CN1610383A - 高速一体化球形摄像机的图像传输和控制方法及装置 - Google Patents

高速一体化球形摄像机的图像传输和控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种高速一体化球形摄像机的图像传输和控制方法及装置，旨在利用现有IP网络的接口，实现可以通过一个终端进行大量双向图像传输和控制。该方法包括球形摄像机的视频信号经视频处理OSD模块和TCP/IP协议转换模块后，通过IP网络接口输出；和<1>来自IP网络接口的TCP/IP协议控制指令经TCP/IP协议转换模块转换为RS485协议，再经RS485/RS422/RS232通讯模块接口传递给主控模块MCU和MCU通过步进电机驱动模块驱动步进电机。<2>来自IP网络接口的TCP/IP协议控制指令经TCP/IP协议转换模块通过接口控制逻辑芯片把协议传送给主控制CPU和CPU根据协议通过步进电机驱动模块驱动步进电机，通过摄像机控制模块控制摄像机，通过OSD模块控制字符显示。实现上述方法的装置包括球形摄像机SXJ和由MCU主控模块、数据存储模块、TCP/IP协议转换模块、步进电机驱动模块、视频处理OSD模块组成的电路。

Description

高速一体化球形摄像机的图像传输和控制方法及装置
技术领域
本发明涉及球形摄像机及其传输图像的方法，该方法基于网络视频传输和控制，主要是指一种高速一体化球形摄像机的图像传输和控制方法及装置。
背景技术
目前的高速一体化球形摄像机(高速一体化球形摄像机本文以下简称：快球)采用RS485、RS232、RS422或manchester进行控制，通过同轴电缆进行图像传输，由于RS232、RS485、RS422或manchester都是串行通讯方式，同时通讯的速度(波特率)比较低，不能快速进行多路大量的数据传输。所以在一个总线上所能控制的快球数目有限。同时传统的快球是通过同轴电缆来进行模拟图像的传输，传输的距离受到模拟信号衰减，造成图像质量变差，同时模拟信号又比较容易受到干扰。所以传输距离有限。同时长距离的同轴电缆造价很高，传输到中心后线缆的体积也很大，不是很方便。
发明内容
本发明的目的旨在利用现有IP网络的接口，实现可以通过一个终端进行大量双向信息传输的高速一体化球形摄像机的图像传输和控制方法及装置。
实现本发明的技术方案是：该方法包括球形摄像机的图像通过 同轴电缆网络接口传输和 RS485/RS232/RS422接口传输通过网络接口传输控制信号，具体方法是
a.球形摄像机通过IP网络接口传输视频信号，和
b.通过IP网络接口接收控制信号。
该方法还包括：
所述a包括球形摄像机的视频信号经视频处理OSD模块和TCP/IP协议转换模块后，通过IP网络接口输出。和
所述b包括<1>来自IP网络接口的TCP/IP协议控制指令经TCP/IP协议转换模块转换为RS485协议，再经RS485/RS422/RS232通讯模块接口传递给主控模块MCU；<2>来自IP网络接口的TCP/IP协议控制指令经TCP/IP协议转换模块通过逻辑接口传递给主控模块MCU；和MCU通过步进电机驱动模块驱动步进电机；和MCU通过 通讯线接球形摄像机接口模块控制摄像机；和MCU通过视频处理OSD模块实现在视频信号上叠加所需的字符信息；和MCU通过辅助功能输入/输出模块将外部报警信号输入或将控制开关量输出；和MCU接数据存储模块。
实现上述方法的装置是：该装置包括球形摄像机SXJ、球形摄像机的控制和球形摄像机的图像传输，主要结构是球形摄像机SXJ经视频处理OSD模块和TCP/IP协议转换模块接IP网络接口。
该装置还包括：
