專利名稱：高清晰視頻監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種視頻監(jiān)控系統(tǒng)，尤其是一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，可
生成、傳輸、顯示、存儲回放720P或1080P高清視頻數(shù)據(jù)的高清晰視頻監(jiān)控 系統(tǒng)。
技術(shù)背景-
目前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用范圍較廣，如銀行、賓館、機(jī)場、公路、住宅 區(qū)等領(lǐng)域?，F(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括位于現(xiàn)場并安裝在云臺上的攝像機(jī)，攝像 機(jī)通過線纜將所攝制的視頻信號傳輸至矩陣并由與矩陣相接的控制裝置(計(jì)算 機(jī)、鍵盤等)進(jìn)行控制，使視頻信號一路通過顯示驅(qū)動電路在監(jiān)控中心的顯示 器上顯示，另一路存儲供回放使用；同時(shí)監(jiān)控中心通過控制裝置向現(xiàn)場發(fā)送控 制云臺、攝像機(jī)變焦等控制信息，以期得到最清晰的視頻信號。雖然現(xiàn)有廣播 電視領(lǐng)域可生成并傳輸分別為720p、 1080i和1080p三種顯示格式的高清視頻 信號，但是所用設(shè)備價(jià)格較高(均為進(jìn)口設(shè)備)，不能在視頻監(jiān)控領(lǐng)域普及使用， 以至于現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的畫面清晰度較低，難以滿足監(jiān)控的要求。另外， 現(xiàn)有的視頻存儲裝置普遍采用硬盤錄像機(jī)，通過內(nèi)置的視頻采集卡采集視頻數(shù) 據(jù)，經(jīng)PCI總線傳送到計(jì)算機(jī)，也不能滿足高清晰度的要求。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型是為了解決現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)清晰度低的問題，提供一種結(jié)構(gòu) 簡單、成本低廉，可生成、傳輸、顯示、存儲回放720P或1080P高清視頻數(shù) 據(jù)的高清晰視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是 一種高清晰視頻監(jiān)控系統(tǒng)，有設(shè)置在云臺 上的攝像機(jī)，攝像機(jī)的輸出與矩陣相接，矩陣的輸出通過顯示驅(qū)動電路與顯示 器相接，與矩陣相接有控制裝置及圖像存儲回放裝置，其特征在于
a.所述的攝像機(jī)有鏡頭，與鏡頭相接有圖像傳感器，圖像傳感器的輸出與 FPGA1相接，F(xiàn)PGA1的輸出一路通過光圈驅(qū)動電路與鏡頭相接； 一路與RS422 接口相接，另一路與光電轉(zhuǎn)換模塊1相接；所述的FPGA1是有數(shù)據(jù)接收電路， 數(shù)據(jù)接收電路的輸出分別與彩色處理電路、圖像重建電路1相接，彩色處理電路的輸出與數(shù)據(jù)編解碼電路相接，數(shù)據(jù)編解碼電路與微處理器相接；圖像重建 電路1的輸出通過亮度處理電路與微處理器相接，微處理器的輸出與I2C接口 電路相接；
b.所述的光電轉(zhuǎn)換模塊1的輸出通過光纖與矩陣相接，所述矩陣設(shè)有光電 轉(zhuǎn)換模塊2，光電轉(zhuǎn)換模塊2的輸出與切換電路相接。
所述顯示驅(qū)動電路設(shè)有FPGA2，與FPGA2相接有高解析度高寬度顯示數(shù) 據(jù)接口及雙倍數(shù)率同步動態(tài)存儲器；所述FPGA2有圖像重建電路2，與圖像重 建電路2相接有同步動態(tài)存儲器讀寫控制器；所述FPGA2還設(shè)有顯示接口驅(qū) 動及時(shí)鐘同步電路、高解析度高寬度顯示數(shù)據(jù)接口配置電路，顯示接口驅(qū)動及 時(shí)鐘同步電路與同步動態(tài)存儲器讀寫控制器相接。
與所述切換電路的輸出相接有光電轉(zhuǎn)換模塊3，光電轉(zhuǎn)換模塊3的輸出通 過光纖與光電轉(zhuǎn)換模塊4相接，光電轉(zhuǎn)換模塊4與顯示驅(qū)動電路中的FPGA2 相接。
