CN1494317A - 基于静态压缩编码和tcp/ip协议的网络相机 - Google Patents

Abstract

一种基于静态压缩编码和TCP/IP协议的网络相机，包括视频输入电路、图像压缩处理模块、网络控制模块。它将数码相机与网络技术相结合，基于国际静态图像压缩标准JPEG或JPEG2000协议，输出满足TCP/IP协议的数字图像信号，通过配置的标准网络接口，将处理后的图像直接上传到局域网或互联网。本发明具有远端控制全方位云镜的功能，并且通用性强、方便快捷、时效性高、传输稳定可靠，图像质量高、动静态效果好、成本低、性价比高。

Description

基于静态压缩编码和TCP/IP协议的网络相机

技术领域

本发明属于电子技术和网络技术领域，更进一步涉及一种基于静态压缩编码和TCP/IP协议的网络相机。该相机能够完成图像的采集、压缩处理和网络控制。它符合国际静态图像压缩标准JPEG或JPEG2000协议，输出满足TCP/IP协议的数字图像信号，通过配置的标准网络接口，将处理后的图像直接上传到局域网或互联网。本发明具有远端控制全方位云镜的功能。

背景技术

目前广泛使用的数码相机具有照相灵活方便、拍摄图像质量高，体积小等特点，然而，数码相机若将所摄图片经互联网发送到远端，传送过程要经过拍摄、下载到计算机、打包制作Email、发送邮件、接收邮件、浏览图像，如申请人所享有的“双模式数码相机”专利(专利号ZL01265773.5)和“三模式数码相机”专利(专利号ZL01265772.7)就属于这方面的成熟产品。这类相机远端传送图片的过程复杂烦琐，所需时间长，时效性差。为了解决这些问题，人们用摄像头直接与计算机相连，计算机按照不同的图像压缩标准和网络协议对获取的图像数据进行编码后传送到互联网，如申请人所享有的“电脑眼”专利(专利号ZL00226333.5)。这种传输方式的图像数据是一帧一帧连续向外发送，与通过Email发送图像方式相比，连续性和时效性提高了，但是，它仍然不能脱离计算机单独传输图像，必然导致整套系统的结构复杂，体积庞大，浪费资源，成本高，安装使用不方便的后果。人们利用摄像机并通过同轴电缆等介质建立专线专网进行远程监控，这虽然解决了图像远程传送，但这种方式需要布设电缆，施工复杂，成本高，传送距离有限。为此又出现了网络摄像机，它直接通过互联网传送图像，与网络相机功能较为相似。这类网络摄像机从实现原理上，大多采用MPEG或H.263动态实时图像压缩标准对图像数据进行压缩编码，网络传输采用实时传输协议(RTP)。“影音式网络摄像机”(专利公开号为1406055)公开了一种能将声音影像数字化并同步通过网络传输的网络摄像机。它通过数字影音处理器进行影音信号的同步处理，经网络将数据实时传输至监控端，利用数字录像机储存或网络浏览器播放同步声音影像。影音式网络摄像机须经过互联网传输，然而互联网是国际共享的非专用网络，带宽有限且不稳定，实时视频数据即使经过压缩，数据量依然很大，传输的速度不稳定，接收的视频流存在断断续续的现象，无法保证它的实时动态效果。其理由如下：

第一，影音式网络摄像机为传输连续动态图像的摄像机，尽管它也可捕获单帧静态图像，但得到的静态图像分辨率低，图像的清晰度不高，无法替代数码相机的功能。

第二，影音式网络摄像机采用的是Internet上针对多媒体数据流的RTP(Real-time Transport Protocol)实时传输协议。RTP本身并不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制，也不提供流量控制或拥塞控制，它依靠RTCP(Real-time Control Protocol)实时控制协议提供这些服务。尽管它在音频压缩方面具有一定的优越性，但其所述的图像与声音的同步以及图像的动态实时传输，是必须要借助互联网这一非专用网络来实现，而互联网并非专线专用的独用网络，因此，其同步的实现以及动态的实时效果很难得到保证。

