CN201153302Y - 数字网络摄像机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种数字网络摄像机，包括壳体、摄像镜头、云台组、视频压缩编码处理器、具有与IP地址相关联的唯一标识信息的网络模块、控制器；实施本实用新型的数字网络摄像机实现了真正的三网(视频、音频、数据)合一，可即插即用，工程实施简便，系统扩充方便；实现跨区域远程监控，特别地，通过利用互联网，使得图像监控不受距离限制，而且图像清晰，稳定可靠；使得处于同一网络环境下的用户可以在任何时候，在任意一台计算机上通过Web浏览器进行远程监控和管理。使得用户可以在一个地方拥有一台摄像机，却可以在另一个地方通过IP网络获得这个地方的现场视讯。

Description

数字网络摄像机

技术领域

本实用新型涉及摄像机，更具体地说，涉及一种数字网络摄像机。

背景技术

目前在教学、安防、工业生产等各种场合得到广泛使用的摄像机，大部分基于闭路有线电视(CCTV)方式进行模拟视频信号传输。该类摄像机具有一定的局限性，表现为：1、采用模拟视频信号传输时，由于信号在传输过程中不可避免地受到各种干扰以及信号的衰减，使得在长距离传输方面存在一定的困难。通常采用中继放大的方式解决这一个问题，但是会增加系统的成本。2、由于模拟信号传输通常采用基带方式进行，使得摄像机和监视终端的结构只能采用一对一的形式。这使得整个系统的拓扑结构变得复杂，增加了综合布线的成本。3、当摄像机接有可控制的云台、镜头或者其他输入输出信号时，通常需要外加控制线路，使得系统的结构更加复杂。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种无需计算机辅助便可独立工作的数字网络摄像机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种数字网络摄像机，包括壳体、摄像镜头、云台组、视频压缩编码处理器、具有与IP地址相关联的唯一标识信息的网络模块、控制器；所述云台组设置在所述壳体上，所述摄像镜头设置在所述云台组上；所述视音频压缩编码处理器、网络模块和控制器设置在所述壳体内；所述摄像镜头与所述视频压缩编码处理器电连接；所述视频压缩编码处理器、网络和云台组分别与所述控制器电连接；

其中，所述云台组用于驱动所述镜头水平和垂直转动；

所述控制器用于将所述视频压缩编码器发送的视频信号通过所述网络模块发送到外部网络，以及在出现异常情况时，发送报警信号，并接收外部网络通过所述网络模块发送的控制信号从而驱动所述云台组。

在本实用新型所述的数字网络摄像机中，所述云台组包括水平转动云台和垂直转动云台；所述水平转动云台设置在所述壳体上，所述垂直转动云台设置在所述水平转动云台顶部，所述镜头设置在所述垂直转动云台上。

在本实用新型所述的数字网络摄像机中，在所述壳体上还设置有麦克风，所述壳体内还设置有音频压缩编码处理器，所述麦克风与所述音频压缩编码处理器电连接，所述音频压缩编码处理器与所述控制器电连接。

在本实用新型所述的数字网络摄像机中，所述控制器包括视音频控制器和云台组控制器。

在本实用新型所述的数字网络摄像机中，所述视频压缩编码处理器对图像信号进行MPEG4、H.263、H.264或M-JPEG压缩编码。

在本实用新型所述的数字网络摄像机中，所述摄像镜头包括：至少一个镜头、以及图像传感器。

在本实用新型所述的数字网络摄像机中，所述图像传感器是CCD图像传感器或CMOS图像传感器。

在本实用新型所述的数字网络摄像机中，在所述壳体上还设置有声光报警器，所述控制器还用于接收外部报警信号并驱动所述声光报警器进行报警。

实施本实用新型的数字网络摄像机，具有以下有益效果：使得图像监控技术有了一个质的飞跃；首先，网络的综合布线代替了传统的视频模拟布线，实现了真正的三网(视频、音频、数据)合一，可即插即用，工程实施简便，系统扩充方便；其次，实现跨区域远程监控，特别地，通过利用互联网，使得图像监控不受距离限制，而且图像清晰，稳定可靠；再者，图像的存储、检索十分安全、方便、可异地存储，多机备份存储以及快速非线性查找等。可不借助于PC进行独立运行，使得处于同一网络环境下的用户可以在任何时候，在任意一台计算机上通过Web浏览器进行远程监控和管理。使得用户可以在一个地方拥有一台摄像机，却可以在另一个地方通过IP网络获得这个地方的现场视讯。这些视频资料可以经过授权只允许特定用户看到，也可以是在特定网区内发布给大众的公共资讯。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型数字网络摄像机的结构示意图；

