSP)便可判定該觸發(fā)信號是區(qū)域觸發(fā)或是非區(qū)域觸發(fā)，是區(qū)域觸發(fā)中的第幾路。若是非區(qū)域觸發(fā)輸入，第二數(shù)字信號處理器(2DSP)則通過多路視頻控制線控制多路視頻選擇裝置11，將攝像頭的視頻輸入從第一路開始，待一幀圖像處理后，再順序切換視頻輸入；若是區(qū)域觸發(fā)輸入，第二數(shù)字信號處理(2DSP)則控制多路視頻選擇裝置11，先將視頻輸入切換到該觸發(fā)探頭對應(yīng)配接的攝像頭所對應(yīng)的視頻輸入上，待一幀圖像處理后，再依次切換視頻輸入；在對攝像機輸入的視頻圖像信號處理的同時，第二數(shù)字信號處理器(2DSP)301開始讀取語音采集模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置13的脈碼調(diào)制語音數(shù)據(jù)，并調(diào)用存于電可擦寫存儲器(EEPROM)304中的特定用戶的電話聯(lián)系號碼，經(jīng)線路接口裝置18向特定用戶進行撥號連接，一旦電路連接成功，第二數(shù)字信號處理器(2DSP)301通知圖像編碼處理裝置17中的第一數(shù)字信號處理器(1DSP)，以兩者間直接數(shù)據(jù)傳送(DMA)的方式，將圖像編碼處理裝置17發(fā)來的圖像壓縮數(shù)據(jù)與語音數(shù)據(jù)進行打包，發(fā)送到已建立電路連接的特定用戶；在不斷發(fā)送圖像、語音打包數(shù)據(jù)的過程中，一旦接收端特定用戶經(jīng)連接的電話線傳來停止傳送的命令，經(jīng)線路接口裝置18傳送至第二數(shù)字信號處理器(2DSP)301，由第二數(shù)字信號處理器(2DSP)301判定后，立即停止處理，回到等待狀態(tài)。
可與本實用新型相連接的特定用戶的設(shè)備，應(yīng)具備圖像顯示裝置、揚聲放大裝置、命令輸入裝置、調(diào)制解調(diào)裝置，并具有電話線連接能力、人機命令識別能力、符合ITU-T H.324的解壓解碼能力、圖像顯示及語音放大能力等，還可具有資料存儲、轉(zhuǎn)發(fā)、打印等功能。通?？捎脗€人計算機來作為本實用新型相連的特定用戶的設(shè)備，并為該計算機配上相應(yīng)的應(yīng)用程序，便可與本實用新型連接配合。
圖4是由本實用新型裝置構(gòu)成遠端圖像采集處理網(wǎng)站的實施例示意圖，其中，遠端監(jiān)控站點401由本實用新型圖像/語音前端處理裝置450，以及配接的8路區(qū)域觸發(fā)裝置、8部攝像機、1路非區(qū)域觸發(fā)裝置423、1路話筒424、連接電話交換網(wǎng)的電話線406構(gòu)成，觸發(fā)裝置1和攝像頭1負責監(jiān)控區(qū)域1，其他區(qū)域也可按此配備觸發(fā)裝置和攝像機。
多個與遠端監(jiān)控站點401相同配備的遠端監(jiān)控站點402、403分別經(jīng)電話交換網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心405控制中心裝置460(及461)相連，構(gòu)成多點遠程圖像、聲音監(jiān)控網(wǎng)站。
控制中心裝置460，可由具備調(diào)制解調(diào)器、顯示裝置、音頻裝置、人機命令輸入裝置的個人計算機構(gòu)成，且具有H.324解壓能力，站點資料管理能力，也可增加輔助控制中心裝置461，以提高監(jiān)控中心405的接警能力。
結(jié)合圖4，介紹由本實用新型圖像/語音前端處理裝置構(gòu)成多點遠程圖像/語音監(jiān)控網(wǎng)站的工作的過程現(xiàn)以遠端監(jiān)控站點401為例。正常工作時，控制中心裝置460及遠端圖像/語音處理裝置450均處在待命狀態(tài)，一旦監(jiān)控區(qū)域421或監(jiān)控區(qū)域422有異常情況，觸發(fā)輸入423收到觸發(fā)告警信號，使圖像/語音前端處理裝置450立即進入觸發(fā)狀態(tài)，啟動監(jiān)控區(qū)域421或監(jiān)控區(qū)域422的視頻攝像頭裝置及話筒裝置424，對監(jiān)控區(qū)域所采集的圖像和監(jiān)控站點的語音進行編碼壓縮處理，并按預(yù)先存入于圖像/語音前端處理裝置450中的控制中心裝置460的電話號碼，經(jīng)電話線406向電話交換設(shè)備404進行撥號，申請與控制中心裝置460的電路連接；監(jiān)控中心405的控制中心裝置460在收到電話交換