所述光電轉(zhuǎn)換模塊3的輸出通過光纖與光電轉(zhuǎn)換模塊5相接，光電轉(zhuǎn)換模 塊5與圖像存儲回放裝置相接，所述的圖像存儲回放裝置設(shè)有FPGA3，與 FPGA3相接有高速RAM, FPGA3通過PCI Express插口與計(jì)算機(jī)相接；所述 FPGA3是有FPGA邏輯單元，與FPGA邏輯單元相接有串行/解串電路、RAM 功能模塊及PCI Express功能模塊。
本實(shí)用新型通過定義所設(shè)置的現(xiàn)場可編程處理器，實(shí)現(xiàn)對視頻數(shù)據(jù)接收、 處理、圖像重建、視頻輸出數(shù)據(jù)編、解碼等功能，可生成720P或1080P高清 視頻數(shù)據(jù)并可通過光纖進(jìn)行傳輸，傳輸損耗低、通信容量大、抗電磁干擾能力 強(qiáng)、保密性好、重量輕；同時(shí)通過定義所設(shè)置的現(xiàn)場可編程處理器，實(shí)現(xiàn)對高 清晰視頻的顯示驅(qū)動、顯示及存儲回放，結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，可廣泛應(yīng)用于 監(jiān)控系統(tǒng)，滿足監(jiān)控系統(tǒng)的高清晰性能指標(biāo)要求。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路原理總圖。
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例攝像機(jī)的內(nèi)部電路原理框圖。
圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例攝像機(jī)中現(xiàn)場可編程處理器FPGA1的原理框圖。
圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例攝像機(jī)視頻數(shù)據(jù)輸出形式。
圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例矩陣與控制裝置連接的電路原理框圖。
圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例顯示驅(qū)動電路的原理框圖。
圖7本實(shí)用新型實(shí)施例顯示驅(qū)動電路中現(xiàn)場可編程處理器FPGA2的原理 框圖。
圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例圖像存儲回放裝置電路原理框圖。 圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例圖像存儲回放裝置中現(xiàn)場可編程處理器FPGA3 的原理框圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。 實(shí)施例1:
如圖l所示有設(shè)置在云臺上的攝像機(jī)，攝像機(jī)的輸出與矩陣相接，矩陣 的輸出通過顯示驅(qū)動電路與顯示器相接，與矩陣相接有控制裝置及圖像存儲回 放裝置。所述的攝像機(jī)如圖2所示有鏡頭，與鏡頭相接有500萬像素的cmos 圖像傳感器，cmos圖像傳感器的輸出與FPGA1相接，F(xiàn)PGA1的輸出一路通過 光圈驅(qū)動電路與鏡頭相接； 一路與RS422接口相接，輸出用于控制云臺等控制 信號，另一路與光電轉(zhuǎn)換模塊1相接；所述的FPGA1如圖3所示有數(shù)據(jù)接 收電路，數(shù)據(jù)接收電路的輸出分別與彩色處理電路、圖像重建電路l相接，彩 色處理電路的輸出數(shù)據(jù)與編解碼電路相接(視頻數(shù)據(jù)輸出形式如圖4所示)，數(shù) 據(jù)編解碼電路與微處理器相接；圖像重建電路1的輸出通過亮度處理電路與微 處理器相接，微處理器的輸出與I2C接口電路相接，所述的光電轉(zhuǎn)換模塊l的 輸出通過光纖與矩陣相接，所述矩陣如圖5所示設(shè)有光電轉(zhuǎn)換模塊2，光電 轉(zhuǎn)換模塊2的輸出與切換電路相接，控制裝置與切換電路及光電轉(zhuǎn)換模塊2相 接。
工作過程
