CN101227598A - 高清晰视频监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种结构简单、成本低廉，可生成、传输、显示、存储回放720P或1080P高清视频数据的高清晰视频监控系统。摄像机的图像传感器输出与FPGA1相接，FPGA1的输出一路通过光圈驱动电路与镜头相接；一路与RS422接口相接，另一路与光电转换模块1相接；所述的FPGA1是有数据接收电路，数据接收电路的输出分别与彩色处理电路、图像重建电路1相接，彩色处理电路的输出与数据编解码电路相接，数据编解码电路与微处理器相接；图像重建电路1的输出通过亮度处理电路与微处理器相接，微处理器的输出与I2C接口电路相接；所述的光电转换模块1的输出通过光纤与矩阵相接，所述矩阵设有光电转换模块2，光电转换模块2的输出与切换电路相接。

Description

高清晰视频监控系统
技术领域：
本发明涉及一种视频监控系统，尤其是一种结构简单、成本低廉，可生成、传输、显示、存储回放720P或1080P高清视频数据的高清晰视频监控系统。
背景技术：
目前，视频监控系统的应用范围较广，如银行、宾馆、机场、公路、住宅区等领域。现有的视频监控系统包括位于现场并安装在云台上的摄像机，摄像机通过线缆将所摄制的视频信号传输至矩阵并由与矩阵相接的控制装置(计算机、键盘等)进行控制，使视频信号一路通过显示驱动电路在监控中心的显示器上显示，另一路存储供回放使用；同时监控中心通过控制装置向现场发送控制云台、摄像机变焦等控制信息，以期得到最清晰的视频信号。虽然现有广播电视领域可生成并传输分别为720p、1080i和1080p三种显示格式的高清视频信号，但是所用设备价格较高(均为进口设备)，不能在视频监控领域普及使用，以至于现有的视频监控系统的画面清晰度较低，难以满足监控的要求。另外，现有的视频存储装置普遍采用硬盘录像机，通过内置的视频采集卡采集视频数据，经PCI总线传送到计算机，也不能满足高清晰度的要求。
发明内容：
本发明是为了解决现有视频监控系统清晰度低的问题，提供一种结构简单、成本低廉，可生成、传输、显示、存储回放720P或1080P高清视频数据的高清晰视频监控系统。
本发明的技术解决方案是：一种高清晰视频监控系统，有设置在云台上的摄像机，摄像机的输出与矩阵相接，矩阵的输出通过显示驱动电路与显示器相接，与矩阵相接有控制装置及图像存储回放装置，其特征在于：
a.所述的摄像机有镜头，与镜头相接有图像传感器，图像传感器的输出与FPGA1相接，FPGA1的输出一路通过光圈驱动电路与镜头相接；一路与RS422接口相接，另一路与光电转换模块1相接；所述的FPGA1是有数据接收电路，数据接收电路的输出分别与彩色处理电路、图像重建电路1相接，彩色处理电路的输出与数据编解码电路相接，数据编解码电路与微处理器相接；图像重建电路1的输出通过亮度处理电路与微处理器相接，微处理器的输出与I2C接口电路相接；
b.所述的光电转换模块1的输出通过光纤与矩阵相接，所述矩阵设有光电转换模块2，光电转换模块2的输出与切换电路相接。
所述显示驱动电路设有FPGA2，与FPGA2相接有高解析度高宽度显示数据接口及双倍数率同步动态存储器；所述FPGA2有图像重建电路2，与图像重建电路2相接有同步动态存储器读写控制器；所述FPGA2还设有显示接口驱动及时钟同步电路、高解析度高宽度显示数据接口配置电路，显示接口驱动及时钟同步电路与同步动态存储器读写控制器相接。
与所述切换电路的输出相接有光电转换模块3，光电转换模块3的输出通过光纤与光电转换模块4相接，光电转换模块4与显示驱动电路中的FPGA2相接。
