CN1486571A - 基于计算机的远程监视闭路电视系统,计算机视频矩阵转换器,和适用于闭路电视系统的控制程序 - Google Patents

基于计算机的远程监视闭路电视系统,计算机视频矩阵转换器,和适用于闭路电视系统的控制程序 Download PDF

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Abstract

公开了一种由安装在远程监视计算机中的控制程序控制的闭路电视(CCTV)系统，以及一种用于该CCTV系统的矩阵转换器。基于计算机的远程监视CCTV系统包括：计算机视频矩阵转换器，用于处理来自摄像机的图像信号并把所处理的信号发送到监视计算机的视频输入端；和控制程序，安装在监视计算机中，用于控制计算机视频矩阵转换器的操作并产生摄像机控制数据。

Description

基于计算机的远程监视闭路电视系统，计算机视频矩阵转换器， 和适用于闭路电视系统的控制程序
技术领域
本发明涉及通过安装在个人计算机中的控制程序组件来控制远程监视的闭路电视监视系统，以及用于该系统的矩阵转换器。
背景技术
用于远程监视多个摄像机的常规闭路电视(CCTV)系统使用视频矩阵转换器接收来自摄像机的视频信号，并在一个普通的模拟CCTV监视器上输出视频。在这种常规系统中，另外连接一个矩阵控制台(键盘)以控制摄像机，该矩阵控制台连接到视频矩阵转换器以便控制摄像机，并且通过一条另外的视频线接收来自摄像机的视频信号，并使用监视器对视频信号进行监视。
图1是使用典型的视频矩阵转换器的常规CCTV系统的方框图。从多个摄像机CA-1到CA-n把视频信号输入到布置在CCTV系统的中心部分的矩阵转换器。矩阵转换器连接到一个主管理局的监视器、位于远程地点的多个监视器、和一个控制键盘。在图1中，以实线表示的信号线是视频信号线，而以虚线表示的信号线是用于控制摄像机的数据线。
但是，如图1所示，常规CCTV系统的问题在于，由于其必须额外地存储在各个地点安装的多个摄像机的标识(ID)，并且显示一个屏幕，和通过使用另外安装的键盘选择一个希望的摄像机来控制摄像机，因此该CCTV系统的控制功能和控制设备比较复杂。此外，常规CCTV系统的问题还在于，用户难以在随后对屏幕画面进行搜索，因为很难根据摄像机来执行屏幕的数据处理和存储。
发明内容
因此，为了解决在现有技术中发生的上述问题，本发明的发明人已经设计了一种计算机视频矩阵转换器和使用该转换器的CCTV系统，该CCTV系统可以由安装在计算机中的控制程序组件来控制。本发明的一个目的是提供一种CCTV系统和用于该CCTV系统的计算机视频矩阵转换器，其中把一控制程序组件安装在计算机中以利用该控制程序组件来控制摄像机和显示视频，使得管理局可以仅通过使用个人计算机(PC)的程序来容易地监视和控制摄像机的视频，并且可以任意地在计算机的监视器上选择和监视摄像机的视频，而无需额外地存储和记录信息。
根据本发明，可以使用计算机上的图形用户界面(GUI)菜单在计算机监视器上容易地进行活动图像的显示和对各种功能的控制，以便甚至是在广阔分布的监视区域中也能够容易和迅速地进行监视和控制操作。
本发明的CCTV系统包括：计算机视频矩阵转换器，用于处理所输入的摄像机视频信号并把所处理的视频信号发送到一监视计算机的视频输入端；和控制程序组件，被安装在监视计算机(此后称为计算机)中，用于使计算机视频矩阵转换器执行各种任务，还用于产生用于驱动和控制摄像机的数据(此后称为摄像机控制数据)。