500萬像素的cmos圖像傳感器，可以實(shí)現(xiàn)高清視頻格式的原始圖像數(shù)據(jù)采 集，速度>25幀/秒，以保證畫面對動態(tài)物體顯示的流暢。FPGA1主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù) 的處理和控制，將處理過后的數(shù)據(jù)以串行的方式發(fā)給雙向光電轉(zhuǎn)換模塊，并且 通過光圈驅(qū)動電路實(shí)現(xiàn)鏡頭自動光圈和攝像機(jī)自動快門等等的控制功能。同時(shí)， 光電轉(zhuǎn)換模塊接收矩陣發(fā)來的反向控制信號送給FPGA 1，通過RS422接口控 制云臺和鏡頭的動作。具體工作過程如下FPGA1中彩色處理電路主要實(shí)現(xiàn)數(shù) 據(jù)的顏色矯正，以實(shí)現(xiàn)真實(shí)物體對應(yīng)的彩色數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)編解碼電路以串行 的方式發(fā)給雙向光電轉(zhuǎn)換模塊1;圖像重建電路1將圖像傳感器原始的數(shù)據(jù) (Bayer color)恢復(fù)成RGB數(shù)據(jù)，用于亮度處理并配合微處理器通過I2C控制 圖像傳感器，微處理器的輸出與RS422接口相接；亮度處理電路的輸出與光圈 控制電路相接，控制鏡頭自動光圈。矩陣中的光電轉(zhuǎn)換模塊2將通過光纖傳輸 的信號變成電信號，將圖像數(shù)據(jù)送給切換電路，經(jīng)切換后輸出；控制裝置的反 向控制信號則通過光電轉(zhuǎn)換模塊2、光纖發(fā)給攝像機(jī)。 實(shí)施例2:
其他電路同實(shí)施例l,與實(shí)施例1所不同的如圖6、 7所示顯示驅(qū)動電路 設(shè)有FPGA2，與FPGA2相接有高解析度高寬度顯示數(shù)據(jù)接口 (HDMI/DVI) 及雙倍數(shù)率同步動態(tài)存儲器(DDR SDRAM);所述FPGA2有圖像重建電路2， 與圖像重建電路2相接有同步動態(tài)存儲器讀寫控制器；圖像重建電路2配合 DDR SDRAM存儲電路將圖像傳感器原始的數(shù)據(jù)(Bayer color)恢復(fù)成RGB數(shù) 據(jù)，同步動態(tài)存儲器讀寫控制器用于圖像數(shù)據(jù)的幀存和再處理，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 變成720p@60Hz或1080p@50Hz的RGB數(shù)據(jù)，供顯示用。所述FPGA2還設(shè) 有顯示接口驅(qū)動及時(shí)鐘同步電路、高解析度高寬度顯示數(shù)據(jù)接口配置電路，顯 示接口驅(qū)動及時(shí)鐘同步電路用于內(nèi)部時(shí)鐘的生成和顯示接口同步時(shí)鐘的生成， HDMI/DVI配制電路用于對HDMI/DVI芯片的配制控制。
切換電路的輸出可以通過電纜直接與顯示驅(qū)動電路相接，但最好是與所述 切換電路的輸出相接有光電轉(zhuǎn)換模塊3，光電轉(zhuǎn)換模塊3的輸出通過光纖與光 電轉(zhuǎn)換模塊4相接，光電轉(zhuǎn)換模塊4與顯示驅(qū)動電路中的FPGA2相接。
實(shí)施例3:
其他電路同實(shí)施例1或?qū)嵤├?，所不同的如圖8、 9所示光電轉(zhuǎn)換模塊 3的輸出通過光纖與光電轉(zhuǎn)換模塊5相接，光電轉(zhuǎn)換模塊5與圖像存儲回放裝 置相接，所述的圖像存儲回放裝置設(shè)有FPGA3，與FPGA3相接有高速RAM， FPGA3通過PCI Express插口與計(jì)算機(jī)相接；所述FPGA3是有FPGA邏輯單元， 與FPGA邏輯單元相接有串行/解串電、RAM功能模塊及PCI Express功能模塊， 可集成在一塊電路板上，置于PCI Express總線插槽內(nèi)。
主處理器采用帶有PCI Express功能的可編程處理器(FPGA)，實(shí)現(xiàn)與PCI Express接口的通信，可編程處理器可方便設(shè)計(jì)存儲器接口 ，與外部高速RAM 交換數(shù)據(jù)，處理器帶有串行/解串電路，可以與光電轉(zhuǎn)換模塊直接對連，實(shí)現(xiàn)高 清晰視頻的光纖傳輸。
