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嵌入式智能視頻分析器的制作方法

文檔序號:6695953閱讀:208來源:國知局
專利名稱:嵌入式智能視頻分析器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型涉及一種對視頻監(jiān)控的圖像進行智能分析的嵌入式裝置,用于 對監(jiān)控場景中的目標(biāo)進行檢測、跟蹤、識別、報警,并將監(jiān)控目標(biāo)信息與圖像進 行信息融合、傳輸和顯示。
背景技術(shù)
對復(fù)雜環(huán)境和場景下的目標(biāo)行為進行監(jiān)控、跟蹤、識別和報警,對于建筑物、 工業(yè)設(shè)備和公共場合的安全管理十分重要。智能視頻分析器可以對攝像機獲得的 視頻圖像進行自動處理和分析,檢測目標(biāo)并進行跟蹤,并進行行為判斷和報警發(fā)
生。業(yè)已存在的智能視頻分析裝置或系統(tǒng),或采用PC式,或采用嵌入式?,F(xiàn)有 的基于PC式的智能視頻分析裝置或系統(tǒng),智能視頻分析功能在PC上實現(xiàn),雖然
軟件實現(xiàn)靈活、功能豐富,但對于多路視頻集中計算,則中心計算機運算量太大,
負荷沉重;現(xiàn)有的基于嵌入式的智能視頻分析裝置,智能視頻分析功能在嵌入式 前端設(shè)備上實現(xiàn),但裝置處理功能簡單、輸出功能單一,或輸出報警信號,或輸 出經(jīng)過壓縮技術(shù)處理的數(shù)字視頻信號,場景下的目標(biāo)標(biāo)識、目標(biāo)在場景中的位置 和行為并沒有在輸出視頻信號中得到很好的處理,報警發(fā)生后,需要監(jiān)控人員對 報警發(fā)生的視頻圖像、報警信息進行融合處理,處理復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本實用新型提供一種嵌入式智能視頻分析器,可將目標(biāo)位置信 息、軌跡信息、報警信息融合在輸出的視頻信號中,輸出的視頻信號可以為標(biāo)準(zhǔn) 的模擬視頻信號,也可以為以H.264/MJPEG形式傳輸?shù)腎P視頻碼流。
技術(shù)方案本實用新型的嵌入式智能視頻分析器中,中央處理模塊由視頻 采集、視頻分析、信息疊加、視頻編碼組成;中央處理模塊的數(shù)據(jù)接口分別接視 頻解碼模塊的輸出端和存儲器模塊,中央處理模塊中視頻編碼器輸出端和視頻環(huán)
出控制模塊的輸出端分別接視頻輸出模塊,中央處理模塊中視頻編碼器輸出端還 與以太網(wǎng)接口模塊相接;中央處理模塊的12C端分別接輸入輸出接口模塊、版權(quán) 保護模塊,中央處理模塊的UARTO端接串口模塊,中央處理模塊的12C端接實 時時鐘模塊,中央處理模塊的電源與復(fù)位端接電源與復(fù)位模塊,中央處理模塊的 GPIO端接看門狗模塊;視頻解碼模塊、視頻環(huán)出控制模塊的輸入端接攝像機輸 出的視頻信號。
視頻環(huán)出控制模塊由視頻自動偵測電路和雙路視頻切換電路組成,視頻自動 偵測電路的輸入端與中央處理模塊的視頻輸出端相連,如中央處理模塊的視頻輸 出端發(fā)生輸出故障,雙路視頻切換電路的輸出端將自動切換至原始視頻信號輸 出。視頻輸出模塊的視頻輸出有兩種輸出, 一為含目標(biāo)信息的標(biāo)準(zhǔn)模擬視頻輸出, 另一個為含目標(biāo)信息的以H,264/MJPEG形式傳輸?shù)腎P視頻編碼流。以太網(wǎng)接口 模塊的網(wǎng)絡(luò)接口可用于H. 264/MJPEG形式傳輸IP視頻編碼流,也可用于報警任 務(wù)和規(guī)則信息傳輸,同時嵌入式應(yīng)用程序遠程更新升級也可通過該接口實現(xiàn)。版 權(quán)保護模塊采用ASIC芯片進行密碼校驗以決定能否啟動智能視頻分析器上的智 能分析軟件,如果密碼不符,程序?qū)⑼V惯\行。
