專(zhuān)利名稱(chēng)：井下全黑環(huán)境下高清視頻采集處理系統(tǒng)及采集處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于礦山無(wú)線(xiàn)監(jiān)控及無(wú)線(xiàn)礦山救援技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種井下全黑環(huán)
境下高清視頻采集處理系統(tǒng)及采集處理方法。
背景技術(shù)：
目前，礦山監(jiān)控領(lǐng)域中，廣泛使用了礦用低照度高清晰攝像機(jī)，并且現(xiàn)有視頻采集 處理裝置均采用的是CCD傳感器+DSP控制器的組合技術(shù)方案，實(shí)際使用過(guò)程中，其通過(guò)采 取不同的CCD傳感器和DSP控制器相配合，實(shí)現(xiàn)了不同的成像效果，同時(shí)配以光纖等有線(xiàn)方 式對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行傳輸。因而，現(xiàn)有視頻采集處理裝置大多都存在以下局限性功耗較 大、攜帶不方便，沒(méi)有音頻通信，且多數(shù)攝像機(jī)并不能在全黑環(huán)境下即0Lx照度下工作，即 便可以達(dá)到OLx照度的產(chǎn)品也是配有紅外輔助照明裝置，從而更進(jìn)一步增加了功耗；同時(shí)， 現(xiàn)有視頻采集處理裝置僅適用于礦山監(jiān)控領(lǐng)域，并不適用于礦山救援過(guò)程中。而礦山救援 中使用的救援設(shè)備體積大、重量大且多采用有線(xiàn)方式傳輸，攜帶不便。綜上，煤礦配備監(jiān)控 設(shè)備和救援設(shè)備費(fèi)用 一般都比較昂貴。 目前市場(chǎng)上沒(méi)有采用微光夜視儀+ARM處理器的礦用手持終端設(shè)備。ARM處理器處 理功能強(qiáng)大，處理速度快，片上外設(shè)比較豐富，接口多種多樣，適合于各種嵌入式系統(tǒng)；而現(xiàn) 有的DSP控制器相對(duì)與ARM控制器而言，功耗較大，片上外設(shè)有限，外圍電路相對(duì)復(fù)雜，制約 了電路板的面積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種設(shè)備結(jié)構(gòu)
簡(jiǎn)單、組網(wǎng)靈活、移動(dòng)輕便、成本低且功耗低的井下全黑環(huán)境下高清視頻采集處理系統(tǒng)。 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種井下全黑環(huán)境下高清視頻
采集處理系統(tǒng)，其特征在于包括外部殼體和安裝在所述外部殼體內(nèi)部的電路板，所述電路
板上設(shè)置有為各用電單元供電的供電單元、微處理器以及分別與微處理器相接的視頻采集
及處理單元、語(yǔ)音處理單元、顯示單元、存儲(chǔ)單元、無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元和USB接口 ，所述微處理器
通過(guò)USB接口與PC機(jī)相接；所述微處理器、視頻采集及處理單元、語(yǔ)音處理單元、顯示單元、
存儲(chǔ)單元、無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元和USB接口連接組成一個(gè)對(duì)音頻和視頻信號(hào)進(jìn)行采集以及對(duì)所采
集音頻和視頻信號(hào)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)收發(fā)、回放和有線(xiàn)輸出的移動(dòng)終端設(shè)備；所述視頻采集及處理
單元包括光學(xué)鏡頭、與光學(xué)鏡頭相接的微光像增強(qiáng)器、與微光像增強(qiáng)器相接且能將光信號(hào)
轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的CMOS圖像傳感器和設(shè)置在光學(xué)鏡頭周側(cè)的白光輔助光源，所述CMOS圖像
傳感器與微處理器相接。 所述外部殼體為手持式殼體。 所述微處理器為芯片S3C6410。 所述CMOS圖像傳感器為芯片MT9D111。 所述無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元為WiFi無(wú)線(xiàn)通信模塊。
所述語(yǔ)音處理單元為音頻編碼解碼芯片UDA1341TS。 所述微光像增強(qiáng)器通過(guò)C接口或CS接口與光學(xué)鏡頭相接，且微光像增強(qiáng)器通過(guò)光 錐直接耦合方式耦合在CMOS圖像傳感器上。 所述供電單元包括本安電源以及分別與所述本安電源相接的PMIC芯片、LDO芯片 和高效DC-DC芯片，所述本安電源包括供電電池、與所述供電電池相接的DC-DC轉(zhuǎn)換電路和 與所述DC-DC轉(zhuǎn)換電路相接的本質(zhì)安全電路。 本發(fā)明還公開(kāi)了一種方便實(shí)用、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)且使用效果好的井下全黑環(huán)境下 高清視頻采集處理方法，其特征在于該方法包括以下步驟 步驟一、語(yǔ)音和視頻信號(hào)采集視頻采集及處理單元實(shí)時(shí)采集被監(jiān)測(cè)環(huán)境內(nèi)的微 弱圖像模擬信號(hào)，且通過(guò)微光像增強(qiáng)器和CMOS圖像傳感器對(duì)所采集的微弱圖像模擬信號(hào) 進(jìn)行圖像增強(qiáng)和A/D轉(zhuǎn)換后送至微處理器；同時(shí)語(yǔ)音處理單元實(shí)時(shí)采集被監(jiān)測(cè)環(huán)境內(nèi)的語(yǔ) 音模擬信號(hào)，且對(duì)所采集的語(yǔ)音模擬信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換后送至微處理器；
