CN102984509A - 四波段远程视频监控系统及其数据传输方法 - Google Patents

四波段远程视频监控系统及其数据传输方法 Download PDF

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CN102984509A CN2012105704331A CN201210570433A CN102984509A CN 102984509 A CN102984509 A CN 102984509A CN 2012105704331 A CN2012105704331 A CN 2012105704331A CN 201210570433 A CN201210570433 A CN 201210570433A CN 102984509 A CN102984509 A CN 102984509A
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3ccd
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张艳超
孙强
赵建
王鹤
李小虎
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中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
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Abstract

本发明涉及一种四波段远程视频监控系统及其数据传输方法,该视频监控系统包括:可见光镜头、近红外镜头、3CCD图像探测器、近红外图像探测器、图像采集及处理装置、以及远程计算机。本发明的四波段远程视频监控系统以及应用于该系统的窄带宽大数据流变频传输的数据传输方法,在网络传输带宽小于图像数据带宽的情况下,可灵活的实现动态视频数据的流畅传输与高清图像数据的无损传输,有利于对动态目标的多波段运动状态估计与静态光谱特性分析。

Description

四波段远程视频监控系统及其数据传输方法技术领域[0001] 本发明涉及一种数据传输方法,特别涉及一种四波段远程视频监控系统及其数据传输方法。背景技术[0002] 随着光谱成像技术的日新月异,各种光谱监测设备不断涌现。在整个检测光谱范围内,可见光光谱以其较高的光谱能量、可视度高等特点成为视频监控的主要波段;此外, 由于植被对近红外光谱反射率较高的特点,在草地、森林等野外场合对于目标的识别与监测具有较好的检测效果。目前,市场上多为针对单一检测波段的监控仪器,而且由于带宽限制用于远程监控的探测器也往往限于较低分辨率,监测效果较差。发明内容[0003] 本发明要解决现有技术中的技术问题,提供一种在有限的网络带宽范围内,实现四波段大视频数据的实时流畅视频传输与高清无损图片存储的,四波段远程视频监控系统及其数据传输方法。[0004] 为了解决上述技术问题,本发明的技术方案具体如下:[0005] 一种四波段远程视频监控系统,包括:可见光镜头、近红外镜头、3CXD图像探测器、近红外图像探测器、图像采集及处理装置、以及远程计算机;[0006] 所述3CXD图像探测器,与可见光镜头同光轴对准,通过数据线与图像采集及处理装置相连,用于将可见光图像光信号转换为数字电信号;[0007] 所述近红外图像探测器,与近红外镜头同光轴对准,通过数据线与图像采集及处理装置相连,用于将近红外图像光信号转换为数字电信号;[0008] 所述图像采集及处理装置,一端与3CXD图像探测器和近红外图像探测器通过数据线连接,一端通过网线与远程计算机连接。用于对图像探测器工作模式的控制,图像信号的采集、处理以及数据或命令的收发。[0009] 在上述技术方案中,所述的图像采集及处理装置可根据远程计算机命令要求,通过对3CXD可控对焦装置发送控制命令,对3CXD图像探测器靶面位置进行调整,实现观测目标在3CXD图像探测器靶面清晰成像。[0010] 在上述技术方案中,所述的图像采集及处理装置可根据远程计算机命令要求,通过对近红外可控对焦装置发送控制命令,对近红外图像探测器靶面位置进行调整,实现观测目标在近红外图像探测器靶面清晰成像。[0011] 在上述技术方案中,所述的图像采集及处理装置可根据远程计算机命令要求,对 3CXD图像探测器曝光时间进行设定。[0012] 在上述技术方案中,所述的图像采集及处理装置可根据远程计算机命令要求,对近红外图像探测器曝光时间进行设定。