有益效果監(jiān)控畫面融合了視頻畫面、目標(biāo)分類信息、目標(biāo)位置信息、目標(biāo) 軌跡信息、報警信息等信息,同時輸出標(biāo)準(zhǔn)的模擬視頻信號和以H.264/MJPEG 形式傳輸?shù)腎P視頻碼流,裝置應(yīng)用靈活。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。

圖1是智能視頻分析器原理方框圖。 圖2是智能視頻分析器電路連接圖。
具體實施方式
嵌入式智能視頻分析器包括:中央處理模塊、視頻解碼模塊、存儲模塊、視 頻輸出模塊、視頻自動環(huán)出模塊、以太網(wǎng)接口模塊、串口模塊、輸入輸出接口模 塊、電源與復(fù)位模塊、看門狗模塊、實時時鐘模塊、版權(quán)保護模塊。
中央處理模塊的數(shù)據(jù)接口分別接視頻解碼模塊的輸出端和存儲器模塊,中央 處理模塊的視頻輸出端和視頻環(huán)出控制模塊的輸出端分別接視頻輸出模塊,中央
處理模塊中視頻輸出端還與以太網(wǎng)接口模塊相接,中央處理模塊的I2C端分別接 輸入輸出接口模塊、版權(quán)保護模塊,中央處理模塊的UARTO端接串口模塊,中央 處理模塊的I2C端接實時時鐘模塊,中央處理模塊的電源與復(fù)位端接電源與復(fù) 位模塊,中央處理模塊的GPIO端接看門狗模塊,視頻解碼模塊、視頻環(huán)出控制 模塊的輸入端接攝像機輸出的視頻信號。視頻環(huán)出控制模塊的輸入端與中央處理 模塊的視頻輸出端相連,如中央處理模塊的視頻輸出端發(fā)生輸出故障,視頻環(huán)出 控制模塊的輸出端將切換至原始視頻輸出。
在圖1中,中央處理模塊負責(zé)整個智能分析器的控制和處理,由視頻采集、 視頻分析、信息疊加、視頻編碼等部分組成。
存儲模塊負責(zé)圖像、程序和文件存儲,有即時存儲和永久存儲兩種方式。
視頻解碼模塊負責(zé)視頻解碼,將復(fù)合視頻輸入轉(zhuǎn)換為BT.565格式輸出。
視頻輸出模塊負責(zé)視頻放大輸出,采用PAL制式。
視頻自動環(huán)出模塊是為了保證在主控板的軟件或硬件發(fā)生故障的情況下,視 頻信號不發(fā)生中斷。視頻自動環(huán)出模塊由視頻自動偵測電路和雙路視頻切換電路 組成。在主控板發(fā)生故障,沒有視頻信號輸出的時候,視頻自動偵測硬件電路會 即時輸出故障信號,同時該信號控制雙路視頻切換電路,即時將輸入的視頻信號 切換到直接環(huán)出狀態(tài),從而保證視頻信號的完整性;在主控板恢復(fù)正常后,視頻 自動偵測純硬件電路會輸出正常信號,并自動將視頻信號切換到正常輸出狀態(tài)。
網(wǎng)絡(luò)接口模塊負責(zé)圖像和數(shù)據(jù)的傳輸,圖像為以H.264/MJPEG形式傳輸?shù)?IP視頻編碼流,數(shù)據(jù)包括報警任務(wù)和規(guī)則信息、程序和文件信息。嵌入式應(yīng)用 程序更新升級可通過該接口模塊實現(xiàn)。
輸入輸出接口模塊用作報警輸出、報警輸入、狀態(tài)燈指示。輸入輸出接口要 進行電平的轉(zhuǎn)換,輸入接口要進行濾波和隔離保護。智能分析的報警結(jié)果通過報 警輸出口輸出,紅綠狀態(tài)燈指示智能分析器的運行狀態(tài)。
電源與復(fù)位模塊負責(zé)提供多種電壓形式的電源和復(fù)位上電電路。
看門狗電路作用是保證中央處理器準(zhǔn)確復(fù)位和防止軟件跑飛。在程序正常運 行期間不斷對看門狗電路進行復(fù)位,如果程序運行異?;蛑醒胩幚砥魑茨芡耆珡?fù) 位看門狗電路將自動產(chǎn)生復(fù)位信號。
串口模塊的作用主要是用作調(diào)試和測試的通訊端口,與主機的串口相連接, 利用主機的超級終端作為主板的顯示終端,顯示運行信息,提供調(diào)試與測試命令
輸入端口。
實時時鐘模塊是為了給裝置提供實時日期時間數(shù)據(jù)。