图像传输和控制采用分布式结构，该结构包括MCU主控模块B1、数据存储模块B4、TCP/IP协议转换模块B2、步进电机驱动模块B5、视频处理OSD模块B7；其中TCP/IP协议转换模块B2包括有芯片U100和U200组成的视频压缩模块。和
包括芯片和常规外围元器件的一具体电路：其中主控模块B1芯片U1脚2-3分别经电阻R6、R7接辅助功能输入/输出模块B6电路中三极管Q1、Q2的基极，U1脚54-57接B6电路中接口J3脚1-4；主控模块B1芯片U1脚10-11接数据存储模块B4芯片U4脚5-6；主控模块B1芯片U1脚16-17接RS485/RS422/RS232通讯模块接口B3芯片U15脚7-8，U1脚27-28接U15脚10和脚1，U1脚58-61接U15脚3-6；主控模块B1芯片U1脚33接步进电机驱动模块B5芯片U9脚6，U1脚37-42接B5芯片U6脚9-11和U10脚9-11，U1脚44-51接B5芯片U9脚7-14；及
TCP/IP协议转换模块B2芯片U5脚5、7-10、15接芯片U201脚24-28、31，U5脚36-43接芯片U201脚36-43，U5脚45-46接芯片U202脚1、3和脚4、6；U201脚18-19接芯片U200脚30-31，U201脚36-43接U200脚21-28；U200脚10-17接U100脚12-22；U100脚1接视频处理OSD模块B7芯片U14脚21；及
视频处理OSD模块B7芯片U14脚24接球形摄像机SXJ；及主控模块B1经通讯线接球形摄像机SXJ；及TCP/IP协议转换模块B2输出视频和接收TCP/IP协议控制指令。
本发明的有意效果是：
1.在包括普通高速一体化球形摄像机的所有功能基础上实现了通过IP网络进行数字视频信号的传输，实现通过IP网络进行控制和设置IP球形摄像机。
2.可以方便地进行双向信息的传输，可以通过一个终端进行大量访问网络球形摄像机(由可访问的IP地址来决定能控制网络球形摄像机的个数)。
3.可以用计算机或符合标准的设备通过Ethernet，Internet访问和控制网络球形摄像机。进而还可以实现通过网络升级IP球形摄像机(包括但不仅限于配置信息的升级和备份，主程序的升级和备份升级和备份等)。使IP球形摄像机成为适应信息化的产品。
附图说明
图1是本发明的球形摄像机整体结构示意图，其中1支架、2外罩、3透明罩。
图2是图1的分解装配示意图，其中4接线座、5机芯罩、6机芯、7电源板、8接线柱、9IP视频器。
图3是网络球形摄像机功能方框图。
图4是主控模块MCU原理图。
图5是TCP/IP协议转换模块原理图。
图6是视频压缩模块原理图。
图7是协议接口模块示意图。
图8是数据存储模块示意图。
图9是步进电机驱动模块示意图。
图10是辅助功能输入/输出模块示意图。
图11是视频处理OSD模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
本发明的主要功能是通过IP网络接口实现网络球形摄像机SXJ(以下简称网络快球)的图像信息的传送及网络快球的控制，为此提出的主要技术方案是：网络快球采用分布式结构由MCU主控模块B1，数据存储模块，协议接口模块，步进电机驱动模块B5，摄像机控制模块，视频处理OSD(on screen display屏幕字符显示)模块B7，视频压缩模块等多个模块组成。各个模块相对独立，从而提高系统整体工作的有序性和可靠性。主控模块B1通过与其他各个功能模块的接口调度实现高速一体化快球的应用功能：控制信息通过网络传输至快球内部，经TCP/IP协议转换模块B2译码而得到用户发出的操作信息，再经过通过RS485/RS422/RS232通讯模块接口B3将此操作信息传给控制MCU模块B1，MCU根据操作信息实现具体的操作。例如：与步进电机驱动接口通讯实现步进电机的运行控制；通过辅助功能输入、输出模块B6将外部报警信号输入或将控制开关量输出；通过与摄像机SXJ通讯实现摄像机特殊功能的控制操作；通过与视频处理OSD模块B7通讯实现在视频信号上叠加所需的字符信息。与此同时，视频处理OSD模块B7输出的视频信号通过TCP/IP协议转换模块B2，实现视频信号的数字化，再通过IP网络接口把视频信号传输出去。