所述光电转换模块3的输出通过光纤与光电转换模块5相接，光电转换模块5与图像存储回放装置相接，所述的图像存储回放装置设有FPGA3，与FPGA3相接有高速RAM，FPGA3通过PCI Express插口与计算机相接；所述FPGA3是有FPGA逻辑单元，与FPGA逻辑单元相接有串行/解串电路、RAM功能模块及PCI Express功能模块。
本发明通过定义所设置的现场可编程处理器，实现对视频数据接收、处理、图像重建、视频输出数据编、解码等功能，可生成720P或1080P高清视频数据并可通过光纤进行传输，传输损耗低、通信容量大、抗电磁干扰能力强、保密性好、重量轻；同时通过定义所设置的现场可编程处理器，实现对高清晰视频的显示驱动、显示及存储回放，结构简单、成本低廉，可广泛应用于监控系统，满足监控系统的高清晰性能指标要求。
附图说明：
图1是本发明实施例的电路原理总图。
图2是本发明实施例摄像机的内部电路原理框图。
图3是本发明实施例摄像机中现场可编程处理器FPGA1的原理框图。
图4是本发明实施例摄像机视频数据输出形式。
图5是本发明实施例矩阵与控制装置连接的电路原理框图。
图6是本发明实施例显示驱动电路的原理框图。
图7本发明实施例显示驱动电路中现场可编程处理器FPGA2的原理框图。
图8是本发明实施例图像存储回放装置电路原理框图。
图9是本发明实施例图像存储回放装置中现场可编程处理器FPGA3的原理框图。
具体实施方式：
下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。
实施例1：
如图1所示：有设置在云台上的摄像机，摄像机的输出与矩阵相接，矩阵的输出通过显示驱动电路与显示器相接，与矩阵相接有控制装置及图像存储回放装置。所述的摄像机如图2所示有镜头，与镜头相接有500万像素的cmos图像传感器，cmos图像传感器的输出与FPGA1相接，FPGA1的输出一路通过光圈驱动电路与镜头相接；一路与RS422接口相接，输出用于控制云台等控制信号，另一路与光电转换模块1相接；所述的FPGA1如图3所示：有数据接收电路，数据接收电路的输出分别与彩色处理电路、图像重建电路1相接，彩色处理电路的输出数据与编解码电路相接(视频数据输出形式如图4所示)，数据编解码电路与微处理器相接；图像重建电路1的输出通过亮度处理电路与微处理器相接，微处理器的输出与I2C接口电路相接，所述的光电转换模块1的输出通过光纤与矩阵相接，所述矩阵如图5所示：设有光电转换模块2，光电转换模块2的输出与切换电路相接，控制装置与切换电路及光电转换模块2相接。
工作过程：
500万像素的cmos图像传感器，可以实现高清视频格式的原始图像数据采集，速度＞25帧/秒，以保证画面对动态物体显示的流畅。FPGA1主要负责数据的处理和控制，将处理过后的数据以串行的方式发给双向光电转换模块，并且通过光圈驱动电路实现镜头自动光圈和摄像机自动快门等等的控制功能。同时，光电转换模块接收矩阵发来的反向控制信号送给FPGA 1，通过RS422接口控制云台和镜头的动作。具体工作过程如下：FPGA 1中彩色处理电路主要实现数据的颜色矫正，以实现真实物体对应的彩色数据，通过数据编解码电路以串行的方式发给双向光电转换模块1；图像重建电路1将图像传感器原始的数据(Bayer color)恢复成RGB数据，用于亮度处理并配合微处理器通过I2C控制图像传感器，微处理器的输出与RS422接口相接；亮度处理电路的输出与光圈控制电路相接，控制镜头自动光圈。矩阵中的光电转换模块2将通过光纤传输的信号变成电信号，将图像数据送给切换电路，经切换后输出；控制装置的反向控制信号则通过光电转换模块2、光纤发给摄像机。
实施例2：