版權(quán)保護模塊是為了保護主板上運行的智能分析軟件的知識產(chǎn)權(quán)不受侵范。
采用ASIC芯片方式實現(xiàn),在該芯片內(nèi)放置啟動密碼,這樣在軟件啟動階段,進 行密碼校驗,如果密碼不符,程序?qū)⑼V惯\行,從而有效的保護軟件的版權(quán)。
在圖2中,Ul是中央處理模塊芯片,采用的是TI公司的達芬奇系列的 TMS320DM6446芯片。TMS320DM6446芯片包括297-MHz ARM926EJ-S核和594-MHz C64X+的DSP核,有視頻協(xié)處理單元Video Processing Subsystem(VPSS),包括 OSD (On Screen Display,屏幕顯示)和VENC (視頻編碼器)。同時該芯片集成 了許多接口,如網(wǎng)絡(luò)控制器(EMAC)、 3路異步串行口 (UART)、 2線制串行總線 (I2C)、動態(tài)存儲器控制器(EMIFVENCs Controller)、程序存儲器控制器(EMIFa Controller)等。TMS320DM6446芯片的ARM端用于視頻采集,DSP端用于視頻分 析,OSD用于信息疊加,VENC用于視頻編碼。
U5 (TVP5146)是視頻解碼芯片,TVP5146內(nèi)置10位AD轉(zhuǎn)換器,輸出為 BT.565格式3.3V的數(shù)據(jù),由于U1 (TMS320廳446)的視頻輸入接口為1.8V, 所以將U5 (TVP5146)的3.3V輸出數(shù)據(jù)經(jīng)U6 (SN74AVCB 164245)轉(zhuǎn)換為1.8V 的數(shù)據(jù)連接到U1 (TMS320DM6446)的視頻輸入端口。 U5 (TVP5146)的控制方 式為I2C總線,U5 (TVP5146)與L2 G.3VI2C總線)相連,L2 (3.3VI2C總 線)經(jīng)U7 (PCA9306)轉(zhuǎn)換為LI (1.8VI2C總線),LI (1.8VI2C總線與Ul (TMS320DM6446)的I2C總線相連。
U2 (MT47H32M16)和U3 (MT47H32M16)是DDR儲存器,它們和Ul (TMS320DM6446)的DDR數(shù)據(jù)和控制總線相連。本例中U2 (MT47H32M16) 具有512Mb容量,也可以選用其他容量的DDR芯片。
U4 (AM29LV256M)是NORFLASH儲存器,用于程序和報警數(shù)據(jù)的儲存。 模擬的視頻輸入信號經(jīng)U5 (TVP5146)解碼后,經(jīng)U6 (SN74AVCB 164245) 電平轉(zhuǎn)換后,進入U1 (TMS320DM6446),經(jīng)程序處理后,得到新的融合的視頻數(shù) 據(jù),此數(shù)據(jù)經(jīng)U1 (TMS320DM6446)的視頻編碼單元進行編碼和數(shù)模轉(zhuǎn)換后,得 到模擬的視頻信號,此信號經(jīng)U20 (0PA357)放大后形成標(biāo)準(zhǔn)的PAL制視頻信號, 該信號連接到U21 (MAX4141)的IN1端口和U22 (LM1881),同時U0 (視頻輸入) 連接到U21 (MAX4141)的IN0端口。 U21 (MAX4141)是一個多通道視頻選擇輸
出芯片,U22(LM1881)是一個視頻同步信號分離器,U22(LM1881)將U20(0PA357) 輸出的視頻信號進行場同步信號分離,場同步信號V—0UT連接到U23 (74HC04) 進行反相,反相后的信號經(jīng)過由U24 (PNP)、 U25 (極性電容)和U26 (電阻)構(gòu) 成的充放電電路處理后連接到U21 (MAX4141)的A0端口。當(dāng)U20 (0PA357)有 視頻輸出時,U21 (MAX4141)的A0端口上將會得到+5V電平信號,U20 (0PA357) 輸出的視頻信號將會被U21 (MAX4141)選擇輸出,連接到U30 (視頻輸出Q9座); 當(dāng)U20 (0PA357)沒有視頻輸出時,U21 (MAX4141)的AO端口上將會得到OV電 平信號,U0 (視頻輸入)信號將會被U21 (MAX4141)選擇輸出,連接到U30 (視 頻輸出Q9座)。在圖2中,虛線框內(nèi)部件組成了U32 (視頻自動環(huán)出模塊)。