主控模块B1：
主控模块MCU由该核心处理器U1构成，U1负责从协议接口模块接收控制指令并进行译码工作，原理图如图4所示。核心处理器可与步进电机驱动接口模块B5实现通讯，控制步进电机运动，使用户能观察到水平360度、垂直90度范围内的物体；与辅助功能输入输出模块B6实现通讯，实时监控各报警点情况；与数据存储模块B4实现通讯，存储系统运行中的各项重要数据；与摄像机SXJ实现通讯，操作摄像机镜头运动，实现用户所需的各种视频效果；与视频处理OSD模块B7实现通讯，实现用户所需的视频字符显示。核心处理器控制网络快球各功能模块协调工作，使用户能最大限度的利用快球所提供的资源，并实现客户所需各种特殊功能。
TCP/IP协议转换模块B2：
该模块独立运行，不受快球核心处理器的控制。模块中的网络接收发送器U5负责从网络上接收用户发出的控制信息，将其送给处理器U201解压处理后再传给RS485/RS422 RS232通讯模块B3处理，原理图如图5所示。
与此同时，TCP/IP协议转换模块中还包含了一个视频压缩模块，原理图如图6所示。视频压缩模块负责把经视频处理OSD模块B7输出的视频信号实现视频信号的数字化，再通过IP网络把视频信号传输出去。视频压缩模块的功能包括：U100负责采集视频处理OSD模块B7输出的视频信号(VEDIO_OUT信号)、并转换为数字信号；U200将U100输出的数字视频信号进行处理：调整图像的压缩比率及图像的质量，然后将处理后的数据以MPEG-IV的标准进行压缩，最后将处理得到的数据送给网络接收发送器U5(如图5所示)，通过IP网络发送出去。
RS485/RS422/RS232通讯模块接口B3：
模块中的转换器U15把从TCP/IP协议转换模块B2收到的数据转换为网络快球所能识别的协议数据，并通过电平转换和主控模块B1进行信息交互。以实现不同的协议都可以控制网络快球，同时因为协议接口模块把所有的协议都转换为网络快球协议，主控模块B1只需要和网络快球协议进行交互，由此可以提高各种协议控制网络快球时所表现的性能一致。电平转换部分原理图如图7所示。
数据存储模块B4：
该模块由数据存储器件U4与核心处理器MCU实现通讯，用于保存系统各核心部分的数据参数，以避免掉电后数据丢失，例如快球预置位数据、菜单设置的默认参数、快球上电所需的初始化数据等。原理图如图8所示。
步进电机驱动模块B5：
该模块中，元件U9为DAC(模拟数字转换器)，其接受核心处理器MCU给出的控制信号，将其转换为步进电机驱动器(U6、U10)的控制信号，实现步进电机的驱动操作。为了使网络快球控制平滑，又有不同的速度级别，步进电机模块B5实现和主控模块的接口，实现步进电机细分控制，步进电机采用1.8度步进电机或0.9度步进电机(每一步运行1.8度或0.9度)，步进电机细分是把每一步又根据控制条件(和摄像机的放大倍数有关)细分为256微步～1024微步，最终实现电机运行速度的可调及提升电机运行的平滑性能。原理图如图9所示。
辅助功能输入输出模块B6：
该模块向快球核心处理器MCU提供四个外部的报警点输入接口：ALMIN1～ALMIN4，同时QI、Q2受MCU发出的信号控制，实现报警控制输出，例如：控制报警灯或响铃的启动和停止。这样在用户设置时，便可实现当快球检测到外部有报警信号输入时便及时启动报警灯或响铃。原理图如图10所示。
视频处理OSD模块B7：