作为该系统的一个重要部分的计算机视频矩阵转换器包括：中央处理器(CPU)；通信控制单元，用于与安装有控制程序组件的计算机进行数据交换，以从计算机接收用于CPU的操作命令和摄像机控制数据，并把执行结果发送到计算机；视频信号输入单元，用于通过同轴电缆输入从多个摄像机发送的视频信号；视频输入信号切换单元，用于在CPU的控制下选择所输入的摄像机视频信号；和复合信号输出单元，用于把视频输入信号转换为要在计算机的监视器上显示的复合信号，并把复合信号输出到计算机的视频输入端。
该系统的控制程序组件包括：控制数据产生单元，用于产生用以控制计算机视频矩阵转换器的CPU的命令和摄像机控制数据；摄像机焦点调节单元，用于允许用户把摄像机聚焦；摄像机焦点控制单元，用于通过摄像机焦点调节单元来控制上述控制数据产生单元以产生用于控制每个摄像机的焦点的数据；摄像机变焦选择单元，包括摄像机拉近按钮(+)和摄像机拉远按钮(一)，以允许用户选择摄像机变焦功能；摄像机变焦控制单元，用于通过摄像机变焦选择单元来控制上述控制数据产生单元以产生用于控制摄像机的变焦的数据；摄像机摇摄选择单元，包括用于指示每个摄像机的摇摄方向的按钮和用于调节摇摄速度的按钮，以允许用户选择每个摄像机的摇摄功能并调节每个摄像机的摇摄速度；摄像机摇摄控制单元，用于通过摄像机摇摄选择单元来控制上述控制数据产生单元，以产生用于控制每个摄像机的摇摄和调节每个摄像机的摇摄速度的数据；摄像机自动摇摄选择单元，包括摇摄开始点设置按钮、摇摄返回点设置按钮、自动摇摄开始按钮和自动摇摄停止按钮，以允许用户设置每个摄像机的自动摇摄功能；摄像机自动摇摄控制单元，用于通过摄像机自动摇摄选择单元来控制上述控制数据产生单元，以产生用于每个摄像机的自动摇摄的数据；摄像机自动切换设置单元，包括用于设置摄像机的自动切换或设置自动切换时间的设置按钮和用于启动自动切换的开始按钮，以允许用户设置每个摄像机的自动切换功能；摄像机自动切换控制单元，用于通过摄像机自动切换设置单元来控制上述控制数据产生单元，以产生用于每个摄像机的自动切换的数据；调节/选择/设置数据存储单元，用于存储由摄像机焦点调节单元、摄像机变焦选择单元、摄像机摇摄选择单元、摄像机自动摇摄选择单元和摄像机自动切换设置单元所调节、选择和设置的数据；摄像机位置存储单元，用于存储在各个地点安装的所有摄像机的位置；和视频显示单元，用于通过预定的用户界面显示从计算机视频矩阵转换器接收的视频信号。
附图说明
图1是常规CCTV系统的方框图；
图2是根据本发明的CCTV系统的方框图；
图3是本发明中使用的计算机视频矩阵转换器的方框图；
图4A是本发明中使用的控制程序组件的功能图；
图4B是本发明中使用的一个扩展控制程序组件的功能图；以及
图5是显示控制程序组件的用户界面屏幕的示图。
具体实施方式
下面对根据本发明的系统的优选实施例进行详细说明。
系统的结构
图2是使用根据本发明的计算机视频矩阵转换器(此后称为本发明的矩阵转换器)的CCTV系统的方框图。
从多个CCTV摄像机CA-1到CA-n接收的视频信号被输入到本发明的矩阵转换器10。参见图2，实线表示视频信号线，而虚线是用于控制摄像机的数据线。此外，本发明的矩阵转换器10连接到主管理局50的PC以及在远程地点60和70的PC。
矩阵转换器10处理所输入的摄像机视频信号，并把所处理的摄像机视频信号发送到主管理局50以及远程地点60和70的每个PC的视频输入端。每个PC中安装有一控制程序组件以控制本发明的矩阵转换器10，并允许用户执行监视功能。
主管理局和远程地点的用户可以在通过安装有控制程序组件的每个PC的监视器上的GUI屏幕观看由摄像机拍摄的视频的同时，通过操纵屏幕上的菜单按钮来选择和监视每个CCTV摄像机，并执行各种摄像机控制功能。近来，由于GUI程序的通用化，有可能仅通过使用鼠标等在监视器所显示的屏幕上容易地执行监视和摄像机控制功能。