其他电路同实施例1，与实施例1所不同的如图6、7所示：显示驱动电路设有FPGA2，与FPGA2相接有高解析度高宽度显示数据接口(HDMI/DVI)及双倍数率同步动态存储器(DDR SDRAM)；所述FPGA2有图像重建电路2，与图像重建电路2相接有同步动态存储器读写控制器；图像重建电路2配合DDR SDRAM存储电路将图像传感器原始的数据(Bayer color)恢复成RGB数据，同步动态存储器读写控制器用于图像数据的帧存和再处理，将原始数据转变成720p@60Hz或1080p@50Hz的RGB数据，供显示用。所述FPGA2还设有显示接口驱动及时钟同步电路、高解析度高宽度显示数据接口配置电路，显示接口驱动及时钟同步电路用于内部时钟的生成和显示接口同步时钟的生成，HDMI/DVI配制电路用于对HDMI/DVI芯片的配制控制。
切换电路的输出可以通过电缆直接与显示驱动电路相接，但最好是与所述切换电路的输出相接有光电转换模块3，光电转换模块3的输出通过光纤与光电转换模块4相接，光电转换模块4与显示驱动电路中的FPGA2相接。
实施例3：
其他电路同实施例1或实施例2，所不同的如图8、9所示：光电转换模块3的输出通过光纤与光电转换模块5相接，光电转换模块5与图像存储回放装置相接，所述的图像存储回放装置设有FPGA3，与FPGA3相接有高速RAM，FPGA3通过PCI Express插口与计算机相接；所述FPGA3是有FPGA逻辑单元，与FPGA逻辑单元相接有串行/解串电、RAM功能模块及PCI Express功能模块，可集成在一块电路板上，置于PCI Express总线插槽内。
主处理器采用带有PCI Express功能的可编程处理器(FPGA)，实现与PCIExpress接口的通信，可编程处理器可方便设计存储器接口，与外部高速RAM交换数据，处理器带有串行/解串电路，可以与光电转换模块直接对连，实现高清晰视频的光纤传输。

Claims (4)

1.一种高清晰视频监控系统，有设置在云台上的摄像机，摄像机的输出与矩阵相接，矩阵的输出通过显示驱动电路与显示器相接，与矩阵相接有控制装置及图像存储回放装置，其特征在于：
a.所述的摄像机有镜头，与镜头相接有图像传感器，图像传感器的输出与FPGA1相接，FPGA1的输出一路通过光圈驱动电路与镜头相接；一路与RS422接口相接，另一路与光电转换模块1相接；所述的FPGA1有数据接收电路，数据接收电路的输出分别与彩色处理电路、图像重建电路1相接，彩色处理电路的输出与数据编解码电路相接，数据编解码电路与微处理器相接；图像重建电路1的输出通过亮度处理电路与微处理器相接，微处理器的输出与I2C接口电路相接；
b.所述的光电转换模块1的输出通过光纤与矩阵相接，所述矩阵设有光电转换模块2，光电转换模块2的输出与切换电路相接。
2.根据权利要求1所述的高清晰视频监控系统，其特征在于：所述显示驱动电路设有FPGA2，与FPGA2相接有高解析度高宽度显示数据接口及双倍数率同步动态存储器；所述FPGA2有图像重建电路2，与图像重建电路2相接有同步动态存储器读写控制器；所述FPGA2还设有显示接口驱动及时钟同步电路、高解析度高宽度显示数据接口配置电路，显示接口驱动及时钟同步电路与同步动态存储器读写控制器相接。
3.根据权利要求2所述的高清晰视频监控系统，其特征在于：与所述切换电路的输出相接有光电转换模块3，光电转换模块3的输出通过光纤与光电转换模块4相接，光电转换模块4与显示驱动电路中的FPGA2相接。
4.根据权利要求3所述的高清晰视频监控系统，其特征在于：所述光电转换模块3的输出通过光纤与光电转换模块5相接，光电转换模块5与图像存储回放装置相接，所述的图像存储回放装置设有FPGA3，与FPGA3相接有高速RAM，FPGA3通过PCI Express插口与计算机相接；所述FPGA3是有FPGA逻辑单元，与FPGA逻辑单元相接有串行/解串电路、RAM功能模块及PCIExpress功能模块。
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