步驟二、微處理器對(duì)接收到的音頻和視頻信號(hào)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)收發(fā)、回放和有線(xiàn)輸出
當(dāng)需對(duì)視頻采集及處理單元和語(yǔ)音處理單元所采集音頻和視頻信號(hào)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)發(fā) 送時(shí)，微處理器對(duì)接收到的音頻和視頻信號(hào)依次進(jìn)行編碼壓縮、時(shí)間排序、存儲(chǔ)并打包成 適合無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，同時(shí)微處理器控制顯示單元對(duì)接收到的視頻信號(hào)進(jìn)行同步顯 示；將需發(fā)送信息打包成適合無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包之后，微處理器控制無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元對(duì) 需發(fā)送數(shù)據(jù)包進(jìn)行調(diào)制后通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳至接收端； 當(dāng)需接收發(fā)送端所發(fā)送的音頻和視頻信號(hào)時(shí)，微處理器控制無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元接收自 發(fā)送端所發(fā)送的音頻和視頻信號(hào)數(shù)據(jù)包，且通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元對(duì)所接收的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解調(diào) 后送至微處理器；微處理器相應(yīng)依次對(duì)經(jīng)解調(diào)后的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解包、存儲(chǔ)、時(shí)間排序和解壓 縮處理后，將處理后得到的音頻信號(hào)傳至語(yǔ)音處理單元進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換和濾波并還原成語(yǔ)音 模擬信號(hào)，同時(shí)將處理后得到的視頻信號(hào)傳至顯示單元進(jìn)行同步顯示； 當(dāng)需對(duì)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的音頻和視頻壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行回放時(shí)，微處理器對(duì)存儲(chǔ)單 元中所存儲(chǔ)的視頻和音頻壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間排序和解壓縮處理后，將處理得到的音頻信號(hào) 傳至語(yǔ)音處理單元進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換和濾波并還原成語(yǔ)音模擬信號(hào)，同時(shí)將處理后得到的視頻 信號(hào)傳至顯示單元進(jìn)行同步顯示，從而實(shí)現(xiàn)資料回放； 當(dāng)需對(duì)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的音頻和視頻壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)外輸出時(shí)，微處理器將存 儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的視頻和音頻壓縮數(shù)據(jù)通過(guò)所述USB接口直接傳輸?shù)絇C機(jī)上。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn) 1、設(shè)計(jì)構(gòu)思新穎，采用CM0S+ARM11方案，配以128MB Mobile DDR SD廳、128MB NAND Flash,目前市場(chǎng)上沒(méi)有基于此方案的終端產(chǎn)品。 2、成本低、功耗低、體積小且質(zhì)量輕，S3C6410是基于ARM1176JZF-S內(nèi)核的低成 本、低功耗、高性能微處理器解決方案，采用90nmC0MS工藝。內(nèi)部集成了多個(gè)功能強(qiáng)大的硬 件加速器，集成多格式編解碼器(MFC)支持MPEG4/H. 263、 H. 264編解碼和VC1解碼。同時(shí) 集成了許多硬件外設(shè)，如Camera接口 、TFT_24bit真彩色LCD控制器、電源等系統(tǒng)管理、4通 道UART、32通道DMA、4通道定時(shí)器、通用I/O端口 、 IIS、 IIC總線(xiàn)接口 、 USB Host、 USB0TG、 3通道SD/匪C Host控制器及時(shí)鐘生成PLL。處理能力強(qiáng)、外設(shè)接口豐富，簡(jiǎn)化了電路板的 設(shè)計(jì)，使基于本發(fā)明的終端產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)小體積設(shè)計(jì)。