Ul (TMS320DM6446)的內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)控制器(EMAC)和U18 (LXT971ALE) 網(wǎng)絡(luò)接口芯片連接,U18 (LXT971ALE)和U19 (RJ45)連接,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能。
Ul (TMS320DM6446)的內(nèi)置串行通訊控制器(UART)是1.8V電平標(biāo)準(zhǔn), 將Ul (TMS320DM6446)的串行通訊數(shù)據(jù)經(jīng)U14 (SN74AVC1T45)和U15 (SN74AVC1T45)轉(zhuǎn)換為3.3V電平標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù),3.3V電平標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)在經(jīng)過 U16(MAX3221)轉(zhuǎn)換為RS-232電平標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù),U16(MAX3221 )和U17(DB-9 座)相連接,實現(xiàn)RS-232的輸入和輸出。
U8 (PCF8563T)是時鐘芯片,它連接在L2 (3.3V I2C總線)上,受Ul (TMS320DM6446)的I2C總線控制。
U9 (CAT24WC256)是EEPROM,它連接在L2 (3.3V I2C總線)上,受 Ul (TMS320DM6446)的I2C總線控制,用于重要的參數(shù)保存。
U10 (ALPU-05)是ASIC芯片,它連接在L2 (3.3V 12C總線)上,受U1 (TMS320DM6446)的I2C總線控制,用于程序密碼校驗,實現(xiàn)軟件版權(quán)保護。
Ull (PCF8574T)是一個8路并行輸入輸出的串行接口芯片,它連接在L2 (3.3V I2C總線)上,受Ul (TMS320DM6446)的I2C總線控制,Ull (PCF8574T) 的4個輸出端口連接到4個U13 (LED)上,用于狀態(tài)指示;Ull (PCF8574T) 的另外4個輸入輸出端口 4個U12 (TLP521-1)上,實現(xiàn)開關(guān)量的輸入輸出, 用于報警的輸入輸出。
U27 (3片TPS54310PWP)構(gòu)成了電源電路,U28 (TPS54310PWP)輸入為5V 直流電源,輸出為直流3.3V、 1.8V、 1.2V共3種。
U28 (3片TPS3808G09DBVR)構(gòu)成了復(fù)位電路,U28 (3片TPS3808G09DBVR)
輸出系統(tǒng)復(fù)位信號連接到Ul (TMS320DM6446)的RESET端;U28 (3片 TPS3808G09DBVR)輸出控制信號到U27 (3片TPS54310PWP),控制U28 (3片 TPS3808G09DBVR)的工作順序。U28 (3片TPS3808G09DBVR)和U29 (IMP706T) 看門狗芯片相連接,當(dāng)U29 (IMP706T)在1. 6秒內(nèi)收不到喂狗信號后將產(chǎn)生復(fù) 位信號,此復(fù)位信號將使的U28 (3片TPS3808G09DBVR)輸出系統(tǒng)復(fù)位信號,從 而將Ul (TMS320DM6446)進行復(fù)位。U29 (IMP706T)的喂狗信號受Ul (TMS320DM6446)的GI03控制,由于GI03是1. 8V信號,而U29 (IMP706T)的 喂狗信號的要求為3.3V信號,所以U31 (SN74AVC1T45)將1. 8V的GI03信號 轉(zhuǎn)換為3.3V信號,連接到U29 (IMP706T)。