计算机视频矩阵转换器的结构
图3是显示本发明的矩阵转换器10的内部结构的方框图。如图3所示，摄像机视频信号CA1到CAn被输入到矩阵转换器10并进行处理。所处理的视频信号被发送到主管理局的PC26(此后称为计算机)的视频输入端以及多个远程地点。矩阵转换器10利用安装在计算机26中的控制程序组件28执行各种任务。计算机26的控制程序组件28还产生用于驱动和控制摄像机的数据(摄像机控制数据)。
本发明的矩阵转换器10包括：
中央处理器(CPU)22，
通信控制单元24，用于与安装有控制程序组件28的计算机26进行数据交换，以从计算机26接收用于CPU22的操作命令和摄像机控制数据，并把执行结果发送到计算机26，
内部信号电路控制单元20，用于响应CPU22的命令，控制矩阵转换器中的信号电路，
视频信号输入单元12，用于通过同轴电缆接收从多个摄像机发送的摄像机视频信号，
视频接收信号切换单元14，用于在内部信号电路控制单元20的控制下选择所输入的摄像机视频信号，
放大单元16，用于放大所切换的视频输入信号，和
复合信号输出单元18，用于把视频输入信号转换为国家电视制式委员会(NTSC)复合信号，并把复合视频信号输出到计算机26的视频输入端，以便在计算机26的监视器上显示视频输入信号。
在上述结构中，复合信号输出单元18的视频输出通过同轴电缆输入到计算机26的视频输入端。通信控制单元24和计算机26使用诸如RS232C和RS485的典型串行通信方法进行相互通信。
摄像机控制数据是用于诸如摄像机的摇摄、变焦和切换之类功能的数据，可以由用户使用控制程序组件28来设置和选择。此外，内部信号电路控制单元20可以在功能上与CPU 22集成在一起。
控制程序组件的结构
图4A是安装在计算机26中的控制程序组件28的功能方框图。控制程序组件28包括：
控制数据产生单元126，用于产生用以控制矩阵转换器10的CPU 22的命令以及摄像机控制数据，
摄像机焦点调节单元102，用于允许用户对每个摄像机聚焦，
摄像机焦点控制单元100，用于通过摄像机焦点调节单元102来控制上述控制数据产生单元126，以产生用于控制每个摄像机的焦点的数据，
摄像机变焦选择单元106，用于允许用户选择摄像机变焦功能，
摄像机变焦控制单元104，用于通过摄像机变焦选择单元106来控制上述控制数据产生单元126，以产生用于控制每个摄像机的变焦的数据，
摄像机摇摄选择单元110，用于允许用户选择摄像机摇摄功能和调节每个摄像机的摇摄速度，
摄像机摇摄控制单元108，用于通过摄像机摇摄选择单元110来控制上述控制数据产生单元126，以产生用于控制每个摄像机的摇摄和调节每个摄像机的摇摄速度的数据，
摄像机自动摇摄选择单元114，用于允许用户设置每个摄像机的自动摇摄，
摄像机自动摇摄控制单元112，用于通过摄像机自动摇摄选择单元114来控制上述控制数据产生单元126，以产生用于每个摄像机的自动摇摄的数据，
摄像机自动切换设置单元118，用于允许用户设置每个摄像机的自动切换，
摄像机自动切换控制单元116，用于通过摄像机自动切换设置单元118来控制上述控制数据产生单元126，以产生用于每个摄像机的自动切换的数据，
调节/选择/设置数据存储单元120，用于存储由摄像机焦点调节单元102、摄像机变焦选择单元106、摄像机摇摄选择单元110、摄像机自动摇摄选择单元114和摄像机自动切换设置单元118所调节、选择和设置的数据，
摄像机位置存储单元122，用于存储在各个地点安装的所有摄像机的位置，和