設(shè)備404經(jīng)電話線409送來的振鈴信號后，立即進入電路連接狀態(tài)，與遠程圖像/語音處理裝置450建立電路連接，并向主叫方即遠端監(jiān)控站點401的圖像/語音前端處理裝置450驗核其身份，調(diào)用控制中心裝置460所存貯的用戶數(shù)據(jù)庫，將監(jiān)控站點401的用戶檔案信息，如單位名稱、地址、防范對象以及報警時間等顯示在控制中心裝置460的顯示屏上，并以報警音提醒監(jiān)控中心值班人員；圖像/語音前端處理裝置450在確定與監(jiān)控中心405建立電路連接并驗核身份后，進入傳送狀態(tài)，將壓縮處理后的多路視頻圖像及音頻數(shù)據(jù)打包，經(jīng)電話線406及電話線409建立的電路連接，不斷地向控制中心裝置460發(fā)送，直至圖像/語音前端處理裝置450收到監(jiān)控中心405的控制中心裝置460發(fā)出的停止指令，結(jié)束傳送狀態(tài)，回到待命狀態(tài)；控制中心裝置460收到圖像/語音前端處理裝置450傳送來的圖像/語音數(shù)據(jù)后，進入處理狀態(tài)，將碼流分組，對圖像數(shù)據(jù)進行解碼，在圖像顯示窗口上顯示靜止或活動圖像，音頻解碼后由控制中心裝置460中的聲卡進行現(xiàn)場語音還原，同時控制中心裝置460將圖像/語音數(shù)據(jù)進行硬盤存儲。在處理狀態(tài)下，監(jiān)控中心值班人員可隨時向圖像/語音前端處理裝置450發(fā)出停止指令，結(jié)束圖像/語音前端處理裝置450的傳送狀態(tài)，使兩端建立的電路連接斷開，均回到待命狀態(tài)。
在待命狀態(tài)下，監(jiān)控中心值班人員也可從控制中心裝置460經(jīng)電話交換網(wǎng)向圖像/語音前端處理裝置450發(fā)出連接指令，啟動圖像/語音前端處理裝置450進入傳送狀態(tài)，查詢遠端監(jiān)控站點401的圖像與聲音。若監(jiān)控中心人員對收到的圖像確認情況異常，還可遙控遠端圖像/語音處理裝置450傳送指定攝像頭所采集的圖像數(shù)據(jù)。
在本實施例中還可增設(shè)輔助控制中心裝置461，當遠端監(jiān)控站點401～403在撥發(fā)控制中心裝置460的號碼遇忙時，可自動撥發(fā)輔助控制中心裝置461的號碼，提高監(jiān)控中心405的接警能力。
權(quán)利要求1.一種圖像/語音前端處理裝置，對配接的攝像頭及話筒采集的圖像信號和語音信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并按國際電信聯(lián)盟ITU-T的H.324協(xié)議進行壓縮編碼，數(shù)據(jù)打包，其特征在于將圖像視頻和語音音頻的編碼分別由兩塊數(shù)字信號處理器完成，并根據(jù)數(shù)字處理的運算量，將圖像視頻編碼由第一數(shù)字信號處理器(1DSP)獨立完成，第二數(shù)字信號處理器(2DSP)完成本裝置的運行主控及語音音頻編碼運算，對第一數(shù)字信號處理器(1DSP)選擇浮點數(shù)字信號處理器，對第二數(shù)字信號處理器(2DSP)選擇定點數(shù)字信號處理器，在兩塊數(shù)字信號處理器芯片的電路結(jié)構(gòu)下，配備適當?shù)耐鈬酒娐?，完成圖像視頻及語音音頻的采集編碼處理，數(shù)據(jù)傳輸功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖像/語音前端處理裝置，其特征在于其包括一個多路視頻選擇裝置11由多路譯碼選擇電路及視頻開關(guān)切換電路組成，其外部配接多攝像頭，接收攝像頭的視頻輸入，其控制端與主控與語音編碼裝置16相連，接受多路選擇控制信號，根據(jù)主控與語音編碼裝置16中的第二數(shù)字信號處理器(2DSP)的多路選擇控制信號，由多路視頻選擇裝置11完成對多路攝像頭視頻信號的切換，其輸出端接到視頻信號采集處理裝置14，經(jīng)多路視頻選擇裝置11的切換的視頻信號，送入視頻信號采集處理裝置14。