图2是图1所示的数字网络摄像机的电路原理框图。

具体实施方式

如图1、2所示，在本实用新型的数字网络摄像机中，其具有与IP地址相关联的唯一的标识信息，并包括：壳体1、麦克风6、至少一个镜头3、云台组2、图像传感器5、视频压缩编码处理器7、音频压缩编码器61、网络模块8、控制器9；其中，麦克风6和云台组2设置在壳体1上，镜头3设置在云台组2上；音频压缩编码处理器61、视频压缩编码处理器7、网络模块8和控制器9设置在壳体1内；镜头3作为前端部件，有固定光圈、自动光圈、自动变焦、自动变倍等种类，与模拟摄像机相同。图像传感器5可以是CMOS图像传感器或CCD图像传感器，其中CMOS图像传感器是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，通过其上带负电和带正电的晶体管来实现基本的功能的。这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录和解读成影像。CMOS图像传感器最主要的优势就是非常省电，几乎没有静态电量消耗。这就使得CMOS图像传感器的耗电量只有CCD图像传感器的1/3左右。但是CMOS图像传感器在处理快速变换的影像时，由于电流变换过于频繁而过热。暗电流抑制的好就问题不大，如果抑制的不好就十分容易出现杂点。

CCD图像传感器由在单晶硅基片上呈二维排列的光电二级管及其传输电路构成。光电二极管把光转化成电荷，再经转化电路传送和输出。通常，传送优良图像质量的设备都采用CCD图像传感器，而注重功耗和成本的产品则选择CMOS图像传感器。但新的技术正在克服每种器体固有的弱点，同时保留了适合于特定用途的某些特性。这一部分与模拟摄像机相同。

如图2所示，镜头3与图像传感器5电连接，图像传感器5与视频压缩编码处理器7电连接，麦克风6与音频压缩编码处理器7电连接；视频压缩编码处理器7、音频压缩编码处理器61、网络模块8和云台组8分别与控制器9电连接；其中，所述云台组用于驱动所述镜头水平和垂直转动；控制器9用于将视频压缩编码器7和音频压缩编码处理器61发送的视频和音频信号通过网络模块8发送到外部网络，以及在出现异常情况时发送报警信号，并接收外部网络通过网络模块8发送的控制信号从而驱动云台组2。在实施中，云台组包括水平转动云台和垂直转动云台；水平转动云台设置在壳体1上，垂直转动云台设置在水平转动云台顶部，镜头3设置在垂直转动云台上。工作中，水平转动云台可控制镜头3进行水平180度范围的转到，垂直转动云台可控制镜头3进行垂直90度范围的转动。