视频显示单元128，用于通过预定的用户界面显示从矩阵转换器10接收的视频信号。
在上述结构中，摄像机自动切换控制单元116参考摄像机位置存储单元122中存储的摄像机位置数据，执行数据处理。
同时，图5是显示具有上述结构的控制程序组件的用户界面(UI)屏幕的例子的示图，其中当前所监视的一个停车区域的视频图像被显示在视频显示窗口200中。在此情况下，使用一个640×480像素的大屏幕活动图像显示器作为视频显示窗口200。
在屏幕的右部，设置了用于调节每个摄像机的焦点的单选按钮。该单选按钮表示摄像机焦点调节单元102。如果用户调节摄像机焦点调节单元102的按钮，那么控制数据产生单元126由摄像机焦点控制单元100控制产生摄像机焦点控制数据，并通过矩阵转换器10(指图3中的摄像机控制数据的路径)把摄像机焦点控制数据发送到对应的摄像机。
参见图5，可以看出，摄像机变焦选择单元106由在屏幕右部的两个按钮(+)和(-)实现。如果用户使用诸如鼠标的定点装置来调节摄像机变焦选择单元106的按钮，则摄像机变焦控制单元104使得控制数据产生单元126能够产生对应于所调节的按钮的控制数据，从而控制一个对应摄像机的变焦。
摄像机摇摄选择单元110由代表摄像机摇摄方向的诸如[←]，[→]，[↑]和[↓]的箭头按钮110a以及诸如[1]，[2]，[3]，[4]，[5]的摇摄速度级别按钮110b实现。由用户设置的摇摄速度级别数据被存储在调节/选择/设置数据存储单元120中。级别[1]是最低摇摄速度，而级别[5]是最高摇摄速度。摇摄速度级别按钮可以被设计为，使得一个对应于当前设置的摇摄速度的按钮被以绿色加亮。
用“AUTO PAN”表示摄像机自动摇摄选择单元114，其中靠上的箭头按钮的标号114a表示摇摄开始点设置按钮，114b表示摇摄返回点设置按钮，114c表示AUTO PAN开始按钮，114d表示AUTO PAN停止按钮。如果用户利用按钮114a和114b设置摇摄开始点和摇摄返回点，则该设置数据被存储在调节/选择/设置数据存储单元120中。此外，如果用户操作按钮114c和114d，那么每个摄像机分别开始和停止摇摄。这些设置值被存储在存储单元中，使得即使计算机被重启或在断电后计算机被复位，也能把设置值自动恢复到它们的原始状态。
摄像机自动切换设置单元118用于选择一个用于以规则的时间间隔对安装在各个地点的摄像机进行自动切换的功能。在此情况下，摄像机自动切换设置单元118由设置按钮118a和开始按钮118b实现。设置按钮118a可以被编程以登记要被自动切换的摄像机或设置切换时间。摄像机自动切换设置单元118参考并利用来自摄像机位置存储单元122的摄像机位置数据。此外，为了操作摄像机自动切换控制单元116，要参考摄像机位置存储单元122的摄像机位置数据。
同时，参见图5，在视频显示单元200下方设置一个用于显示当前摄像机的名称、位置和操作状态(类型)的窗口202。图5显示出当前摄像机“1”指向第二层。
具有上述结构的控制程序组件可以被记录在诸如致密盘只读存储器(CD-ROM)和软盘(FD)的记录介质中。用户通过购买如图3所示构造的计算机视频矩阵转换器和存储有控制程序组件的CD、安装图2的系统、并把控制程序组件安装到PC上，就可以实现本发明。图4A显示了控制程序组件的重要部分。本领域技术人员根据控制程序组件的设计，很容易选择与安装、设置和其它UI有关的附加部分。
可添加的部分
