CN103347149A

CN103347149A - 一种直接输出网络视频信号的球型摄像机机芯

Info

Publication number: CN103347149A
Application number: CN2013102529369A
Authority: CN
Inventors: 李华民; 蒋利平
Original assignee: Wuhan Fiberhome Digtal Technology Co Ltd
Current assignee: Wuhan Fiberhome Digtal Technology Co Ltd
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2013-10-09

Abstract

本发明公开了一种直接输出网络视频信号的球型摄像机机芯，涉及视频监控领域。本机芯是在普通球型网络摄像机机芯的基础上，加入视频编码单元、主控模块和网络接口单元，而去掉普通球型网络摄像机机芯上具有的数字非压缩信号输出单元，实现机芯直接输出高清网络视频编码信号。以本机芯组成的网络球型摄像机降低了整机系统的复杂度，降低了整机的成本，同时机芯的信号输出单元输出的信号位宽也从吉比特每秒级降低为兆比特每秒级，降低了系统的电磁兼容性风险。

Description

一种直接输出网络视频信号的球型摄像机机芯

技术领域

本发明涉及视频监控领域，尤其涉及一种直接输出网络视频信号的球型摄像机机芯。

背景技术

随着视频监控网络化、智能化和高清化的发展，高清网络球型摄像机得到了广泛的应用，市场规模逐渐增大。目前，作为高清网络球型摄像机的核心部件球型摄像机机芯全部为数字非压缩信号输出，输出信号速率高，需要的位宽较宽。如图1，由现有技术的普通摄像机机芯组成的高清网络球型摄像机，一般需要在普通球型摄像机机芯11的基础上额外加入数字非压缩信号接收单元12、视频编码单元13、主控CPU单元14、网络接口单元15和云台控制单元16，系统复杂度高，并且现有高清机芯输出的信号均为数字非压缩高清视频信号，带宽均为吉比特级。由于信号速率非常高，在通过和机芯连接的信号线传输时，非常容易受到干扰，从而影响输出视频质量，在整机设计时，需要在机芯信号输出时特别考虑高速信号传输的电磁兼容风险，并且在输出信号连接器的选择上，需要采用适应吉比特级信号传输的超高速信号屏蔽线缆组件及对应连接器，成本较高。

如图2，现有的普通高清球型摄像机机芯一般由变倍调整透镜201、变倍电机及透镜联动装置202、变倍电机驱动控制器203、变焦调整透镜204、变焦电机及透镜联动装置205、变焦电机驱动控制器206、红外滤光片切换器207、红外滤光片切换器驱动电路208、光圈209、光圈控制电机及联动装置210、光圈控制电路211、图像传感器212、数字信号处理模块213、数字非压缩视频信号接口214组成。其中数字信号处理模块213由变倍控制模块2131、自动变焦控制模块2132、滤光片切换控制模块2133、光圈控制模块2134、图像预处理模块2135组成。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述现有技术存在的问题和缺点，提供一种直接输出网络视频信号的球型摄像机机芯，该机芯无需配置数字非压缩信号输出接收单元、视频编码单元和主控CPU单元即可以本发明涉及的摄像机机芯加上云台控制等模块单元组成网络球型摄像机，该摄像机降低了整机系统的复杂度，降低了整机的成本。同时机芯的信号输出单元输出的信号带宽也从吉比特每秒级降低为兆比特每秒级，降低了系统的电磁兼容性风险。

本发明的技术方案为：

本发明涉及的球型网络摄像机机芯是在背景技术中所述的普通球型网络摄像机芯的基础上，加入视频编码单元、主控模块和网络接口单元，而去掉普通球型网络摄像机机芯上具有的数字非压缩信号输出单元（通过数字非压缩视频信号接口连接），实现机芯直接输出高清网络视频编码信号。