在实施中，视频压缩编码处理器7采用了帧内预测、帧间预测、运动估值和运动补偿、整数变换等方式，以提高对图像的压缩率。其中帧内预测是视频压缩编码处理器7根据图像中相邻像素可能相同的性质，利用相邻像素的相关性，采用新的帧内预测模式，通过当前像素块的左边和上边的像素(已编码重建的像素)进行预测，只对实际值和预测值的差值进行编码，从而能用较少的比特数来表达帧内编码的像素块信息；而帧间预测通过多帧参考和更小运动预测区域等方法对下一帧进行精确预测，从而减少传输的数据量，实现降低图像的时域相关性。视频压缩编码处理器7把运动估值和帧内预测的残差结果从时域变换到频域，使用了类似于4×4离散余弦变换(DCT)的整数变换，而不是像MPEG-2和MPEG-4那样采用8×8DCT的浮点数变换。以整数为基础的空间变换具备效果好、计算快(只需加法与移位运算)，反变换过程中不会出现适配问题等优点，并且结合量化过程，保证了在16位计算系统中，计算结果有最大精度且不会溢出。4×4的变换块也8×8更能减少块效应和震铃效应。该视频压缩编码处理器7采用ARM+DSP+硬件加速引擎的多核高集成度的SoC构架，具备强大的视频处理功能。可实现DVD画质的实时编码性能，能自适应各种网络环境，确保画面的清晰度和实时性，低码率的视频压缩编码处理器7编码技术极大减少网络存储空间，并通过集成DES/3DES加解密硬件引擎确保网络安全。视频压缩编码处理器7采用0.13μm工艺、LFBGA400封装，大小为19×19mm，引脚间距为0.8mm，片内集成了包括数字视频接口、USB、ETH、I2S、I2C、GPIO、SPI、UART、SDRAM、DDR等接口，满足各种应用场景的设备开发的同时能大大降低了设备的BOM成本。其工作原理：视频输入单元通过ITU-R BT.601/656接口接收由VADC输出的数字视频信息，并通过AHB总线把接收到的原始图像写入到外存(SDR SDRAM或DDR SDRAM)中；视频编解码器从外存中读取图像，进行运动估计(帧间预测)、帧内预测、DCT变换、量化、熵编码(CAVLC+Exp-Golomb)、IDCT变换、反量化、运动补偿等操作，最后将符合H.264协议的裸码流和编码重构帧(作为下一帧的参考帧)写入到外存中；视频输出单元从外存中读取图像并通过ITU-R BT.601/656接口送给VDAC进行显示，应用的需求不同，视频输出单元从外存中读取的图像内容也不同，当需要对输入图像进行预览时，视频输出单元从外存中读取原始图像，当需要观察视频编码器的编码效果时，视频输出单元从外存中读取编码重构帧；ARM对视频编码器输出的码流进行协议栈的封装，然后送网口发送，以实现视频点播业务。

控制器9是该数字网络摄像机的心脏，它肩负着数字网络摄像机的管理和控制工作。如果是硬件压缩编码，控制器9是一个独立部件；如果是软件编码压缩，控制器9是运行编码压缩软件的DSP，即二者合而为一。在实施中，控制器9包括视音频控制器91和云台控制器92，其中视音频控制器91接收视频压缩编码处理器7和音频压缩编码处理器61发送的视音频信号，然后通过网络模块8发送到外部网络，以便进行远程监控的用户查看；另外，如果出现异常，视音频控制器还可将报警信号通过网络模块发送到外部网络，以告知用户出现异常情况。远程监控的用户也可通过网络向网络模块发送控制信号，并进一步发送到云台组控制器92，使得云台组控制器92驱动水平转动云台21和垂直转动云台22转动，从而带动镜头3转动。

网络模块8提供该数字网络摄像机的网络功能，它采用了RTP/RTCP、UDP、HTTP、TCP/IP等相关网络协议，允许用户从自己的PC机使用标准的浏览器根据数字网络摄像机的唯一的IP地址对该数字网络摄像机进行访问，观看实时图像，及控制镜头3和云台组2。网络模块8其实是将嵌入式WEB服务器以及以太网接口合在一起的统称。集中到一个设备内，可以直接连入局域网，达到即插即看，省掉多种复杂的电缆，安装方便，用户无需安装人任何硬件设备，仅用浏览器即可观看。嵌入式WEB服务器是整个监控系统的核心，有硬件和软件两个部分，其主要功能包括：为监控端提供WEB访问页面；对监控端的访问进行有效性、安全性检查；响应监控端的请求，为监控端提供所需要的视频图像；接收监控端的控制信息，经过软硬件转换后对摄像机进行控制。每个服务器有自己的IP地址，在监控端可以通过浏览器界面访问服务器。监控端的功能则是显示现场视频，并根据需要向服务器发送视频请求以及对摄像机的控制信号。在实施中，网络模块采用嵌入式实时多任务操作系统。网络上用户可以直接用浏览器观看网络模块8上的视频信号，经授权的用户还可以控制云台组2、镜3的动作或对系统配置进行操作。由于把视频压缩编码处理器7和网络模块8功能集中到一个体积很小的设备内，可以直接连入局域网，达到即插即看，省掉多种复杂的电缆，安装方便(仅需设置一个IP地址)，用户也无需安装任何硬件设备，仅用浏览器即可观看。嵌入式网络模块8监控系统与其它监控系统的比较，其布控区域广阔；网络模块将该数字网络摄像机直接连入网络，没有线缆长度和信号衰减的限制，同时网络是没有距离概念的，彻底抛弃了地域的概念，扩展布控区域。系统具有几乎无限的无缝扩展能力，所有数字网络摄像机设备都以IP地址进行标识，增加设备只是意味着IP地址的扩充。可组成非常复杂的监控网络，采用基于嵌入式网络模块为核心的监控系统，在组网方式上与传统的模拟监控和基于PC平台的监控方式有极大的不同，由于网络模块输出已完成模拟到数字的转换并压缩，采用统一的协议在网络上传输，支持跨网关、跨路由器的远程视频传输。性能稳定可靠，无需专人管理。

