CN101159852A - 电子云台智能视频监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子云台视频监控系统，包括：视频采集板、视频图像处理板、接口板、护罩四部分。视频采集板由鱼眼镜头、CMOS(或CCD)图像传感器及外围电路组成，用以获取180度全景视频图像；视频图像处理板由双DSP芯片及外围电路、D/A视频输出模块、串口通信模块组成；接口板实现视频信号线、电源线、串口控制线的对外输出。本发明的电子云台智能视频监控系统与常用的机械云台加摄像机组成的高速球等相关监控设备相比，具有成本低，结构简单的特点，可同时显示监控区域内的180度全景图像，可完成常规机械云台摄像机的所有监控功能，可通过画面切割功能同时显示全景图像和放大的局部图像，预置位精度达100％，无机械转动噪声，远距离预置位调回速度快，适用于火车站、展厅、银行、会议大厅等室内吊顶和壁装方式。

Description

电子云台智能视频监控系统

技术领域

本发明属于安全防范监控系统领域，尤其是一种电子云台智能视频监控系统。

背景技术

随着社会经济和电子技术的快速发展，以及人们安全意识地增强，安防监控市场也进入了高速发展阶段，监控市场领域范围也在不断扩大。随着国家“安全城市计划”的实施，除政府部门、金融、和电信行业等传统的主要应用场所外，火车站，宾馆、各休闲娱乐场所、旅游景点、广场，街道、各公司及个人住宅也成为安全监控系统的主要应用场所。普通监控系统前端由摄像机及机械转动云台两部分组成，通过机械云台来控制摄像机转动，对监控场所内不同区域进行监控，可实现预置位扫描、守望、线扫、巡航、寻迹、隐私遮挡等功能。单个普通监控系统前端不能实现同时监控整个场所180度视角的范围，需要多个同样的监控装置才能完成全景监控。

近年来，鱼眼镜头和CMOS、CCD传感器技术快速发展，已成功应用于照相机和摄像机。鱼眼镜头的可视角度最大可以超过180度，故使用一个鱼眼镜头就可拍摄镜头周围的180度全景。但得到的鱼眼图像与真实图像相比会有严重的变形，需要用算法对变形的鱼眼图像进行校正，重建真实图像。同时，CMOS、CCD传感器技术不断创新发展，像素数，照度，等性能指标不断提升，信噪比和抗干扰性显著增强，为视频监控的创新发展提供了技术支持。

利用鱼眼镜头可以同时拍摄大于180度全景图像的功能，可通过软件对所得图像进行处理，实现普通机械云台摄像机的全部功能而不再需要机械云台和摄像机，且可对监控场所进行同一时刻的全景监控。

随着数字信号处理技术的快速发展，视频监控已不满足于一般的被动监控功能，需要开发运动检测、跟踪等智能监控功能。

综合以上技术背景分析，可开发出一种新的电子云台智能视频监控系统，在降低成本的同时不但可完成常规机械云台与摄像机所能完成的所有功能，且在某些性能指标上达到机械云台摄像机所无法达到的效果。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种电子云台智能视频监控系统，本监控系统具有成本低、结构简单、功能设置灵活、预置位精度高、响应速度快、无机械磨损等特点，且可有效弥补普通机械云台摄像机的不足。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种电子云台视频监控系统，包括视频采集板、视频图像处理板、接口板、护罩四部分，其特征在于：视频采集板由鱼眼镜头、图像传感器构成，视频图像处理板由双DSP芯片、D/A视频输出模块、串口通信模块构成，视频采集板、视频图像处理板、接口板均安装在护罩内。

而且，所述的视频采集板的图像传感器选用CMOS或CCD。

而且，视频采集板、视频图像处理板及接口板的连接关系是：视频采集板、视频图像处理板及接口板的连接关系是：视频采集板通过CMOS图像传感器将鱼眼镜头获取的180度全景图像转换成数字电信号，再将转换后的数字电信号通过视频图像处理板上的两个DSP芯片的VP1口分别输入到DSP芯片内进行处理，DSP芯片还连接有外部扩展存储器件FLASH、SDRAM及EEPROM芯片，两个DSP芯片间通过EMIF与HPI接口进行通信，经DSP处理后的数字视频信号最后通过D/A转换芯片转换为模拟视频信号并通过接口板输出；连接到DSP芯片的UART为串口通信模块，用以实现外部控制设备对所述电子云台监控装置的控制。