權(quán)利要求1. 一種嵌入式智能視頻分析器,其特征在于中央處理模塊(1)由視頻采集、視頻分析、信息疊加、視頻編碼組成;中央處理模塊(1)的數(shù)據(jù)接口分別接視頻解碼模塊(2)的輸出端和存儲器模塊(3),中央處理模塊(1)中視頻編碼器輸出端和視頻環(huán)出控制模塊(5)的輸出端分別接視頻輸出模塊(4),中央處理模塊(1)中視頻編碼器輸出端還與以太網(wǎng)接口模塊(6)相接;中央處理模塊(1)的I2C端分別接輸入輸出接口模塊(8)、版權(quán)保護模塊(12),中央處理模塊(1)的UARTO端接串口模塊(7),中央處理模塊(1)的I2C端接實時時鐘模塊(11),中央處理模塊(1)的電源與復(fù)位端接電源與復(fù)位模塊(9),中央處理模塊(1)的GPIO端接看門狗模塊(10);視頻解碼模塊(2)、視頻環(huán)出控制模塊(5)的輸入端接攝像機輸出的視頻信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式智能視頻分析器,其特征在于視頻環(huán)出控 制模塊(5)由視頻自動偵測電路和雙路視頻切換電路組成,視頻自動偵測電路 的輸入端與中央處理模塊的視頻輸出端相連,如中央處理模塊的視頻輸出端發(fā)生 輸出故障,雙路視頻切換電路的輸出端將自動切換至原始視頻信號輸出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式智能視頻分析器,其特征在于視頻輸出模塊 (4)的視頻輸出有兩種輸出, 一為含目標(biāo)信息的標(biāo)準(zhǔn)模擬視頻輸出,另一個為含目標(biāo)信息的以H. 264/MJPEG形式傳輸?shù)腎P視頻編碼流。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式智能視頻分析器,其特征在于以太網(wǎng)接口模 塊(6)的網(wǎng)絡(luò)接口可用于H. 264/MJPEG形式傳輸IP視頻編碼流,也可用于報警 任務(wù)和規(guī)則信息傳輸,同時嵌入式應(yīng)用程序遠程更新升級也可通過該接口實現(xiàn)。
專利摘要嵌入式智能視頻分析器涉及一種對視頻監(jiān)控的圖像進行智能分析的嵌入式裝置,用于對監(jiān)控場景中的目標(biāo)進行檢測、跟蹤、識別、報警,并將監(jiān)控目標(biāo)信息與圖像進行信息融合、傳輸和顯示。中央處理模塊(1)由視頻采集、視頻分析、信息疊加、視頻編碼組成;數(shù)據(jù)接口分別接視頻解碼模塊(2)的輸出端和存儲器模塊(3),視頻編碼器輸出端和視頻環(huán)出控制模塊(5)的輸出端分別接視頻輸出模塊(4),中央處理模塊(1)中視頻編碼器輸出端還與以太網(wǎng)接口模塊(6)相接;中央處理模塊(1)的I2C端分別接輸入輸出接口模塊(8)、版權(quán)保護模塊(12),中央處理模塊(1)的UART0端接串口模塊(7),中央處理模塊(1)的I2C端接實時時鐘模塊(11)。
文檔編號G08B13/194GK201204664SQ200820035458
公開日2009年3月4日 申請日期2008年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月6日
發(fā)明者丁海龍, 張?zhí)K橫, 張長順, 蔡梅艷, 趙新榮, 陸永剛, 黃建元 申請人:江蘇東大金智建筑智能化系統(tǒng)工程有限公司
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