该数字网络摄像机为工程应用提供了实用的外部接口，如控制云台组的接口，用于报警信号输入输出的I/O端口。如红外探头发现有目标出现，发报警信号给数字网络摄像机，数字网络摄像机自动调整镜头方向并实时录像；另一方面，当数字网络摄像机侦测到有移动目标出现时，亦可向外发出报警信号。

在工作中，图像信号经过镜头3输入到图像传感器5，声音信号经过麦克风6输入后，由图像传感器5和麦克风转6化为电信号，A/D转换器将模拟电信号转换为数字电信号，再经过视音频压缩编码处理器7进行处理，其中视音频压缩编码处理器7编码器按MPEG4、H.263、H.264或M-JPEG编码标准进行编码压缩，再发送到视音频控制器91，最后由网络模块8按一定的网络协议送上局域网或INTERNET。

在实施中，可在数字网络摄像机的壳体1上设置报警装置，优选的设置一声光报警器，在工作中，远程监控的用户如发现异常时，可通过网络模块8发送报警信号到控制器9，控制器9接收到报警信号后可驱动声光报警器进行报警。

本实用新型是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本实用新型做各种修改，而不脱离本实用新型的范围。因此，本实用新型不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本实用新型权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (8)

1、一种数字网络摄像机，包括壳体，其特征在于，还包括：摄像镜头、云台组、视频压缩编码处理器、具有与IP地址相关联的唯一标识信息的网络模块、控制器；所述云台组设置在所述壳体上，所述摄像镜头设置在所述云台组上；所述视音频压缩编码处理器、网络模块和控制器设置在所述壳体内；所述摄像镜头与所述视频压缩编码处理器电连接；所述视频压缩编码处理器、网络和云台组分别与所述控制器电连接；

其中，所述云台组用于驱动所述镜头水平和垂直转动；

所述控制器用于将所述视频压缩编码器发送的视频信号通过所述网络模块发送到外部网络，以及在出现异常情况时，发送报警信号，并接收外部网络通过所述网络模块发送的控制信号从而驱动所述云台组。

2、根据权利要求1所述的数字网络摄像机，其特征在于，所述云台组包括水平转动云台和垂直转动云台；所述水平转动云台设置在所述壳体上，所述垂直转动云台设置在所述水平转动云台顶部，所述镜头设置在所述垂直转动云台上。

3、根据权利要求1或2所述的数字网络摄像机，其特征在于，在所述壳体上还设置有麦克风，所述壳体内还设置有音频压缩编码处理器，所述麦克风与所述音频压缩编码处理器电连接，所述音频压缩编码处理器与所述控制器电连接。

4、根据权利要求3所述的数字网络摄像机，其特征在于，所述控制器包括视音频控制器和云台组控制器。

5、根据权利要求4所述的数字网络摄像机，其特征在于，所述视频压缩编码处理器对图像信号进行MPEG4、H.263、H.264或M-JPEG压缩编码。

6、根据权利要求1或2所述的数字网络摄像机，其特征在于，所述摄像镜头包括：至少一个镜头、以及图像传感器。

7、根据权利要求6所述的数字网络摄像机，其特征在于，所述图像传感器是CCD图像传感器或CMOS图像传感器。

8、根据权利要求1或2所述的数字网络摄像机，其特征在于，在所述壳体上还设置有声光报警器，所述控制器还用于接收外部报警信号并驱动所述声光报警器进行报警。

Images