而且，所述的COMS图像传感器型号为MT9T001，DSP数字信号处理器型号为TMS320DM642，D/A转换芯片型号为SAA7121，FLASH芯片型号为S29GL032，SDRAM型号为MT48LC4M32B，EEPROM型号为24WC256，UART芯片型号为MAX3160。

本发明的优点和积极效果是：

1.本发明利用鱼眼镜头、图像传感器和数字信号处理技术实现了常规的摄像机加机械云台的高速球等相关监控设备的全部功能，并通过利用双DSP处理能力和任务的合理分配实现了视频监控中的运动侦测和智能跟踪功能。

2.本发明的电子云台智能视频监控系统与常用的摄像机加机械云台组成的高速球等相关监控设备相比，具有成本低，结构简单的特点，可同时显示监控区域内的180度全景图像，可完成常规机械云台摄像机的所有监控功能，可通过画面切割功能同时显示全景图像和放大的局部图像，预置位精度达100％，无机械转动噪声，远距离预置位调回速度快(40ms内即可完成)，适用于火车站、展厅、银行、会议大厅等室内吊顶和壁装方式。

附图说明

图1是本发明硬件系统构成方框图；

图2是本发明主要电路结构示意图；

图3是本发明软件功能模块连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述；本实施例是说明性的，而不是限定性的，不能根据以下实施例来限定本发明的保护范围。

以下具体实施方式介绍中，以图像传感器选用CMOS为例。

本电子云台视频监控系统的硬件系统结构如图1所示。硬件系统结构包括：视频采集板、视频图像处理板、接口板、护罩四三部分，其中视频采集板由鱼眼镜头、CMOS图像传感器及外围电路组成，用以获取180度全景视频图像；视频图像处理板由两片DSP(Digital signal processor)芯片及各自的外围电路、D/A视频输出模块、UART串口通信模块组成。接口板主要提供视频信号、电源信号及串口控制信号的接口，上述电路均安装在护罩内。

本电子云台视频监控系统的主要电路结构如图2所示。

CMOS图像传感器将鱼眼镜头获取的180度全景图像转换成数字电信号，再通过两个DSP芯片的VP1口分别输入到DSP芯片内进行处理；  两个DSP为视频信号处理的核心芯片，两个DSP芯片按分配的任务及电路连接区分为主DSP和从DSP，FLASH、SDRAM及EEPROM芯片均为DSP芯片的外部扩展存储器件，两个DSP芯片间通过EMIF与HPI接口进行通信，通信速度高达上200MB/S，保证主从DSP间的快速数据传递；RTC为实时时钟电路模块；经DSP处理后的数字视频信号最后通过D/A转换芯片转换为模拟视频信号输出；UART为串口通信模块，用以实现外部控制设备(例如：控制键盘)对所述电子云台监控装置的控制。

所述电子云台监控装置的软件功能模块如图3所示。

通过双DSP视频图像处理板实现了以下功能：(1).对图像进行自动增益、自动白平衡等预处理，改善图像质量。(2).对变形的鱼眼图像进行校正处理，将变形的180度全景图象还原成正常真实图像。(3).通过软件编程实现普通机械云台摄像机的全部功能，包括中英文菜单功能、预置位扫描、守望、线扫、巡航、寻迹、隐私遮挡、画面切割显示等功能。(4).通过软件实现智能监控功能，对全景范围内的运动物体进行运动检测、智能跟踪。可添加报警功能。可在同一显示器上通过画面切割同时显示180度全景图像和放大的局部图像。

两片DSP处理芯片的任务划分如下：从DSP负责对图像进行自动增益、自动白平衡等预处理调整参数的计算、及运动检测功能的实现。从DSP将计算得到的参数通过HPI接口传给主DSP。主DSP负责对变形的鱼眼图像进行校正，还原为真实图像；主DSP根据从DSP提供的自动增益及白平衡调整参数对图像进行调整，改善图像质量；主DSP根据需要确定进行运动检测的场景范围，并将该范围参数传给从DSP；从DSP进行运动检测，并将检测结果参数传给主DSP，主DSP对运动目标进行跟踪显示；主DSP负责实现菜单功能、预置位扫描、守望、线扫、巡航、寻迹、隐私遮挡、画面切割显示等功能。