具体地说，本机芯的结构是：

变倍控制模块、变倍电机驱动控制器、变倍电机及透镜联动装置和变倍调整透镜依次连接和交互，实现机芯的变倍控制；

自动变焦控制模块、变焦电机驱动控制器、变焦电机及透镜联动装置和变焦调整透镜依次连接和交互，实现机芯的自动变焦控制；

滤光片切换控制模块、红外滤光片切换器驱动电路和红外滤光片切换器依次连接和交互，实现机芯的滤光片切换控制；

光圈控制模块、光圈控制电路、光圈控制电机及联动装置和光圈依次连接和交互，实现机芯的光圈控制；

图像预处理模块和图像传感器连接和交互，实现图像传感器采集到的原始RAW视频数据转化为BT.1120的视频数据；

自动变焦控制模块与图像预处理模块交互，实现将图像预处理模块输出的BT.1120的视频数据计算得出图像中的高频分量，从而得到视频图像的清晰度评估值；

视频编码单元与图像预处理模块交互，使图像预处理模块输出的BT.1120的视频数据进行H.264视频压缩编码，实现数据信号带宽从吉比特每秒级降低为兆比特每秒级；

视频编码单元和网络接口单元连接和交互，实现H.264视频压缩编码信号的网络输出；

主控模块和网络接口单元连接和交互，实现控制信号的网络交互；

主控模块分别和变倍控制模块、自动变焦控制模块、滤光片切换控制模块、光圈控制模块、图像预处理模块、视频编码单元交互，实现相应控制信号在数字信号处理模块内的传递和交互。

本发明具有下列优点和积极效果：

①在采用本机芯实现的球型网络摄像机能够省去数字非压缩信号接收单元、视频编码单元和主控CPU单元，整机系统结构简单，提高了集成度，同时在机芯输出的连接器选择上无需采用超高速信号屏蔽线缆组件及连接器，降低了整机的系统成本。

②本机芯的信号输出单元输出的信号位宽也从吉比特每秒级降低为兆比特每秒级，降低了系统的电磁兼容风险，提升了信号传输的稳定性和可靠性，整机的抗干扰能力更强。

总之，以本机芯组成的网络球型摄像机降低了整机系统的复杂度，降低了整机的成本，同时机芯的信号输出单元输出的信号位宽也从吉比特每秒级降低为兆比特每秒级，降低了系统的电磁兼容性风险。

附图说明

图1是以普通球型摄像机机芯为核心的网络高清球型摄像机组成框图；

图2是普通球型摄像机机芯组成框图；

图3是以本机芯为核心的网络高清球型摄像机组成框图；

图4是本机芯组成框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

一、总体

如图4，本发明由变倍调整透镜401、变倍电机及透镜联动装置402、变倍电机驱动控制器403、变焦调整透镜404、变焦电机及透镜联动装置405、变焦电机驱动控制器406、红外滤光片切换器407、红外滤光片切换器驱动电路408、光圈409、光圈控制电机及联动装置410、光圈控制电路411、图像传感器412、数字信号处理模块413和网络接口单元414组成；

其中数字信号处理模块413由变倍控制模块4131、自动变焦控制模块4132、滤光片切换控制模块4133、光圈控制模块4134、图像预处理模块4135、视频编码单元4136和主控模块4137组成；

其连接关系是：

变倍控制模块4131、变倍电机驱动控制器403、变倍电机及透镜联动装置402和变倍调整透镜401依次连接和交互，实现机芯的变倍控制；

自动变焦控制模块4132、变焦电机驱动控制器406、变焦电机及透镜联动装置405和变焦调整透镜404依次连接和交互，实现机芯的自动变焦控制；

滤光片切换控制模块4133、红外滤光片切换器驱动电路408和红外滤光片切换器407依次连接和交互，实现机芯的滤光片切换控制；

光圈控制模块4134、光圈控制电路411、光圈控制电机及联动装置410和光圈409依次连接和交互，实现机芯的光圈控制；

图像预处理模块4135和图像传感器412连接和交互，实现图像传感器412采集到的原始RAW视频数据转化为BT.1120的视频数据；

自动变焦控制模块4132与图像预处理模块4135交互，实现将图像预处理模块4135输出的BT.1120的视频数据计算得出图像中的高频分量，从而得到视频图像的清晰度评估值；

视频编码单元4136与图像预处理模块4135交互，使图像预处理模块4135输出的BT.1120的视频数据进行H.264视频压缩编码，实现数据信号带宽从吉比特每秒级降低为兆比特每秒级；

视频编码单元4136和网络接口单元414连接和交互，实现H.264视频压缩编码信号的网络输出；

主控模块4137和网络接口单元414连接和交互，实现控制信号的网络交互；

主控模块4137分别和变倍控制模块4131、自动变焦控制模块4132、滤光片切换控制模块4133、光圈控制模块4134、图像预处理模块4135、视频编码单元4136交互，实现相应控制信号在数字信号处理模块413内的传递和交互。

二、功能部件

1、变倍调整透镜401、变倍电机及透镜联动装置402、变焦调整透镜404、变焦电机及透镜联动装置405、红外滤光片切换器407、红外滤光片切换器驱动电路408、光圈409、光圈控制电机及联动装置410均为一体化镜头中的主要部件，可采用腾龙公司的一体化镜头DF003N等。