图4A的结构可以扩展为图4B的结构。在图4B中，作为附加部分添加了摄像机登记处理单元123和安装地点平面图存储单元124。摄像机登记处理单元123用于在安装地点平面图存储单元124中存储的安装地点平面图上登记和处理每个摄像机的位置。在摄像机登记处理单元123中登记的每个摄像机的位置被存储在摄像机位置存储单元122中。此外，安装地点平面图存储单元124存储了安装地点的摄像机地图，使得所安装的摄像机的位置被显示在诸如被监视建筑物的地点的平面图上。
因为添加了上述两个部分(摄像机登记处理单元123和安装地点平面图存储单元124)，使得通过在图5的视频显示窗口200上显示摄像机地图并点击一个所需摄像机的位置，用户可以允许矩阵转换器10的CPU22控制视频输入信号切换单元14，以便选择一个对应摄像机的视频信号。以此方式，用户通过方便地在显示视频的UI屏幕上显示摄像机地图并点击一个希望摄像机的位置，可以容易地在视频显示窗口200上监视从一个对应摄像机发送的视频。
工业应用性
根据本发明的优点是，用户可以通过计算机的功能来监视多个区域而无需存储摄像机的位置和ID，并且可以仅通过搜索存储在硬盘上的文件来播放所记录的视频。此外，本发明可以用于狭窄地点，因为其可以通过在单个监视器上自动切换多个摄像机来显示几个屏幕。最后，本发明可以应用于使用计算机的监视系统，以便容易地显示视频和执行控制操作(用户可以使用计算机的GUI菜单执行全部控制操作)。
另外，本发明可以即时存储所连接的视频屏幕以便在随后对其进行搜索，可以容易地根据摄像机、场地(floors)等来管理数据，并可以同时在各个远程地点监视一个特定位置的屏幕。

Claims (6)

1.一种基于计算机的远程监视CCTV系统，包括：
计算机视频矩阵转换器，用于处理所输入的摄像机视频信号并把所处理的视频信号发送到一监视计算机的视频输入端；和
控制程序组件，被安装在监视计算机——此后称为计算机——中，用于使计算机视频矩阵转换器执行各种任务，还用于产生用以驱动和控制摄像机的数据——此后称为摄像机控制数据。
2.根据权利要求1所述的CCTV系统，其中计算机视频矩阵转换器包括：
中央处理器(CPU)；
通信控制单元，用于与安装有控制程序组件的计算机进行数据交换，以从计算机接收用于CPU的操作命令和摄像机控制数据，并把执行结果发送到计算机；
视频信号输入单元，用于通过同轴电缆输入从多个摄像机发送的视频信号；
视频输入信号切换单元，用于在CPU的控制下选择所输入的摄像机视频信号；和
复合信号输出单元，用于把视频输入信号转换为要在计算机的监视器上显示的复合信号，并把复合信号输出到计算机的视频输入端。
3.根据权利要求1或2所述的CCTV系统，其中控制程序组件包括：
控制数据产生单元，用于产生用以控制计算机视频矩阵转换器的CPU的命令和摄像机控制数据；
摄像机焦点调节单元，用于允许用户对摄像机聚焦；
摄像机焦点控制单元，用于通过摄像机焦点调节单元来控制上述控制数据产生单元以产生用于控制每个摄像机的焦点的数据；
摄像机变焦选择单元，包括摄像机拉近按钮(+)和摄像机拉远按钮(-)，用于允许用户选择摄像机变焦功能；
摄像机变焦控制单元，用于通过摄像机变焦选择单元来控制上述控制数据产生单元以产生用于控制摄像机的变焦的数据；
摄像机摇摄选择单元，包括用于指示每个摄像机的摇摄方向的按钮和用于调节摇摄速度的按钮，以允许用户选择每个摄像机的摇摄功能和调节每个摄像机的摇摄速度；
摄像机摇摄控制单元，用于通过摄像机摇摄选择单元来控制上述控制数据产生单元，以产生用于控制每个摄像机的摇摄和调节每个摄像机的摇摄速度的数据；
摄像机自动摇摄选择单元，包括摇摄开始点设置按钮、摇摄返回点设置按钮、自动摇摄开始按钮和自动摇摄停止按钮，以允许用户设置每个摄像机的自动摇摄功能；