从DSP的自动增益、自动白平衡预处理过程，是用来对图像的亮度、色度、及色温进行调节，以得到理想的图像质量。从DSP将预处理计算得到的上述参数通过HPI通信端口传给主DSP，主DSP根据该参数对图象进行调整。

主DSP对鱼眼图像的校正，是指通过正确的算法将变形后的图像还原成真实图像。

从DSP的运动检测功能是通过对相邻侦图像的对比检测出运动物体的中心位置及大小，并将该检测结果数据通过HPI接口传给主DSP。

主DSP对运动目标的跟踪是根据从DSP提供的关于运动物体的中心位置及大小等相关参数对运动物体进行跟踪显示。

主DSP的菜单功能、预置位扫描、守望、线扫，巡航、寻迹、隐私遮挡、画面切割显示等功能通过软件编程实现。通过菜单控制，对监控模式及画面显示模式进行设定。该监控模式包括运动侦测、跟踪、预置位扫描、守望、线扫，巡航、寻迹、隐私遮挡等。该显示模式包括全景显示、局部放大显示、四画面切割显示，其中四画面切割显示中可同时显示全景图像和局部图像。

本发明具体实施中，选用的COMS图像传感器型号为MT9T001，DSP数字信号处理器型号为TMS320DM642，D/A转换芯片型号为SAA7121，FLASH芯片型号为S29GL032，SDRAM型号为MT48LC4M32B，EEPROM型号为24WC256，UART芯片型号为MAX3160。

本发明的工作原理为：

鱼眼镜头的可视角度最大超过180度，仅使用一个鱼眼镜头即可获取其周围180度视角范围内的全景图像；再由图像传感器芯片将鱼眼镜头获取的图像转变为电信号，最后将图像传感器芯片输出的数字视频信号输入DSP芯片，在DSP芯片内，通过自动增益、自动白平衡等预处理改善图像质量。由于所获取的全景图像较真实图像发生很大变形，故通过软件算法对变形图像进行校正，还原为真实图像；利用所获取的全景图像可由软件控制来实现预置位扫描、守望、线扫、巡航、寻迹、隐私遮挡等功能，不需要机械转动即可通过画面切割同时显示全景图像和放大的局部图像，响应速度快，手动最大速度为300度/秒，40ms内即可完成远距离预置位调用，利用DSP强大的数字信号处理能力完成监控区域内的运动检测和智能跟踪。

Claims (4)

1.一种电子云台视频监控系统，包括视频采集板、视频图像处理板、接口板、护罩四部分，其特征在于：视频采集板由鱼眼镜头、图像传感器构成，视频图像处理板由双DSP芯片、D/A视频输出模块、串口通信模块构成，视频采集板、视频图像处理板、接口板均安装在护罩内。

2.根据权利要求1所述的电子云台视频监控系统，其特征在于：所述的视频采集板的图像传感器选用CMOS或CCD。

3.根据权利要求1所述的电子云台视频监控系统，其特征在于：视频采集板、视频图像处理板及接口板的连接关系是：视频采集板通过CMOS图像传感器将鱼眼镜头获取的180度全景图像转换成数字电信号，再将转换后的数字电信号通过视频图像处理板上的两个DSP芯片的VP1口分别输入到DSP芯片内进行处理，DSP芯片还连接有外部扩展存储器件FLASH、SDRAM及EEPROM芯片，两个DSP芯片间通过EMIF与HPI接口进行通信，经DSP处理后的数字视频信号最后通过D/A转换芯片转换为模拟视频信号并通过接口板输出；连接到DSP芯片的UART为串口通信模块，用以实现外部控制设备对所述电子云台监控装置的控制。

4.根据权利要求3所述的电子云台视频监控系统，其特征在于：所述的COMS图像传感器型号为MT9T001，DSP数字信号处理器型号为TMS320DM642，D/A转换芯片型号为SAA7121，FLASH芯片型号为S29GL032，SDRAM型号为MT48LC4M32B，EEPROM型号为24WC256，UART芯片型号为MAX3160。