第三，影音式网络摄像机在目前互联网环境下，虽然图像不可避免的传输延迟现象尚可接受，但是网络拥挤导致的语音阻塞、失真(语速时快时慢、音频忽高忽低就象磁带卡带的现象)使接收方难以辨别和接受，无法实现影音动态同步传输。

第四，影音式网络摄像机称采用较佳的H.263动态压缩标准实现，事实上这种方式建立在国际共享的互联网上传输数据，网络信息容量不断膨胀、带宽有限的现状无法保证其对带宽稳定的需求，即使在互联网状态稳定良好的情况下，如果这种摄像机大量普及使用，它自身即会带来互联网网络信息的膨胀，导致线路传输数据不通畅和网络的不稳定，因此该摄像机在共有网络资源条件下容易出现图像、声音失真和传输的不同步现象，画质、音质难以保证。

因此，从上述影音式网络摄像机可知，目前网络摄像机产品普遍存在以上难以解决的问题，它们在现有的互联网环境下，既不能保证声音影像的动态传输效果，也不能保证静态图像质量。

发明内容

本发明提供一种采用静态压缩编码和TCP/IP协议的网络相机，该相机既克服了数码相机存在的经互联网传输图像的过程复杂、时效性差的不足，又解决了网络摄像机在目前互联网状况下技术上存在的动态实时传输效果不佳、图像分辨率低以及传输不稳定的缺点。

本发明的基于静态压缩编码和TCP/IP协议的网络相机，包括视频输入电路、图像压缩处理模块、网络控制模块。图像压缩处理模块中的图像压缩处理电路和数据存储电路压缩处理所采集的视频信号。网络控制模块中的功能控制和网络控制电路、云镜调控电路以及网络接口控制云镜功能和压缩数据的网络传输。图像压缩处理模块中的图像压缩处理电路采用静态图像压缩编码；网络控制模块中的功能控制和网络控制电路写入TCP/IP网络协议。各电路的连接关系为，图像压缩处理电路通过视频数据总线、视频控制总线与视频输入电路相连；图像压缩处理电路通过功能控制总线与功能控制和网络控制电路相连；图像压缩处理电路通过存取数据总线、存取控制总线、存取地址总线与数据存储电路相连。功能控制和网络控制电路通过云镜调控总线与云镜调控电路相连；功能控制和网络控制电路通过串行数据输出线与网络接口相连接。

基于静态压缩编码和TCP/IP协议的网络相机的视频输入电路采集图像获得数字化的视频数据，视频数据经由视频数据总线输入图像压缩处理电路，视频控制线控制视频数据的输入过程。图像压缩处理电路中的处理软件对图像数据格式转换及采样后，经过离散余弦变换(DCT)变换或小波变换，再通过量化处理、编码处理得到高解析度的具有符合JPEG或JPEG2000静态图像压缩标准的编码数据。然后，这些经过压缩处理后数据传入功能控制和网络控制电路中，网络控制芯片中写入的TCP/IP协议控制程序将要传输的图像压缩数据处理成符合TCP/IP网络传输协议的数据包，通过网络接口将数据上传到局域网或互联网。网络接口收到网络传来的云镜调控信号，经由串行数据传输线传送到功能控制和网络控制电路中的网络控制芯片，再通过云镜调控总线控制云镜调控电路，实现云镜远程调控功能。

本发明是将数码相机与网络技术相结合所产生的新一代相机，该相机基于国际静态图像压缩标准JPEG或JPEG2000协议，输出满足TCP/IP协议的数字图像信号，通过配置的标准网络接口，将处理后的图像直接上传到局域网或互联网，透过网络传至地球另一端，另一端用户可用计算机控制网络相机，并可浏览、存储、远程监视控制网络相机采集的连续图像。本发明具有远端控制全方位云镜的功能。