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種圖像/語音前端處理裝置，其特征在于其包括一個視頻信號采集處理裝置14由視頻圖像處理電路組成，其視頻輸入端連接多路視頻選擇裝置11，對多路視頻選擇裝置11選通輸入的視頻圖像信號進行處理，將模擬視頻圖像信號轉(zhuǎn)換成YUV422的數(shù)字圖像信號，其數(shù)據(jù)輸出端與圖像數(shù)據(jù)存儲裝置15相連，將采集處理后的數(shù)字圖像信號數(shù)據(jù)存于圖像數(shù)據(jù)存貯裝置15中，其信號控制端與圖像編碼處理裝置17相連，對模擬視頻圖像信號轉(zhuǎn)換結(jié)束后，通知圖像編碼處理裝置17中的第一數(shù)字信號處理器(1DSP)對存于圖像數(shù)據(jù)存貯裝置15中的數(shù)字圖像信號數(shù)據(jù)進行進一步地處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖像/語音前端處理裝置，其特征在于其包括一個圖像編碼處理裝置17以第一數(shù)字信號處理器(1DSP)為核心，其數(shù)據(jù)端與圖像數(shù)據(jù)存貯裝置15相連，將經(jīng)視頻信號采集處理裝置14采集處理后存于圖像數(shù)據(jù)存貯裝置15中的數(shù)字圖像信號數(shù)據(jù)取出，根據(jù)ITU-T的H.263協(xié)議，對數(shù)據(jù)進行壓縮，生成一幅圖像信號的H.263 CIF格式的圖像壓縮數(shù)據(jù)，再將該圖像壓縮數(shù)據(jù)送入圖像數(shù)據(jù)存貯裝置15中暫存；其信號控制線與視頻信號處理裝置14相連，圖像編碼處理裝置17中的第一數(shù)字信號處理器(1DSP)通過與視頻信號采集處理裝置14相連的I2C總線，將對模擬視頻信號進行數(shù)字圖像信號處理的信號格式、數(shù)據(jù)格式及圖像尺寸等變換要求送入視頻信號采集處理裝置14；其中斷及串行口和主控與語音編碼裝置16相連，圖像編碼處理裝置17中的第一數(shù)字信號處理器(1DSP)通過串行口與主控與語音編碼裝置16中的第二數(shù)字信號處理器(2DSP)相連，在完成一幅圖像信號的H.263 CIF格式圖像壓縮數(shù)據(jù)后，通知第二數(shù)字信號處理器(2DSP)，并根據(jù)第二數(shù)字信號處理器(2DSP)的控制指令，以直接數(shù)據(jù)傳送(DMA)方式，將多幅圖像信號的圖像壓縮數(shù)據(jù)傳送至第二數(shù)字信號處理器(2DSP)進行數(shù)據(jù)打包。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖像/語音前端處理裝置，其特征在于其包括一個圖像數(shù)據(jù)存貯裝置15由靜態(tài)隨機存貯器(SRAM)組成，其數(shù)據(jù)線分別與視頻信號采集處理裝置14及圖像編碼裝置17相連，其地址線、讀寫控制及片選控制與圖像編碼處理裝置17中的第一數(shù)字信號處理器(1DSP)相連，由第一數(shù)字信號處理器(1DSP)控制經(jīng)視頻信號采集處理裝置14采集處理的YUV422數(shù)字圖像信號數(shù)據(jù)及經(jīng)圖像編碼處理裝置17編碼壓縮的H.263 CIF圖像壓縮數(shù)據(jù)對圖像數(shù)據(jù)存貯裝置15的存貯及讀出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種圖像/語音前端處理裝置，其特征在于其包括一個觸發(fā)裝置12由光電耦合電路及信號隔離電路組成，其輸入端可接收多路觸發(fā)信號的輸入，其輸出端與主控語音編碼處理裝置16相連，將觸發(fā)輸出信號送入主控與語音編碼裝置16，由主控與語音編碼裝置16中的第二數(shù)字信號處理器(2DSP)進行判斷處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖像/語音前端處理裝置，其特征在于其包括一個語音采集模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置13由語音放大及語音模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成，其輸入端可接收外接話筒語音信號，由放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路對外接話筒輸入的語音信號進行放大及模數(shù)變換，其輸出端與主控語音處理裝置16相連，輸出16比特的脈碼調(diào)制(PCM)數(shù)字語音數(shù)據(jù)至主控與語音編碼裝置16進行進一步的處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖像/語音前端處理裝置，其特征在于其包括一個線路接口裝置18由通用接口電路(UART)和調(diào)制解調(diào)電路(MODEM)組成，其信號控制端與語音編碼裝置16相連，調(diào)制解調(diào)端口與電話線相連。