3、使用效果好，視頻圖像清晰，能見(jiàn)度低達(dá)0Lx :前端視頻采集單元是一套微光視 頻裝置，其將18mm超二代微光像增強(qiáng)器通過(guò)光錐直接耦合方式耦合到CMOS攝像機(jī)上，像增 強(qiáng)器輸入端通過(guò)C或CS接口與光學(xué)鏡頭連接，同時(shí)配有白光輔助照明，并使該裝置一體化。 顯示單元為3. 5英寸640X480分辨率的TFT-LCD顯示器，采用S3C6410內(nèi)置的H. 264編解 碼器對(duì)圖像進(jìn)行編解碼，圖像質(zhì)量達(dá)Dl質(zhì)量。 4、WiFi無(wú)線(xiàn)傳輸，組網(wǎng)快捷靈活、使用操作簡(jiǎn)便采用的WiFi模塊基于802. llb/g 協(xié)議，基于本發(fā)明的視頻采集處理終端設(shè)備支持的數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)54Mbps，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn) 對(duì)多點(diǎn)的快速組網(wǎng)。 5、本安電路設(shè)計(jì)本發(fā)明采用本安電源供電，其電路設(shè)計(jì)符合本安標(biāo)準(zhǔn) GB3836. 1、 GB3836. 4要求，電路中設(shè)計(jì)有過(guò)壓、過(guò)流、防反接保護(hù)電路，有一鍵開(kāi)關(guān)機(jī)設(shè)計(jì)， 增加了基于本發(fā)明的手持終端的使用壽命。 6、用途廣泛，攜帶方便基于本發(fā)明的終端產(chǎn)品體積小，而且采用WiFi無(wú)線(xiàn)傳輸， 不需要依賴(lài)管道、線(xiàn)纜等介質(zhì)，攜帶方便。既可以實(shí)現(xiàn)井下高清視頻監(jiān)控又可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí) 語(yǔ)音通信功能，既適用于礦山監(jiān)控領(lǐng)域，又適用于礦山救援領(lǐng)域，大大節(jié)省了煤礦的配備成 本。 7、實(shí)際使用時(shí)非常方便，使用者只需采用一個(gè)手持通信終端即可如攝像機(jī)一樣， 實(shí)現(xiàn)井下全黑環(huán)境下高清晰視頻采集處理以及實(shí)時(shí)語(yǔ)音通信。 綜上所述，本發(fā)明所用設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、組網(wǎng)靈活、移動(dòng)輕便、成本低且功耗 低，能實(shí)現(xiàn)井下全黑環(huán)境下高清晰視頻采集處理和實(shí)時(shí)低功耗移動(dòng)語(yǔ)音通信功能。
下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明井下全黑環(huán)境下高清視頻采集處理系統(tǒng)的電路框圖。
圖2為本發(fā)明井下全黑環(huán)境下高清視頻采集處理方法的方法流程圖。 附圖標(biāo)記說(shuō)明
2_微處理器； 3_視頻采集及處理單元；
3- 2-微光像增強(qiáng)器；3-3-白光輔助光源；
4- 語(yǔ)音處理單元；5-顯示單元；器； 無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元。




1-供電單元； 3-11-光學(xué)鏡頭； 3-4-CM0S圖像傳感 6_存儲(chǔ)單元； 7-
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明所述的井下全黑環(huán)境下高清視頻采集處理系統(tǒng)，包括外部殼 體和安裝在所述外部殼體內(nèi)部的電路板；所述電路板上設(shè)置有為各用電單元供電的供電單 元1、微處理器2以及分別與微處理器2相接的視頻采集及處理單元3、語(yǔ)音處理單元4、顯 示單元5、存儲(chǔ)單元6、無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元7和USB接口 8，所述微處理器2通過(guò)USB接口 8與PC 機(jī)9相接。所述微處理器2、視頻采集及處理單元3、語(yǔ)音處理單元4、顯示單元5、存儲(chǔ)單元 6、無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元7和USB接口 8連接組成一個(gè)對(duì)音頻和視頻信號(hào)進(jìn)行采集以及對(duì)所采集音 頻和視頻信號(hào)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)收發(fā)、回放和有線(xiàn)輸出的移動(dòng)終端設(shè)備。所述視頻采集及處理單元3 包括光學(xué)鏡頭3-ll、與光學(xué)鏡頭3-11相接的微光像增強(qiáng)器3-2、與微光像增強(qiáng)器3-2相接且能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的CMOS圖像傳感器3-4和設(shè)置在光學(xué)鏡頭3-11周側(cè)的白光輔 助光源3-3，所述CMOS圖像傳感器3-4與微處理器2相接。 本實(shí)施例中，所述外部殼體為手持式殼體。所述微處理器2為芯片S3C6410，所述 芯片S3C6410具體為芯片S3C6410XH-66，即主頻為667MHz。所述CMOS圖像傳感器3_4為芯 片MT9D111。所述微光像增強(qiáng)器3-2為18mm超二代微光像增強(qiáng)器。所述無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元7為 WiFi無(wú)線(xiàn)通信模塊。所述微光像增強(qiáng)器3-2通過(guò)C接口或CS接口與光學(xué)鏡頭3-11相接， 且微光像增強(qiáng)器3-2通過(guò)光錐直接耦合方式耦合在CMOS圖像傳感器3-4上。