本发明的有益效果主要表现在以下几方面：

第一，本发明为独立工作的嵌入式网络设备，集网络服务器、控制软件和云镜控制等功能于一体的网络设备，不用另外增添PC及其它复杂的外围设备或者软件，即插即用，只需连接电源和网线即可接入互联网。因此，传输图像方便快捷，时效性很高。

第二，本发明采用静态图像压缩JPEG或JPEG2000国际标准。它可以分别采用JPEG标准的OV681芯片和采用JPEG2000标准的M2000芯片。本发明采用静态图像压缩标准可对彩色和灰度图像进行压缩编码，图像压缩比大，图像还原性好，压缩结果基本认为无失真，数据的传输速度对网络环境的依赖性小，传输稳定，图像数据下载浏览快，接收端得到的图像清晰度高，图像色彩好。使用静态图像压缩标准的系统稳定性好，运行平稳，抗干扰性好，易于操作。

第三，本发明不需建立专用网络，直接通过共有网络互联网来实现传输。这样不需要布设电缆，免除了复杂的施工过程，成本大大降低，不受传送距离限制，地球上只要连接互联网的地方都可接收图像。

第四，本发明采用目前最通用的互联网传输协议TCP/IP协议实现图像传输。TCP/IP协议是计算机和其它设备通过网络交换信息的共同语言，允许用户编写程序。TCP/IP是目前Internet上应用最广泛的面向连接的传送层协议，它为通信的两端提供了可靠的数据传输，而且提供了流量控制和拥塞控制功能，它是高可靠的数据传输的运输层协议。由于TCP/IP有一个健全有效的管理机构、有许多容易获得的文档资料以及普遍的应用，因此TCP/IP协议通用性很强。本发明能输出满足TCP/IP协议的数字图像信号，直接与网络传输需要数据格式匹配，具有很好的通用性，应用范围极广，它支持网络接口，网络传输速度最高可达10Mbps。

第五，由于本发明采用高质量的静态图像压缩标准以及TCP/IP协议，静态压缩的高质量效果和TCP/IP协议的高可靠性避免了本发明连续传送图像受目前互联网带宽的限制和影响，与动态实时传输的网络摄像机巨大的数据流相比，本发明传输的为静态图片，数据量大大减少，自身也不会影响互联网的稳定，能够保证图像传输的高可靠性和稳定性，既具有静态图像连续传送得到的良好的时效性，又具有静态图像的高度清晰效果，因此本发明具有很大的实用价值，应用领域广泛。

第六，本发明具有强大的功能优势。它支持远程控制，用户可以远程在线选择压缩处理芯片的分辨率、调节压缩比、选择图像色彩以及远程控制云台的转动和镜头的变倍、变焦等功能。本发明支持标准YUV格式图像输入，支持隔行、逐行扫描，支持的图像分辨率为1024×768，800×600，640×480和352×288。

总而言之，在互连网的现有发展条件下，本发明提供的网络相机是一种非常实用可行的互联网图像设备，它的方便性、时效性、稳定性、可靠性决定了本发明是目前网络技术条件下理想的网络图像解决方案，具有图像质量高，传输稳定，成本低性价比高的特点。

附图说明

图1为本发明的原理方框图。

图2为本发明实施例1的电原理图。

图3为本发明实施例2的电原理图。

图4为本发明实施例3的电原理图。

各电路的编码为：1视频输入电路，2图像压缩处理电路，3功能控制和网络控制电路，4数据存储电路，5网络接口，6云镜调控电路，7JPEG2000图像压缩M2000芯片，8网络控制CS6208芯片，9数据存储SDRAM芯片，10功能控制8031单片机，11网络控制AM79C940芯片，12JPEG图像压缩OV681芯片。

