CN101616251B - 一种epon摄像机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用EPON光纤通信技术的EPON摄像机。该摄像机包括镜头、图像传感器模块、控制器，其结构特点是还包括视频压缩编码模块、EPON ONU模块和模拟/数字视频输出接口模块，其中视频压缩编码模块，对由图像传感器模块得到的原始图像进行压缩编码并封装成IP包信号；EPON ONU模块，接收视频压缩编码模块发出的IP包信号，并完成EPON的光纤接入；模拟/数字视频输出接口模块，对由图像传感器模块得到的原始图像进行A/D转换，并输出模拟或数字图像信号。本发明适应大规模摄像机远距离联网传输和控制需求，不但具有采集和输出图像的功能，还具备了通过光纤进行远距离传输图像的功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种视频监控用摄像机，尤其是一种采用EPON光纤通信技术的EPON摄像机。
背景技术
现有的视频监控用摄像机主要有以下几类：普通清晰度模拟摄像机、普通清晰度IP摄像机、高清模拟摄像机、高清数字摄像机。
其中，普通模拟摄像机采用视频电缆与外部设备进行连接，当需要远距离传输时通过视频光端机或视频编码器进行传输，所以其需要在摄像机后面安装额外的传输设备，从而造成系统设备复杂和管理复杂。
普通清晰度IP摄像机内置了视频压缩模块，通过RJ45输出IP信号用双绞线接入以太网进行传输。但是这种摄像机要远距离传输和组网，因此需要额外的IP网络支持，即需要额外的传输设备，同样会造成系统设备复杂和管理复杂。而且普通清晰度IP摄像机视频质量非常有限，难以用到专业领域，如公安视频监控网、高速公路视频监控网、金融视频监控网等。
高清模拟摄像机具有很高的视频质量，但是输出的是模拟分量信号，如RGB信号、Y/U/V信号、Y-Pb-Pr信号，这些信号不能进行远距离传输。
高清数字摄像机具有SDI/DVI、HDMI等数字接口，但是这些接口的速率达Gbit级别，要进行远距离传输的代价非常高昂，成本很高，几乎不可能在监控中应用。
也有的高清数字摄像机内置了视频压缩模块，并通过RJ45输出IP信号进入以太网进行传输。但要远距离传输时，同样需要额外的IP网络支持，也存在系统设备复杂和管理复杂问题。另外，高清IP摄像机的码流大大高于普通IP摄像机的码流，很容易造成IP网络堵塞问题，这也极大地限制了高清IP摄像机的大规模普及应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适应大规模摄像机远距离联网传输和控制需求，尤其是高清摄像机远距离联网传输和控制需求的EPON摄像机，其不但具有采集和输出图像的功能，同时还具备了通过光纤进行远距离传输图像的功能。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该摄像机包括
镜头，用于采集光学图像，并将光学图像聚焦到图像传感器模块上；
图像传感器模块，用于完成图像信号的光电信号转换和A/D转换，并输出数字图像信号；
控制器，用于对图像传感器模块和镜头进行控制；
其结构特点是还包括视频压缩编码模块、EPON ONU模块和模拟/数字视频输出接口模块，其中视频压缩编码模块，对由图像传感器模块得到的原始图像进行压缩编码并封装成IP包信号；EPON ONU模块，接收视频压缩编码模块发出的IP包信号，并完成EPON的光纤接入；模拟/数字视频输出接口模块，对由图像传感器模块得到的原始图像进行A/D转换，并输出模拟或数字图像信号；控制器的输出端、镜头与图像传感器模块的输入端相连接，视频压缩编码模块、模拟/数字视频输出接口模块的输入端与图像传感器模块的输出端相连接，EPON ONU模块的输入端与视频压缩编码模块的输出端相连接。