也就是說(shuō)，視 頻采集及處理單元3中的視頻采集單元為一套微光視頻裝置，其將微光像增強(qiáng)器3-2 (具體 是18mm超二代微光像增強(qiáng)器)通過(guò)光錐耦合方式直接耦合到CMOS圖像傳感器3_4上，并 且整個(gè)裝置為一體化結(jié)構(gòu)，同時(shí)配有白光輔助光源3-3進(jìn)行輔助照明。CMOS攝像機(jī)的攝像 頭可視范圍達(dá)10米，最低照度可達(dá)OLx，其中CMOS攝像機(jī)中的CMOS芯片為芯片MT9D111。 所述顯示單元5為3. 5英寸640X480分辨率的TFT-LCD顯示器，存儲(chǔ)單元6為4G容量的 TF卡。所述WiFi無(wú)線(xiàn)通信模塊為基于802. llb/g標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線(xiàn)WiFi模塊WM-G_MR-09，其最 大傳輸速率可達(dá)54Mbps。所述語(yǔ)音處理單元4為音頻編碼解碼芯片UDA1341TS。
所述供電單元1包括本安電源以及分別與所述本安電源相接的PMIC芯片、LDO芯 片和高效DC-DC芯片，所述本安電源包括供電電池、與所述供電電池相接的DC-DC轉(zhuǎn)換電路 和與所述DC-DC轉(zhuǎn)換電路相接的本質(zhì)安全電路。所述本安電源將輸入的4V-17V電壓通過(guò) 高效DC-DC轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成5V電壓，再通過(guò)PMIC芯片、LDO芯片和高效DC-DC芯片將5V電 壓轉(zhuǎn)換成3. 3V、3V、2. 8V、1. 8V和1. 2V多路電壓后分別給各用電單元供電，并且本安電源的 電路設(shè)計(jì)符合本安標(biāo)準(zhǔn)GB3836. 1和GB3836. 4要求。所述DC-DC轉(zhuǎn)換電路和高效DC-DC芯 片均為芯片TPS62112，所述PMIC芯片為芯片TPS650243。本實(shí)施例中，所述供電電源為外 置的12V磷酸鐵鋰蓄電池供電。 如圖2所示，本發(fā)明所述的井下全黑環(huán)境下高清視頻采集處理方法，包括以下步 驟 步驟一、語(yǔ)音和視頻信號(hào)采集視頻采集及處理單元3實(shí)時(shí)采集被監(jiān)測(cè)環(huán)境內(nèi)的 微弱圖像模擬信號(hào)，且通過(guò)微光像增強(qiáng)器3-2和CMOS圖像傳感器3-4對(duì)所采集的微弱圖像 模擬信號(hào)進(jìn)行圖像增強(qiáng)和A/D轉(zhuǎn)換后送至微處理器2 ;同時(shí)語(yǔ)音處理單元4實(shí)時(shí)采集被監(jiān) 測(cè)環(huán)境內(nèi)的語(yǔ)音模擬信號(hào)，且對(duì)所采集的語(yǔ)音模擬信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換后送至微處理器2。
步驟二、微處理器2對(duì)接收到的音頻和視頻信號(hào)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)收發(fā)、回放和有線(xiàn)輸出
當(dāng)需對(duì)視頻采集及處理單元3和語(yǔ)音處理單元4所采集音頻和視頻信號(hào)進(jìn)行無(wú)線(xiàn) 發(fā)送時(shí)，微處理器2對(duì)接收到的音頻和視頻信號(hào)依次進(jìn)行編碼壓縮、時(shí)間排序、存儲(chǔ)并打包 成適合無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，同時(shí)微處理器2控制顯示單元5對(duì)接收到的視頻信號(hào)進(jìn)行 同步顯示；將需發(fā)送信息打包成適合無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包之后，微處理器2控制無(wú)線(xiàn)收 發(fā)單元7對(duì)需發(fā)送數(shù)據(jù)包進(jìn)行調(diào)制后通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳至接收端。此時(shí)，視頻采集及處理單 元3、語(yǔ)音處理單元4、微處理器2、顯示單元5、存儲(chǔ)單元6和無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元7連接組成所述 移動(dòng)終端設(shè)備的信號(hào)發(fā)射回路。 本實(shí)施例中，微處理器2對(duì)接收到的音頻和視頻信號(hào)依次進(jìn)行編碼壓縮、時(shí)間排 序、存儲(chǔ)并打包成適合WiFi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，同時(shí)微處理器2控制顯示單元5對(duì)接 收到的視頻信號(hào)進(jìn)行同步顯示；將需發(fā)送信息打包成適合WiFi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包之后，微處理器2控制無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元7對(duì)需發(fā)送數(shù)據(jù)包進(jìn)行調(diào)制后通過(guò)WiFi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳至接 收端，具體是通過(guò)WiFi路由進(jìn)行發(fā)送且通過(guò)WiFi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳至接收端。