2、变倍电机驱动控制器403和变焦电机驱动控制器406为通用的步进电机驱动控制芯片，选用瑞萨公司的R2A30414NP。

3、光圈控制电路411采用双通道D/A芯片，多个厂家能够提供。

4、图像传感器412为高清图像图像CMOS传感器，选用SONY公司的IMX122。

5、网络接口414选用通用的百兆PHY接口芯片，多个芯片厂家均有类似产品可提供。

6、数字信号处理模块413为通用的数字信号处理器，选用TI公司的DM368。

各子模块工作原理为：

图像传感器412输出原始信号经过图像预处理模块4135处理后输出到视频编码单元4136，实现将图像预处理模块4135输出的BT.1120的视频数据进行H.264视频压缩编码，从而实现数据信号带宽从吉比特每秒级降低为兆比特每秒级，再经过网络接口单元414实现网络视频信号输出。

另一方面图像预处理模块4135将经过预处理后的视频数据流输出到自动变焦控制模块4132，自动变焦控制模块4132根据图像预处理模块4135输出的视频数据进行清晰度评估值的计算并根据图像清晰度评估值的变化趋势将电机驱动数据传递给变焦电机驱动控制器406，变焦电机驱动控制器406 通过变焦电机及透镜联动装置405实时调整变焦调整透镜404的位置。

图像信号预处理模块4135负责将图像传感器412采集到的视频原始信号进行处理，将采集到的原始RAW数据转化为BT.1120的数据。

视频编码单元4136负责将图像信号预处理模块4135 BT.1120的数据进行H.264格式的压缩编码。

自动变焦控制模块4132负责计算图像中的高频分量，同时对变焦电机的运动方向和步长进行控制：当高频分量计算的幅度值最大时，即认为图像清晰度最好，聚焦最清楚，停止变焦电机动作，从而实现自动聚焦功能。

主控模块4137负责实现数字信号处理模块413内部变倍控制模块4131、自动变焦控制模块4132、滤光片切换控制模块4133、光圈控制模块4134、图像预处理模块4135、视频编码单元4136相应控制信号的传递和交互，同时实现和网络接口单元414网络控制信号的交互。

三、以本机芯为核心的网络高清球型摄像机（简称摄像机）

如图3，本摄像机由前后连接的一种直接输出网络视频信号的球型摄像机机芯31和云台控制单元32组成。

工作机理：直接输出网络视频信号的本球型摄像机机芯31通过主控模块4137与云台控制单元32连接和交互，实现球型网络摄像机的云台控制。

Claims

1.一种直接输出网络视频信号的球型摄像机机芯，其特征在于：

变倍控制模块（4131）、变倍电机驱动控制器（403）、变倍电机及透镜联动装置（402）和变倍调整透镜（401）依次连接和交互，实现机芯的变倍控制；

自动变焦控制模块（4132）、变焦电机驱动控制器（406）、变焦电机及透镜联动装置（405）和变焦调整透镜（404）依次连接和交互，实现机芯的自动变焦控制；

滤光片切换控制模块（4133）、红外滤光片切换器驱动电路（408）和红外滤光片切换器（407）依次连接和交互，实现机芯的滤光片切换控制；

光圈控制模块（4134）、光圈控制电路（411）、光圈控制电机及联动装置（410）和光圈（409）依次连接和交互，实现机芯的光圈控制；

图像预处理模块（4135）和图像传感器（412）连接和交互，实现图像传感器（412）采集到的原始RAW视频数据转化为BT.1120的视频数据；

自动变焦控制模块（4132）与图像预处理模块（4135）交互，实现将图像预处理模块（4135）输出的BT.1120的视频数据计算得出图像中的高频分量，从而得到视频图像的清晰度评估值；

视频编码单元（4136）与图像预处理模块（4135）交互，使图像预处理模块（4135）输出的BT.1120的视频数据进行H.264视频压缩编码，实现数据信号带宽从吉比特每秒级降低为兆比特每秒级；

视频编码单元（4136）和网络接口单元（414）连接和交互，实现H.264视频压缩编码信号的网络输出；

主控模块（4137）和网络接口单元（414）连接和交互，实现控制信号的网络交互；

主控模块（4137）分别和变倍控制模块（4131）、自动变焦控制模块（4132）、滤光片切换控制模块（4133）、光圈控制模块（4134）、图像预处理模块（4135）、视频编码单元（4136）交互，实现相应控制信号在数字信号处理模块（413）内的传递和交互。

2. 基于权利要求1所述球型摄像机机芯的网络高清球型摄像机，其特征在于：

由前后连接的一种直接输出网络视频信号的球型摄像机机芯（31）和云台控制单元（32）组成。