该模块的处理芯片U14根据核心处理器MCU传输过来的信息在摄像机SXJ的输出视频信号(VEDIO_IN)上叠加输出用户需要显示的各种信息(VEDIO_OUT)，以实现用户和网络快球的视频信息交互。在编程设置时，在视频上分级叠加各种参数以便用户设置；在控制时可以在视频上显示如镜头的放大倍数，该网络快球的标题，网络快球所指向的区域等用户需要了解的信息。同时也可以在编程设置内关闭这些信息的显示。原理图如图11所示。

Claims (6)

1.一种高速一体化球形摄像机的图像传输和控制方法，包括球形摄像机的图像通过 同轴电缆网络接口传输和 RS485/RS232/RS422接口传输通过网络接口传输控制信号，其特征是
a.球形摄像机通过IP网络接口传输视频信号，和
b.通过IP网络接口接收控制信号。
2.根据权利要求1所说的方法，其特征是所述a包括球形摄像机的视频信号经视频处理OSD模块和TCP/IP协议转换模块后，通过IP网络接口输出。
3.根据权利要求1所说的方法，其特征是所述b包括
<1>来自IP网络接口的TCP/IP协议控制指令经TCP/IP协议转换模块转换为RS485协议，再经RS485/RS422/RS232通讯模块接口传递给主控模块MCU；
<2>来自IP网络接口的TCP/IP协议控制指令经TCP/IP协议转换模块通过逻辑接口传递给主控模块MCU；
和MCU通过步进电机驱动模块驱动步进电机；和MCU通过 通讯线接球形摄像机接口模块控制摄像机；和MCU通过视频处理OSD模块实现在视频信号上叠加所需的字符信息；和MCU通过辅助功能输入/输出模块将外部报警信号输入或将控制开关量输出；和MCU接数据存储模块。
4.实现权利要求1的高速一体化球形摄像机的图像传输和控制方法的装置，包括球形摄像机、球形摄像机的控制和球形摄像机的图像传输，其特征是球形摄像机经视频处理OSD模块和TCP/IP协议转换模块接IP网络接口。
5.根据权利要求4所说的装置，其特征是图像传输和控制采用分布式结构，该结构包括MCU主控模块B1、数据存储模块B4、TCP/IP协议转换模块B2、步进电机驱动模块B5、视频处理OSD模块；其中TCP/IP协议转换模块B2包括有芯片U100和U200组成的视频压缩模块。
6.根据权利要求4所说的装置，包括芯片和常规外围元器件，其特征是一具体电路中：主控模块B1芯片U1脚2-3分别经电阻R6、R7接辅助功能输入/输出模块B6电路中三极管Q1、Q2的基极，U1脚54-57接B6电路中接口J3脚1-4；主控模块B1芯片U1脚10-11接数据存储模块B4芯片U4脚5-6；主控模块B1芯片U1脚16-17接RS485/RS422/RS232通讯模块接口B3芯片U15脚7-8，U1脚27-28接U15脚10和脚1，U1脚58-61接U15脚3-6；主控模块B1芯片U1脚33接步进电机驱动模块B5芯片U9脚6，U1脚37-42接B5芯片U6脚9-11和U10脚9-11，U1脚44-51接B5芯片U9脚7-14；及
TCP/IP协议转换模块B2芯片U5脚5、7-10、15接芯片U201脚24-28、31，U5脚36-43接芯片U201脚36-43，U5脚45-46接芯片U202脚1、3和脚4、6；U201脚18-19接芯片U200脚30-31，U201脚36-43接U200脚21-28；U200脚10-17接U100脚12-22；U100脚1接视频处理OSD模块B7芯片U14脚21；及
视频处理OSD模块B7芯片U14脚24接球形摄像机；及
主控模块B1经通讯线接球形摄像机；及
TCP/IP协议转换模块B2输出视频和接收TCP/IP协议控制指令。
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