本发明所述的EPON ONU模块由CPU系统子模块、EPON MAC处理子模块和UNI接口子模块组成，其中CPU系统子模块，用于监视所有模块上激活的设备的配置情况，并监视所有接口的状态，监控和执行实时处理，同时还处理OAM功能组；EPON MAC处理子模块，用于进行EPON MAC接入控制、FEC校验和SERDES转换；UNI接口子模块，用于完成以太网的接入和EPON光电信号的转换。
本发明所述模拟/数字视频输出接口模块所输出的模拟图像信号为复合视频信号、RGB信号、Y/U/V信号或Y-Pb-Pr信号，数字图像信号为SDI/DVI信号或HDMI信号。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：传统的摄像机，如要进行远距离联网，需要额外的传输设备支持，如视频光端机、视频编解码器、光纤收发器等，这不但增加了系统的成本，也增加了系统的不可靠性，对于高清摄像机，则由于受到传输性能的限制，很难真正发挥高清的优势；EPON是一种光纤宽带接入网技术，主要用于实现FTTH，即解决家庭的宽带接入问题。该摄像机创造性地对EPON技术与摄像机技术进行了结合，使其不仅具有摄像功能，还具备了EPON网络中的ONU功能，大大简化了摄像机远距离联网传输的过程，可以直接与EPON光纤网络的OLT连接，在逻辑上一台EPON摄像机就是EPON网络中的一个特殊的ONU单元，可实现摄像机信号的直接远距离光纤联网，并且这种联网是采用宽带的EPON技术，这大大增加了传输带宽，即使高清摄像机的视频码流设置成20M以上，也不会影响系统的传输性能，充分发挥其高清优势。
附图说明
图1是本发明的总体统结构示意图。
图2是本发明中EPON ON模块的结构示意图。
图3是本发明应用于实际工程时的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本实施例由镜头1、图像传感器模块2、控制器3、视频压缩编码模块4、模拟/数字视频输出接口模块5、EPON ONU模块6组成。控制器3的输出端、镜头1与图像传感器模块2的输入端相连接，视频压缩编码模块4、模拟/数字视频输出接口模块5的输入端与图像传感器模块2的输出端相连接，EPONONU模块6的输入端与视频压缩编码模块4的输出端相连接。其中：
镜头1采用现有技术的光学镜头；
图像传感器模块2采用MT9T031 CMOS数字图像传感器，该传感器具有300万像素，最大分辨率达2048X1536；
控制器3采用普通单片机对MT9T031 CMOS数字图像传感器进行编程控制；
视频压缩编码模块4采用TI的达芬奇系列DSP芯片，该芯片可以完成高清视频的H.264压缩编码及IP包封装；
模拟/数字视频输出接口模块5主要采用LATTICE SC系列FPGA芯片进行设计，FPGA从MT9T031读取数字图像信号，并通过各种处理最后输出各种传统的模拟/数字视频信号；
EPON ONU模块6由一款高整合性的ONU芯片PAS6201来实现，PAS6201整合了中央处理器(ARM922)、媒体存取控制(MAC)以及并串及串并转换器(SERDES)、网络第二层(Layer 2)、协议转换及封包缓冲器等功能，PAS6201从视频压缩编码模块读取H.264压缩视频的IP数据包，并发送到EPON光纤网络中。
镜头1用于采集光学图像，并将光学图像聚焦到图像传感器模块上。镜头1既可以采用手动控制镜头，也可以采用自动控制镜头，既可以是普通清晰度镜头，也可以是高清镜头。
图像传感器模块2用于完成图像信号的光电信号转换和A/D转换，并输出数字图像信号至模拟/数字视频输出接口模块5和视频压缩编码模块4。图像传感器2既可以采用CCD图像传感器，也可以采用CMOS图像传感器。
控制器3用于对图像传感器模块2和镜头1进行控制，包括曝光控制、自动白平衡控制和镜头光圈控制。