在主控與語音編碼裝置16中第二數(shù)字信號處理器(2DSP)的管理下，將第二數(shù)字信號處理器(2DSP)送來的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)及數(shù)字語音數(shù)據(jù)的打包數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制解調(diào)電路(MODEM)送入與電話交換網(wǎng)連接的電話線；將經(jīng)由電話線傳來的特定用戶的設(shè)備的控制命令送入主控與語音編碼裝置16中的第二數(shù)字信號處理器(2DSP)執(zhí)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖像/語音前端處理裝置，其特征在于其包括一個主控與語音編碼裝置16以第二數(shù)字信號處理器(2DSP)為核心，其信號控制端分別與語音采集模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置13、觸發(fā)裝置12、多路視頻選擇裝置11、圖像編碼處理裝置17和線路接口裝置18相連，對整個圖像/語音前端處理裝置的協(xié)調(diào)工作起著最主要的作用；其與觸發(fā)裝置12相連接，判斷觸發(fā)裝置12中的第n號觸發(fā)電路受到觸發(fā)；其與語音采集模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置13相連接，控制語音采集模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置13的工作，接受語音采集模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置13輸出的脈碼調(diào)制(PCM)數(shù)字語音數(shù)據(jù)，并對其依據(jù)ITU-T G.732.1協(xié)議的要求進行壓縮處理；其與圖像編碼處理裝置17相連，接受圖像編碼處理裝置17對一幅視頻圖像的H.263 CIF格式圖像壓縮數(shù)據(jù)處理結(jié)束的信號，并在適當時刻通知圖像編碼處理裝置17將已完成H.263 CIF格式圖像壓縮數(shù)據(jù)處理的多幅圖像的數(shù)據(jù)送入第二數(shù)字信號處理器(2DSP)，與完成G.723語音壓縮的數(shù)據(jù)一同進行打包處理，送入線路接口裝置18；其與多路視頻選擇裝置11相連，根據(jù)對觸發(fā)裝置12第n路受觸的判斷，以及對圖像編碼處理裝置17圖像壓縮數(shù)據(jù)處理結(jié)束信號的識別，向多路視頻選擇裝置11送出多路選擇控制信號，由多路視頻選擇裝置11對此控制信號進行譯碼，完成對視頻信號的切換；其與線路接口裝置18相連，將完成打包處理的圖像及語音數(shù)據(jù)送到與電話交換網(wǎng)相連的電話線上，并接受由電話線送來的控制命令。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖像/語音前端處理裝置，其特征在于其不僅可以對靜止圖像進行處理，而且可以對活動圖像進行處理和傳送。
專利摘要一種圖像/語音前端處理裝置,其可對圖像信號和語音信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換,并按國際電信聯(lián)盟ITU－T的H.324協(xié)議進行壓縮編碼,數(shù)據(jù)打包,然后經(jīng)調(diào)制解調(diào)電路由電話交換網(wǎng)絡(luò)的電話線向電話交換網(wǎng)的特定用戶傳輸,特定用戶的設(shè)備在收到圖像/語音前端處理裝置發(fā)送來的信號后,對打包壓縮的圖像/語音信息依據(jù)國際電信聯(lián)盟ITU－T的H.324協(xié)議進行碼流分組,解壓解碼,使圖像/語音前端處理裝置所配接的攝像頭及話筒采集的現(xiàn)場圖像信號和語音信號得以再現(xiàn)。
文檔編號G10L19/00GK2410710SQ0020448
公開日2000年12月13日 申請日期2000年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月10日
發(fā)明者趙成武, 戴禮榮, 藍先春, 郭武, 宋彥, 張鷹, 宋軍華 申請人:中國科學技術(shù)大學, 廈門華僑電子企業(yè)有限公司