權(quán)利要求1.一種高清晰視頻監(jiān)控系統(tǒng)，有設(shè)置在云臺上的攝像機(jī)，攝像機(jī)的輸出與矩陣相接，矩陣的輸出通過顯示驅(qū)動電路與顯示器相接，與矩陣相接有控制裝置及圖像存儲回放裝置，其特征在于a.所述的攝像機(jī)有鏡頭，與鏡頭相接有圖像傳感器，圖像傳感器的輸出與FPGA1相接，F(xiàn)PGA1的輸出一路通過光圈驅(qū)動電路與鏡頭相接；一路與RS422接口相接，另一路與光電轉(zhuǎn)換模塊1相接；所述的FPGA1有數(shù)據(jù)接收電路，數(shù)據(jù)接收電路的輸出分別與彩色處理電路、圖像重建電路1相接，彩色處理電路的輸出與數(shù)據(jù)編解碼電路相接，數(shù)據(jù)編解碼電路與微處理器相接；圖像重建電路1的輸出通過亮度處理電路與微處理器相接，微處理器的輸出與I2C接口電路相接；b.所述的光電轉(zhuǎn)換模塊1的輸出通過光纖與矩陣相接，所述矩陣設(shè)有光電轉(zhuǎn)換模塊2，光電轉(zhuǎn)換模塊2的輸出與切換電路相接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高清晰視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述顯示 驅(qū)動電路設(shè)有FPGA2,與FPGA2相接有高解析度高寬度顯示數(shù)據(jù)接口及雙倍 數(shù)率同步動態(tài)存儲器；所述FPGA2有圖像重建電路2，與圖像重建電路2相接 有同步動態(tài)存儲器讀寫控制器；所述FPGA2還設(shè)有顯示接口驅(qū)動及時(shí)鐘同步 電路、高解析度高寬度顯示數(shù)據(jù)接口配置電路，顯示接口驅(qū)動及時(shí)鐘同步電路 與同步動態(tài)存儲器讀寫控制器相接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高清晰視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于與所述切 換電路的輸出相接有光電轉(zhuǎn)換模塊3，光電轉(zhuǎn)換模塊3的輸出通過光纖與光電 轉(zhuǎn)換模塊4相接，光電轉(zhuǎn)換模塊4與顯示驅(qū)動電路中的FPGA2相接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高清晰視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述光電 轉(zhuǎn)換模塊3的輸出通過光纖與光電轉(zhuǎn)換模塊5相接，光電轉(zhuǎn)換模塊5與圖像存 儲回放裝置相接，所述的圖像存儲回放裝置設(shè)有FPGA3，與FPGA3相接有高 速RAM, FPGA3通過PCI Express插口與計(jì)算機(jī)相接；所述FPGA3是有FPGA 邏輯單元，與FPGA邏輯單元相接有串行/解串電路、RAM功能模塊及PCI Express功能模塊。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，可生成、傳輸、顯示、存儲回放720P或1080P高清視頻數(shù)據(jù)的高清晰視頻監(jiān)控系統(tǒng)。攝像機(jī)的圖像傳感器輸出與FPGA1相接，F(xiàn)PGA1的輸出一路通過光圈驅(qū)動電路與鏡頭相接；一路與RS422接口相接，另一路與光電轉(zhuǎn)換模塊1相接；所述的FPGA1是有數(shù)據(jù)接收電路，數(shù)據(jù)接收電路的輸出分別與彩色處理電路、圖像重建電路1相接，彩色處理電路的輸出與數(shù)據(jù)編解碼電路相接，數(shù)據(jù)編解碼電路與微處理器相接；圖像重建電路1的輸出通過亮度處理電路與微處理器相接，微處理器的輸出與I2C接口電路相接；所述的光電轉(zhuǎn)換模塊1的輸出通過光纖與矩陣相接，所述矩陣設(shè)有光電轉(zhuǎn)換模塊2，光電轉(zhuǎn)換模塊2的輸出與切換電路相接。
文檔編號H04N11/24GK201185457SQ20082001131
公開日2009年1月21日 申請日期2008年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月26日
發(fā)明者坤 劉, 岳建寧, 君 常, 張永新, 華 江, 昕 江, 哲 矯, 頓愛波 申請人:大連恒為電子有限公司