當(dāng)需接收發(fā)送端所發(fā)送的音頻和視頻信號(hào)時(shí)，微處理器2控制無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元7接 收自發(fā)送端所發(fā)送的音頻和視頻信號(hào)數(shù)據(jù)包，且通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元7對(duì)所接收的數(shù)據(jù)包進(jìn) 行解調(diào)后送至微處理器2 ;微處理器2相應(yīng)依次對(duì)經(jīng)解調(diào)后的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解包、存儲(chǔ)、時(shí)間 排序和解壓縮處理后，將處理后得到的音頻信號(hào)傳至語(yǔ)音處理單元4進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換和濾波 并還原成語(yǔ)音模擬信號(hào)，同時(shí)將處理后得到的視頻信號(hào)傳至顯示單元5進(jìn)行同步顯示。此 時(shí)，所述無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元7、微處理器2、語(yǔ)音處理單元4、顯示單元5和存儲(chǔ)單元6連接組成所 述移動(dòng)終端設(shè)備的信號(hào)接收回路。 當(dāng)需對(duì)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元6中的音頻和視頻壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行回放時(shí)，微處理器2對(duì)存 儲(chǔ)單元6中所存儲(chǔ)的視頻和音頻壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間排序和解壓縮處理后，將處理得到的音 頻信號(hào)傳至語(yǔ)音處理單元4進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換和濾波并還原成語(yǔ)音模擬信號(hào)，同時(shí)將處理后得 到的視頻信號(hào)傳至顯示單元5進(jìn)行同步顯示，從而實(shí)現(xiàn)資料回放。此時(shí)，所述存儲(chǔ)單元6、微 處理器2、語(yǔ)音處理單元4和顯示單元5連接組成所述移動(dòng)終端設(shè)備的信號(hào)回放回路。
當(dāng)需對(duì)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元6中的音頻和視頻壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)外輸出時(shí)，微處理器2 將存儲(chǔ)單元6中所存儲(chǔ)的視頻和音頻壓縮數(shù)據(jù)通過(guò)所述USB接口 8直接傳輸?shù)絇C機(jī)9上。 此時(shí)，所述存儲(chǔ)單元6、微處理器2和USB接口 8連接組成所述移動(dòng)終端設(shè)備的信號(hào)有線(xiàn)方 式輸出回路。 實(shí)際操作時(shí)，本發(fā)明所述移動(dòng)通信終端的工作過(guò)程是本安電源供電后，首先信號(hào) 發(fā)送方(即發(fā)射端)通過(guò)視頻采集及處理單元3即微光視頻裝置對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行采集、增 強(qiáng)處理和A/D轉(zhuǎn)換后，再將增強(qiáng)后的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)送到微處理器2并通過(guò)微處理器2自帶 的H. 264編解碼器進(jìn)行處理；同時(shí)，語(yǔ)音處理單元4即送話(huà)器對(duì)需發(fā)送的語(yǔ)音模擬信號(hào)進(jìn)行 采樣和量化，同時(shí)把將量化后的數(shù)據(jù)送到微處理器2進(jìn)行處理；所述微處理器2接收到視頻 采集及處理單元3發(fā)送的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)和語(yǔ)音處理單元4發(fā)送的數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)后，分別依 次進(jìn)行壓縮、時(shí)間排序、存儲(chǔ)和打包以及顯示。由于經(jīng)壓縮后的語(yǔ)音數(shù)據(jù)無(wú)法在WiFi無(wú)線(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸，因?yàn)閃iFi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的傳輸延時(shí)具有不確定性，其不是時(shí)隙傳輸，而是包 傳輸；因而微處理器2在數(shù)據(jù)傳輸之前，必須根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)包的大小進(jìn)行合理打包；打包之 前，需將每一包中的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行改進(jìn)；之后，微處理器2再將處理得到的數(shù)據(jù)包傳至無(wú)線(xiàn) 收發(fā)單元7，由于無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元7支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸率高達(dá)54Mbps，因而可以實(shí)現(xiàn)快速組網(wǎng)。