[0013] 一种如在上述技术方案中所述的四波段远程视频监控系统的数据传输方法,包括[0014] 步骤i :根据远程计算机传输要求,将图像数据划分为两种模式:流畅视频模式和无损高清图片模式;[0015] 步骤ii :流畅视频模式下,分频数设为1,使3C⑶及近红外图像探测器同时工作在相同的外触发频率下;[0016] 步骤iii :图像采集及处理装置的3CXD图像采集模块和近红外图像采集模块分别对相应图像探测器进行图像采集后,分别经过3CCD压缩编码模块和近红外压缩编码模块压缩编码;[0017] 步骤iv :将压缩编码后的图像数据经过网络数据转换模块按照网络通信协议进行数据打包后,由以太网发送到远程计算机;[0018] 步骤V:无损高清图片模式下,结合图像数据量与网络带宽比,对外触发信号进行分频,使3CCD及近红外图像探测器同时工作在相同的低频外触发频率下;[0019] 步骤vi :图像采集及处理装置的3CXD图像采集模块和近红外图像采集模块分别对相应图像探测器进行图像采集;[0020] 步骤vii :将采集后的原始数据直接经过网络数据转换模块按照网络通信协议进行数据打包后,由以太网发送到远程计算机。[0021] 本发明的有益效果是:[0022] 本发明的四波段远程视频监控系统以及应用于该系统的窄带宽大数据流变频传输的数据传输方法,在网络传输带宽小于图像数据带宽的情况下,可灵活的实现动态视频数据的流畅传输与高清图像数据的无损传输,有利于对动态目标的多波段运动状态估计与静态光谱特性分析。附图说明[0023] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。[0024] 图I为本发明的四波段远程视频监控系统的结构示意图;[0025] 图2为本发明的四波段远程视频监控系统的数据传输方法示意图;[0026] 图3为本发明的四波段远程视频监控系统及其数据传输方法一种具体实施方式的示意图。具体实施方式[0027] 下面将结合附图,对本发明实施例作进一步的详细说明。[0028] 实施例I[0029] 结合图3所示,本发明实施例提供了一种具有窄带宽大图像数据变频传输功能的四波段远程视频监控系统。所述的视频监控系统包括一可见光镜头、一近红外镜头、一 3CXD 图像探测器、一近红外图像探测器、一图像采集及处理系统、一远程计算机。其中,可见光镜头为与3CCD图像探测器光学参数相匹配的自主设计的定焦光学透镜组,其波段范围为 400nnT700nm,焦距为50mm。近红外镜头为与近红外图像探测器光学参数相匹配的自主设计的定焦光学透镜组,其波段范围为700nnTl000nm,焦距为50mm。3CXD图像探测器为丹麦JAI 公司的AT-140CL 3CXD工业相机,通道数为3,有效分辨率为1392x1040,数据位深为8bit,帧频不大于25帧/秒,通过CameraLink数据接口与图像采集及处理系统进行数据通信。近红外相机为丹麦JAI公司的CM-140MCL工业相机,通道数为1,有效分辨率为1392x1040,数据位深为8bit,巾贞频不大于30巾贞/秒,通过CameraLink数据接口与图像采集及处理系统进行数据通信。图像采集及处理系统为自主研发的图像采集与处理控制板,主要器件由两块 TMS320C6000系列DSP及一块CycloneIII系列FPGA组成。远程计算机为可以满足四波段远程视频监控系统远程数据传输和显示要求,具有千兆网卡的计算机。此外,本发明所述的四波段远程视频监控系统还可包括一 3CXD可控对焦装置和一近红外可控对焦装置。所述的 3CCD和近红外可控对焦装置,均包括步进电机、电机传动机构、电机控制模块与控制命令收发模块等几部分,分别可根据控制命令实现3CXD或近红外图像探测器靶面位置的调整,使监测目标能够在探测器靶面清晰成像。[0030] 为保障监测目标运动状态的流畅性,视频帧频一般设为25f/s (帧/秒),此时四波段原始数据所占带宽为:[0031] 四波段总带宽=3CXD数据带宽+近红外数据带宽[0032] =1392 X 1040 X 25f/s X 8bit X 3 + 1392 X 1040 X 25f/s X 8bit[0033] ^ 1105Mb[0034] 基于上述计算,帧频为25f/s情况下,原始数据所占带宽远远超出千兆网传输带宽。因此,在流畅视频模式下需要采用压缩编码模块对视频进行编码压缩后再进行网络传输。此外,为了满足后续图像分析需求,还要根据客户需要将系统设置为无损高清图片传输模式,此时的图像数据不能进行压缩编码处理,因此,需要通过降低数据流帧频的方式降低图像数据所占带宽。