具体实施方式

图1为本发明的原理方框图。图像压缩处理电路2通过视频数据总线、视频控制总线与视频输入电路1相连，图像压缩处理电路2通过功能控制总线与功能控制和网络控制电路3相连，图像压缩处理电路2通过存取数据总线、存取控制总线、存取地址总线与数据存储电路4相连。功能控制和网络控制电路3通过云镜调控总线与云镜调控电路6相连，功能控制和网络控制电路3通过串行数据输出线与网络接口5相连接。

图2为本发明实施例1的电原理图，图像压缩处理电路2采用JPEG2000图像压缩M2000芯片7，功能控制和网络控制电路3采用网络控制CS6208芯片8，数据存储电路4采用数据存储SDRAM芯片9，视频输入电路1由模拟摄像头和解码电路组成也可采用数字摄像头。JPEG2000图像压缩M2000芯片7通过视频数据总线、视频控制总线与视频输入电路1相连；JPEG2000图像压缩M2000芯片7通过功能控制总线与网络控制CS6208芯片8相连；JPEG2000图像压缩M2000芯片7通过存取数据总线、存取控制总线、存取地址总线与数据存储SDRAM芯片9相连；网络控制CS6208芯片8通过云镜调控总线与云镜调控电路6相连；网络控制CS6208芯片8通过串行数据输出线与网络接口5相连接。

图3为本发明实施例2的电原理图，图像压缩处理电路2采用JPEG2000图像压缩M2000芯片7，功能控制和网络控制电路3采用功能控制8031单片机10和网络控制AM79C940芯片11，数据存储电路4采用数据存储SDRAM芯片9，视频输入电路1由模拟摄像头和解码电路组成也可采用数字摄像头。JPEG2000图像压缩M2000芯片7通过视频数据总线、视频控制总线与视频输入电路1相连；JPEG2000图像压缩M2000芯片7通过功能控制总线与功能控制8031单片机10相连；JPEG2000图像压缩M2000芯片7通过网络数据总线与网络控制AM79C940芯片11相连；JPEG2000图像压缩M2000芯片7通过存取数据总线、存取控制总线、存取地址总线与数据存储SDRAM芯片9相连。功能控制8031单片机10通过传输控制总线和网络AM79C940芯片11相连接，功能控制8031单片机10通过云镜调控总线与云镜调控电路6相连；网络控制AM79C940芯片11通过串行数据输出线与网络接口5相连接。

图4为本发明实施例3的网络相机电路的电原理图，图像压缩处理电路2采用JPEG图像压缩OV681芯片12，数据存储电路4采用数据存储SDRAM芯片9，功能控制和网络控制电路3采用网络控制CS6208芯片8，视频输入电路1由模拟摄像头和解码电路组成也可采用数字摄像头。JPEG图像压缩OV681芯片12通过视频数据总线、视频控制总线与视频输入电路1相连；JPEG图像压缩OV681芯片12通过功能控制总线和网络数据总线与网络控制CS6208芯片8相连；JPEG图像压缩OV681芯片12通过存取数据总线、存取控制总线、存取地址总线与数据存储SDRAM芯片9相连。网络控制CS6208芯片8通过云镜调控总线与云镜调控电路6相连；网络控制CS6208芯片8通过串行数据输出线与网络接口5相连接。

Claims (6)

1、基于静态压缩编码和TCP/IP协议的网络相机，包括视频输入电路、图像压缩处理模块、网络控制模块，其特征在于：

所述图像压缩处理模块中的图像压缩处理电路(2)采用静态图像压缩标准；

所述的网络控制模块中的功能控制和网络控制电路(3)写入TCP/IP网络协议；

所述图像压缩处理模块中的图像压缩处理电路(2)和数据存储电路(4)对所采集的视频信号进行压缩处理；

所述网络控制模块中的功能控制和网络控制电路(3)、云镜调控电路(6)以及网络接口(5)实现云镜的远程调节和图像压缩数据的TCP/IP协议网络控制；

各电路的连接关系为：

图像压缩处理电路(2)通过视频数据总线、视频控制总线与视频输入电路(1)相连，图像压缩处理电路(2)通过功能控制总线与功能控制和网络控制电路(3)相连，图像压缩处理电路(2)通过存取数据总线、存取控制总线、存取地址总线与数据存储电路(4)相连；