所述微處理器2采用H. 264編解碼器對(duì)視頻圖像信號(hào)進(jìn)行H. 264格式壓縮，H. 264 編解碼格式最大的優(yōu)勢(shì)是具有很高的數(shù)據(jù)壓縮比率，在同等圖像質(zhì)量的條件下，H. 264編解 碼格式的壓縮比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1. 5 2倍，大大節(jié)省視頻圖像的傳輸 時(shí)間。另外』.264編解碼格式在具有高壓縮比的同時(shí)，還擁有高質(zhì)量流暢的圖像。所述微 處理器2在對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行壓縮之前，語(yǔ)音數(shù)據(jù)以64Kbps速率進(jìn)行傳輸，通過(guò)微處理器2 所傳輸?shù)恼Z(yǔ)音數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼壓縮后，成傳輸速率為8Kbps的語(yǔ)音信號(hào)。
信號(hào)接收方(即接收端)通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元7接收自發(fā)射端所發(fā)送的信號(hào)即數(shù) 據(jù)包并進(jìn)行相應(yīng)解調(diào)后，送至微處理器2進(jìn)行處理；微處理器2收到數(shù)據(jù)包后，先把數(shù)據(jù)包 暫時(shí)存儲(chǔ)在緩沖區(qū)內(nèi)，一般緩沖區(qū)內(nèi)部可以容納很多包的數(shù)據(jù)，再進(jìn)行解包，然后根據(jù)包順 序號(hào)，重新排列數(shù)據(jù)，這樣就可以完成網(wǎng)絡(luò)中傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的需要了，因而本發(fā)明是通過(guò)犧
8牲緩沖區(qū)和一小段延時(shí)時(shí)間來(lái)完成語(yǔ)音數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸?shù)?，然后將?shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元6 中。同時(shí)，由于收到的數(shù)據(jù)是壓縮后的圖像和語(yǔ)音數(shù)據(jù)格式，需要進(jìn)行解壓，完成圖像和語(yǔ) 音數(shù)據(jù)的恢復(fù)。綜上，微處理器2將所接收的數(shù)據(jù)包依次進(jìn)行解包、存儲(chǔ)、在時(shí)間排序和存 儲(chǔ)、解壓后，再將所述數(shù)字圖像信號(hào)傳至顯示單元5進(jìn)行顯示，同時(shí)將數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)傳至語(yǔ) 音處理單元4，通過(guò)語(yǔ)音處理單元4將所傳入數(shù)據(jù)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換和濾波后，還原成語(yǔ)音模擬 信號(hào)并通過(guò)受話(huà)器送給用戶(hù)，這樣就完成了高清圖像和語(yǔ)音的整個(gè)傳輸過(guò)程。
信號(hào)回放時(shí)，微處理器2將存儲(chǔ)單元6中的圖像和語(yǔ)音數(shù)據(jù)解壓后，分別送至顯示 單元5和語(yǔ)音處理單元4進(jìn)行處理。由于存儲(chǔ)單元6中存儲(chǔ)的圖像和語(yǔ)音數(shù)據(jù)都是經(jīng)過(guò)壓 縮編碼后的數(shù)據(jù)，因而需要經(jīng)微處理器2解壓后再將數(shù)字圖像信號(hào)傳至顯示單元5進(jìn)行顯 示，同時(shí)將數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)傳至語(yǔ)音處理單元4通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換和濾波后，還原成語(yǔ)音模擬信號(hào) 并通過(guò)受話(huà)器送給用戶(hù)。 信號(hào)數(shù)據(jù)輸出時(shí)，可以通過(guò)有線(xiàn)方式直接輸出，微處理器2將存儲(chǔ)器單元7中的圖 像和語(yǔ)音數(shù)據(jù)解壓后經(jīng)USB接口 8直接輸出到PC機(jī)9上。 綜上所述，由于圖像和語(yǔ)音信號(hào)是連續(xù)的電信號(hào)，在發(fā)射端，井下全黑環(huán)境下，視 頻采集及處理單元3在白光輔助光源3-3的照明作用下，將采集到的十分微弱的模擬圖像 信號(hào)經(jīng)過(guò)圖像增強(qiáng)和A/D轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)為數(shù)字量，同時(shí)模擬語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)語(yǔ)音處理單元4進(jìn)行 A/D采樣和量化后轉(zhuǎn)變成數(shù)字量；并且，將處理后得到的數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行壓縮和時(shí)間排 序后送至顯示單元5進(jìn)行圖像顯示，并在存儲(chǔ)單元6中進(jìn)行存儲(chǔ)。另外，由于圖像和語(yǔ)音信 號(hào)數(shù)據(jù)具有順序性、實(shí)時(shí)性和數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，因而其無(wú)法在WiFi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸， 在傳輸之前，必須先進(jìn)行壓縮和排序，再進(jìn)行存儲(chǔ)和打包(符合WiFi傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包)，然后 通過(guò)調(diào)制和WiFi路由在WiFi網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸。相應(yīng)地，當(dāng)接收端接收數(shù)據(jù)時(shí)，先進(jìn)行解 調(diào)、再進(jìn)行解包和存儲(chǔ)以及再排序和解壓，最后再通過(guò)顯示單元5顯示圖像，通過(guò)語(yǔ)音處理 單元4進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換和濾波后還原成語(yǔ)音模擬信號(hào)。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明 技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技 術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種井下全黑環(huán)境下高清視頻采集處理系統(tǒng)，其特征在于包括外部殼體和安裝在所述外部殼體內(nèi)部的電路板，所述電路板上設(shè)置有為各用電單元供電的供電單元(1)、微處理器(2)以及分別與微處理器(2)相接的視頻采集及處理單元(3)、語(yǔ)音處理單元(4)、顯示單元(5)、存儲(chǔ)單元(6)、無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元(7)和USB接口(8)，所述微處理器(2)通過(guò)USB接口(8)與PC機(jī)(9)相接；所述微處理器(2)、視頻采集及處理單元(3)、語(yǔ)音處理單元(4)、顯示單元(5)、存儲(chǔ)單元(6)、無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元(7)和USB接口(8)連接組成一個(gè)對(duì)音頻和視頻信號(hào)進(jìn)行采集以及對(duì)所采集音頻和視頻信號(hào)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)收發(fā)、回放和有線(xiàn)輸出的移動(dòng)終端設(shè)備；所述視頻采集及處理單元(3)包括光學(xué)鏡頭(3-11)、與光學(xué)鏡頭(3-11)相接的微光像增強(qiáng)器(3-2)、與微光像增強(qiáng)器(3-2)相接且能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的CMOS圖像傳感器(3-4)和設(shè)置在光學(xué)鏡頭(3-11)周側(cè)的白光輔助光源(3-3)，所述CMOS圖像傳感器(3-4)與微處理器(2)相接。
2. 按照權(quán)利要求1所述的井下全黑環(huán)境下高清視頻采集處理系統(tǒng)，其特征在于所述 外部殼體為手持式殼體。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的井下全黑環(huán)境下高清視頻采集處理系統(tǒng)，其特征在于 所述微處理器(2)為芯片S3C6410。
4. 按照權(quán)利要求1或2所述的井下全黑環(huán)境下高清視頻采集處理系統(tǒng)，其特征在于 所述CM0S圖像傳感器(3-4)為芯片MT9D111。
5. 按照權(quán)利要求1或2所述的井下全黑環(huán)境下高清視頻采集處理系統(tǒng)，其特征在于 所述無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元(7)為WiFi無(wú)線(xiàn)通信模塊。
6. 按照權(quán)利要求3所述的井下全黑環(huán)境下高清視頻采集處理系統(tǒng)，其特征在于所述 語(yǔ)音處理單元(4)為音頻編碼解碼芯片UDA1341TS。
7. 按照權(quán)利要求1或2所述的井下全黑環(huán)境下高清視頻采集處理系統(tǒng)，其特征在于 所述微光像增強(qiáng)器(3-2)通過(guò)C接口或CS接口與光學(xué)鏡頭(3-11)相接，且微光像增強(qiáng)器 (3-2)通過(guò)光錐直接耦合方式耦合在CMOS圖像傳感器(3-4)上。
8. 按照權(quán)利要求1或2所述的井下全黑環(huán)境下高清視頻采集處理系統(tǒng)，其特征在于 所述供電單元(1)包括本安電源以及分別與所述本安電源相接的PMIC芯片、LDO芯片和高 效DC-DC芯片，所述本安電源包括供電電池、與所述供電電池相接的DC-DC轉(zhuǎn)換電路和與所 述DC-DC轉(zhuǎn)換電路相接的本質(zhì)安全電路。
9. 一種利用如權(quán)利要求1所述井下全黑環(huán)境下高清視頻采集處理系統(tǒng)進(jìn)行井下全黑 環(huán)境下高清視頻采集處理的方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、語(yǔ)音和視頻信號(hào)采集視頻采集及處理單元(3)實(shí)時(shí)采集被監(jiān)測(cè)環(huán)境內(nèi)的微 弱圖像模擬信號(hào)，且通過(guò)微光像增強(qiáng)器(3-2)和CM0S圖像傳感器(3-4)對(duì)所采集的微弱 圖像模擬信號(hào)進(jìn)行圖像增強(qiáng)和A/D轉(zhuǎn)換后送至微處理器(2);同時(shí)語(yǔ)音處理單元(4)實(shí)時(shí) 采集被監(jiān)測(cè)環(huán)境內(nèi)的語(yǔ)音模擬信號(hào)，且對(duì)所采集的語(yǔ)音模擬信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換后送至微處理器 (2);步驟二、微處理器(2)對(duì)接收到的音頻和視頻信號(hào)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)收發(fā)、回放和有線(xiàn)輸出 當(dāng)需對(duì)視頻采集及處理單元(3)和語(yǔ)音處理單元(4)所采集音頻和視頻信號(hào)進(jìn)行無(wú)線(xiàn) 發(fā)送時(shí)，微處理器(2)對(duì)接收到的音頻和視頻信號(hào)依次進(jìn)行編碼壓縮、時(shí)間排序、存儲(chǔ)并打 包成適合無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，同時(shí)微處理器(2)控制顯示單元(5)對(duì)接收到的視頻信號(hào)進(jìn)行同步顯示；將需發(fā)送信息打包成適合無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包之后，微處理器(2)控 制無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元(7)對(duì)需發(fā)送數(shù)據(jù)包進(jìn)行調(diào)制后通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳至接收端；當(dāng)需接收發(fā)送端所發(fā)送的音頻和視頻信號(hào)時(shí)，微處理器(2)控制無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元(7)接 收自發(fā)送端所發(fā)送的音頻和視頻信號(hào)數(shù)據(jù)包，且通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元(7)對(duì)所接收的數(shù)據(jù)包 進(jìn)行解調(diào)后送至微處理器(2);微處理器(2)相應(yīng)依次對(duì)經(jīng)解調(diào)后的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解包、存 儲(chǔ)、時(shí)間排序和解壓縮處理后，將處理后得到的音頻信號(hào)傳至語(yǔ)音處理單元(4)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn) 換和濾波并還原成語(yǔ)音模擬信號(hào)，同時(shí)將處理后得到的視頻信號(hào)傳至顯示單元(5)進(jìn)行同 步顯不；當(dāng)需對(duì)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元(6)中的音頻和視頻壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行回放時(shí)，微處理器(2)對(duì)存 儲(chǔ)單元(6)中所存儲(chǔ)的視頻和音頻壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間排序和解壓縮處理后，將處理得到的 音頻信號(hào)傳至語(yǔ)音處理單元(4)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換和濾波并還原成語(yǔ)音模擬信號(hào)，同時(shí)將處理 后得到的視頻信號(hào)傳至顯示單元(5)進(jìn)行同步顯示，從而實(shí)現(xiàn)資料回放；當(dāng)需對(duì)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元(6)中的音頻和視頻壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)外輸出時(shí)，微處理器(2) 將存儲(chǔ)單元(6)中所存儲(chǔ)的視頻和音頻壓縮數(shù)據(jù)通過(guò)所述USB接口 (8)直接傳輸?shù)絇C機(jī) (9)上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種井下全黑環(huán)境下高清視頻采集處理系統(tǒng)及采集處理方法，其系統(tǒng)包括供電單元、微處理器、視頻采集及處理單元、語(yǔ)音處理單元、顯示單元、存儲(chǔ)單元、無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元和USB接口，且上述器件連接組成一對(duì)音頻和視頻信號(hào)進(jìn)行采集且對(duì)所采集信號(hào)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)收發(fā)、回放和有線(xiàn)輸出的移動(dòng)終端設(shè)備；視頻采集及處理單元包括光學(xué)鏡頭、微光像增強(qiáng)器、CMOS圖像傳感器和白光輔助光源；其方法包括步驟一、語(yǔ)音和視頻信號(hào)采集；二、微處理器對(duì)接收到的音頻和視頻信號(hào)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)收發(fā)、回放和有線(xiàn)輸出。本發(fā)明所用設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、組網(wǎng)靈活、移動(dòng)輕便、成本低且功耗低，能實(shí)現(xiàn)井下全黑環(huán)境下高清晰視頻采集處理和實(shí)時(shí)低功耗移動(dòng)語(yǔ)音通信功能。
文檔編號(hào)H04N5/225GK101719981SQ200910219240
公開(kāi)日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者李文峰, 羅文靜, 薛穎軼, 韓非 申請(qǐng)人:西安終南信息技術(shù)有限公司