[0035] 具体实现过程如图2所示,其包括以下几个步骤:[0036] 步骤I)设备初始化,外触发信号TR设为25Hz ;[0037] 步骤2)确定当前的视频传输模式为流畅视频模式还是高清无损图片模式;[0038] 步骤3)若为流畅视频模式,分频数d设为1,即不对外触发信号TR进行分频处理, TR=25Hz,转到步骤4);若为无损高清图片模式,分频数d设为5,则TR = 25/5 = 5Hz,跳转转到步骤6);[0039] 步骤4)通过外触发命令,同时将3CCD图像探测器与近红外探测器帧频设为25f/s ;[0040] 步骤5)将采集到的3CXD及近红外当前图像数据帧以MPEG4格式按1:4比率进行压缩编码;将压缩编码后的数据传送到网络数据转换模块,跳转至步骤8);[0041] 步骤6)通过外触发命令,同时将3CCD图像探测器与近红外探测器帧频设为5f/s ;[0042] 步骤7)将采集到的数据直接传送到网络数据转换模块;[0043] 步骤8)在网络数据转换模块中将图像数据进行打包后,通过以太网传送给远程计算机;[0044] 步骤9)确定是否接收到停止数据传输命令,若否,跳转至步骤2),继续进行图像采集与传输过程;若否,则结束视频采集传输过程。[0045] 本发明的四波段远程视频监控系统以及应用于该系统的窄带宽大数据流变频传输的数据传输方法,在网络传输带宽小于图像数据带宽的情况下,可灵活的实现动态视频数据的流畅传输与高清图像数据的无损传输,有利于对动态目标的多波段运动状态估计与静态光谱特性分析。[0046] 显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1. 一种四波段远程视频监控系统,其特征在于,包括:可见光镜头、近红外镜头、3CXD 图像探测器、近红外图像探测器、图像采集及处理装置、以及远程计算机;所述3CXD图像探测器,与可见光镜头同光轴对准,通过数据线与图像采集及处理装置相连,用于将可见光图像光信号转换为数字电信号;所述近红外图像探测器,与近红外镜头同光轴对准,通过数据线与图像采集及处理装置相连,用于将近红外图像光信号转换为数字电信号;所述图像采集及处理装置,一端与3CXD图像探测器和近红外图像探测器通过数据线连接,一端通过网线与远程计算机连接。用于对图像探测器工作模式的控制,图像信号的采集、处理以及数据或命令的收发。
2.如权利要求I所述的四波段远程视频监控系统,其特征在于,所述的图像采集及处理装置可根据远程计算机命令要求,通过对3CXD可控对焦装置发送控制命令,对3CXD图像探测器靶面位置进行调整,实现观测目标在3CCD图像探测器靶面清晰成像。
3.如权利要求I所述的四波段远程视频监控系统,其特征在于,所述的图像采集及处理装置可根据远程计算机命令要求,通过对近红外可控对焦装置发送控制命令,对近红外图像探测器靶面位置进行调整,实现观测目标在近红外图像探测器靶面清晰成像。
4.如权利要求I所述的四波段远程视频监控系统,其特征在于,所述的图像采集及处理装置可根据远程计算机命令要求,对3CXD图像探测器曝光时间进行设定。
5.如权利要求I所述的四波段远程视频监控系统,其特征在于,所述的图像采集及处理装置可根据远程计算机命令要求,对近红外图像探测器曝光时间进行设定。
6. 一种如权利要求I所述的四波段远程视频监控系统的数据传输方法,其特征在于, 包括以下步骤:步骤i :根据远程计算机传输要求,将图像数据划分为两种模式:流畅视频模式和无损高清图片模式;步骤ii :流畅视频模式下,分频数设为1,使3CCD及近红外图像探测器同时工作在相同的外触发频率下;步骤iii :图像采集及处理装置的3CXD图像采集模块和近红外图像采集模块分别对相应图像探测器进行图像采集后,分别经过3CCD压缩编码模块和近红外压缩编码模块压缩编码;步骤iv :将压缩编码后的图像数据经过网络数据转换模块按照网络通信协议进行数据打包后,由以太网发送到远程计算机;步骤V :无损高清图片模式下,结合图像数据量与网络带宽比,对外触发信号进行分频,使3CCD及近红外图像探测器同时工作在相同的低频外触发频率下;步骤vi :图像采集及处理装置的3CCD图像采集模块和近红外图像采集模块分别对相应图像探测器进行图像采集;步骤vii :将采集后的原始数据直接经过网络数据转换模块按照网络通信协议进行数据打包后,由以太网发送到远程计算机。
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