视频压缩编码模块4对由图像传感器模块2得到的原始图像进行压缩编码并封装成IP包信号，压缩编码格式为H.264、MPEG2、MPEG4或MJPEG。
模拟/数字视频输出接口模块5用于对由图像传感器模块得到的原始图像进行A/D转换，并输出模拟或数字图像信号。输出图像可以是复合视频信号(普通清晰度)、RGB信号(普通或高清图像)、Y/U/V信号(普通或高清图像)、Y-Pb-Pr信号(普通或高清图像)等模拟信号，也可以是SDI/DVI信号(高清数字图像)、HDMI信号(高清数字图像)等数字高清信号。
EPON ONU模块6接收视频压缩编码模块4发出的IP包信号，并完成EPON的光纤接入，IP视频信号经过EPON ONU模块6后可以直接与EPON网络的光纤连接，实现该EPON摄像机的远距离联网和传输。
EPON ONU模块6由CPU系统子模块62、EPON MAC处理子模块61和UNI接口子模块63组成，其中：
CPU系统子模块62，用于监视所有模块上激活的设备的配置情况，并监视所有接口的状态，监控和执行实时处理，例如清空缓冲、读计数器等，同时还处理IEEE 802.3ah标准的OAM功能组，OAM通过API来执行，API可以接收ONU MAC地址的OAM消息，API也通过CPU到EPON帧缓冲向OLT发送消息；
EPON MAC处理子模块61，用于进行EPON MAC接入控制、FEC校验和SERDES转换；
UNI接口子模块63，用于完成电口10M/100M/1000M以太网的接入和EPON光电信号的转换。
参见图3，本发明应用于实际工程时，由该EPON摄像机I、光纤分配网络II和监控中心III组成。各个EPON摄像机I通过光口直接与光纤分配网络II中的光纤连接，所有连接在光纤上的EPON摄像机I通过光纤分配网络II与监控中心III的EPON OLT连接。监控中心III的EPON OLT接收所有由EPON摄像机I传来的压缩视频流，这些压缩视频流一方面通过以太网交换机进入IP-SAN进行网络存储，另一方面进入视频解码器还原成模拟视频信号(普通清晰度视频)或高清非压缩数字视频信号后在电视墙进行显示。
Claims (2)
1.一种EPON摄像机，包括
镜头，用于采集光学图像，并将光学图像聚焦到图像传感器模块上；
图像传感器模块，用于完成图像信号的光电信号转换和A/D转换，并输出数字图像信号；
控制器，用于对图像传感器模块和镜头进行控制；
其特征是：还包括视频压缩编码模块、EPON ONU模块和模拟/数字视频输出接口模块，其中
视频压缩编码模块，对由图像传感器模块得到的原始图像进行压缩编码并封装成IP包信号；
EPON ONU模块，接收视频压缩编码模块发出的IP包信号，并完成EPON的光纤接入；
模拟/数字视频输出接口模块，对由图像传感器模块得到的原始图像进行A/D转换，并输出模拟或数字图像信号；
控制器的输出端、镜头与图像传感器模块的输入端相连接，视频压缩编码模块、模拟/数字视频输出接口模块的输入端与图像传感器模块的输出端相连接，EPON ONU模块的输入端与视频压缩编码模块的输出端相连接；
所述的EPON ONU模块由CPU系统子模块、EPON MAC处理子模块和UNI接口子模块组成，其中
CPU系统子模块，用于监视所有模块上激活的设备的配置情况，并监视所有接口的状态，监控和执行实时处理，同时还处理OAM功能组；
EPON MAC处理子模块，用于进行EPON MAC接入控制、FEC校验和SERDES转换；
UNI接口子模块，用于完成以太网的接入和EPON光电信号的转换。
2.根据权利要求1所述的EPON摄像机，其特征是：所述模拟/数字视频输出接口模块所输出的模拟图像信号为复合视频信号、RGB信号、Y/U/V信号或Y-Pb-Pr信号，数字图像信号为SDI/DVI信号或HDMI信号。
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