摄像机自动摇摄控制单元，用于通过摄像机自动摇摄选择单元来控制上述控制数据产生单元，以产生用于每个摄像机的自动摇摄的数据；
摄像机自动切换设置单元，包括用于设置摄像机的自动切换或设置切换时间的设置按钮和用于启动自动切换的开始按钮，以允许用户设置每个摄像机的自动切换功能；
摄像机自动切换控制单元，用于通过摄像机自动切换设置单元来控制上述控制数据产生单元，以产生用于每个摄像机的自动切换的数据；
调节/选择/设置数据存储单元，用于存储由摄像机焦点调节单元、摄像机变焦选择单元、摄像机摇摄选择单元、摄像机自动摇摄选择单元和摄像机自动切换设置单元所调节、选择和设置的数据；
摄像机位置存储单元，用于存储在各个地点安装的所有摄像机的位置；和
视频显示单元，用于通过预定的用户界面显示从计算机视频矩阵转换器接收的视频信号。
4.一种在CCTV系统中使用的视频矩阵转换器，用于处理摄像机视频信号，把所处理的视频信号发送到一监视计算机的视频输入端，并由安装在监视计算机——此后称为计算机——中的控制程序组件执行摄像机的驱动和控制功能，该视频矩阵转换器包括：
中央处理器(CPU)；
通信控制单元，用于与安装有控制程序组件的计算机进行数据交换，以从计算机接收用于CPU的操作命令和摄像机控制数据，并把执行结果发送到计算机；
视频信号输入单元，用于通过同轴电缆输入从多个摄像机发送的视频信号；
视频输入信号切换单元，用于在CPU的控制下选择所输入的摄像机视频信号；和
复合信号输出单元，用于把视频输入信号转换为要在计算机的监视器上显示的复合信号，并把复合信号输出到计算机的视频输入端。
5.一种用于基于计算机的远程监视CCTV系统的控制程序组件，该控制程序组件被安装在一监视系统中以使根据权利要求4构造的计算机视频矩阵转换器控制摄像机并把摄像机视频显示给用户，该控制程序组件包括：
控制数据产生单元，用于产生用以控制计算机视频矩阵转换器的CPU的命令和摄像机控制数据；
摄像机焦点调节单元，用于允许用户对摄像机聚焦；
摄像机焦点控制单元，用于通过摄像机焦点调节单元来控制上述控制数据产生单元以产生用于控制每个摄像机的焦点的数据；
摄像机变焦选择单元，用于允许用户选择摄像机变焦功能；
摄像机变焦控制单元，用于通过摄像机变焦选择单元来控制上述控制数据产生单元以产生用于控制每个摄像机的变焦的数据；
摄像机摇摄选择单元，用于允许用户选择每个摄像机的摇摄功能并调节每个摄像机的摇摄速度；
摄像机摇摄控制单元，用于通过摄像机摇摄选择单元来控制上述控制数据产生单元，以产生用于控制每个摄像机的摇摄和调节每个摄像机的摇摄速度的数据；
摄像机自动摇摄选择单元，用于允许用户设置每个摄像机的自动摇摄功能；
摄像机自动摇摄控制单元，用于通过摄像机自动摇摄选择单元来控制上述控制数据产生单元，以产生用于每个摄像机的自动摇摄的数据；
摄像机自动切换设置单元，用于允许用户设置每个摄像机的自动切换功能；
摄像机自动切换控制单元，用于通过摄像机自动切换设置单元来控制上述控制数据产生单元，以产生用于每个摄像机的自动切换的数据；
调节/选择/设置数据存储单元，用于存储由摄像机焦点调节单元、摄像机变焦选择单元、摄像机摇摄选择单元、摄像机自动摇摄选择单元和摄像机自动切换设置单元所调节、选择和设置的数据；
摄像机位置存储单元，用于存储在各个地点安装的所有摄像机的位置；和
视频显示单元，用于通过预定的用户界面显示从计算机视频矩阵转换器接收的视频信号。
6.一种记录介质，记录了根据权利要求5所构造的控制程序组件。
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