功能控制和网络控制电路(3)通过云镜调控总线与云镜调控电路(6)相连，功能控制和网络控制电路(3)通过串行数据输出线与网络接口(5)相连接。

2.根据权利要求1所述的基于静态压缩编码和TCP/IP协议的网络相机，其特征在于：所述的视频输入电路(1)包括模拟摄像头和解码电路。

3.根据权利要求1所述的基于静态压缩编码和TCP/IP协议的网络相机，其特征在于：所述的视频输入电路(1)采用数字摄像头。

4.根据权利要求1所述的基于静态压缩编码和TCP/IP协议的网络相机，其特征在于：所述的图像压缩处理电路(2)采用JPEG2000图像压缩M2000芯片(7)，功能控制和网络控制电路(3)采用网络控制CS6208芯片(8)，数据存储电路(4)采用数据存储SDRAM芯片(9)；JPEG2000图像压缩M2000芯片(7)通过视频数据总线、视频控制总线与视频输入电路(1)相连；JPEG2000图像压缩M2000芯片(7)通过功能控制总线与网络控制CS6208芯片(8)相连；JPEG2000图像压缩M2000芯片(7)通过存取数据总线、存取控制总线、存取地址总线与数据存储SDRAM芯片(9)相连；网络控制CS6208芯片(8)通过云镜调控总线与云镜调控电路(6)相连；网络控制CS6208芯片(8)通过串行数据输出线与网络接口(5)相连接。

5.根据权利要求1所述的基于静态压缩编码和TCP/IP协议的网络相机，其特征在于：所述的图像压缩处理电路(2)采用JPEG2000图像压缩M2000芯片(7)，功能控制和网络控制电路(3)由功能控制8031单片机(10)和网络控制AM79C940芯片(11)组成，数据存储电路(4)采用数据存储SDRAM芯片(9)；JPEG2000图像压缩M2000芯片(7)通过视频数据总线、视频控制总线与视频输入电路(1)相连；JPEG2000图像压缩M2000芯片(7)通过功能控制总线与功能控制8031单片机(10)相连；JPEG2000图像压缩M2000芯片(7)通过网络数据总线与网络控制AM79C940芯片(11)相连；JPEG2000图像压缩M2000芯片(7)通过存取数据总线、存取控制总线、存取地址总线与数据存储SDRAM芯片(9)相连；功能控制8031单片机(10)通过传输控制总线和网络控制AM79C940芯片(11)相连接，功能控制8031单片机(10)通过云镜调控总线与云镜调控电路(6)相连；网络控制AM79C940芯片(11)通过串行数据输出线与网络接口(5)相连接。

6.根据权利要求1所述的基于静态压缩编码和TCP/IP协议的网络相机，其特征在于：所述的图像压缩处理电路(2)采用JPEG图像压缩OV681芯片(12)，数据存储电路(4)采用数据存储SDRAM芯片(9)，功能控制和网络控制电路(3)采用网络控制CS6208芯片(8)；JPEG图像压缩OV681芯片(12)通过视频数据总线、视频控制总线与视频输入电路(1)相连；JPEG图像压缩OV681芯片(12)通过功能控制总线和网络数据总线与网络控制CS6208芯片(8)相连；JPEG图像压缩OV681芯片(12)通过存取数据总线、存取控制总线、存取地址总线与数据存储SDRAM芯片(9)相连；网络控制CS6208芯片(8)通过云镜调控总线与云镜调控电路(6)相连；网络控制CS6208芯片(8)通过串行数据输出线与网络接口(5)相连接。

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