CN201742497U - 视频防伪监控设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及视频防伪监控设备，现场监控摄像头连接视频防伪电路板，视频防伪电路板通过传输网络分别连接监视器和计算机，计算机安装有视频采集卡和显示器，计算机接收视频防伪电路板传输来的视频信号；工作时，现场监控摄像头采集模拟视频输入信号，由视频防伪电路板生成防伪动态徽标，将其与通道的现场视频信号进行与叠加处理，叠加了防伪动态徽标的模拟视频信号输入到监控中心的监视器上进行现场监控，本方案最多8个通道，视频同时也输入到计算机中的通道视频采集卡，并由计算机对各通道进行自动视频监控、识别及防伪。本实用新型方案简单易行，防止别有用心人员拆动线路，引入骗伪视频，使用效果较好，适用于一般监控系统。

Description

视频防伪监控设备

技术领域

本实用新型涉及视频监控系统，尤其涉及一种视频防伪监控设备。

背景技术

随着社会经济的快速发展，社会公共安全受到人们越来越多的关注，视频监控近年来也得到了迅速的发展，应用范围不断地扩展。随着监控现场数量的扩展和探头数量的增多，在监控端的总控系统中，经常需要同时并行接收多个通道的现场视频数据并将相关的信息实时地连同现场视频显示在监控屏幕上，以便管理人员实时监控或记录各个现场态势。但是对于监控人员而言，在监控现场的信号源发生端遭到攻击，诸如视频信号传输线路被非法中断、改动、切换，视频源被非法的第三者伪视频所取代，尤其需要警惕和进行防范。在一些重要的场合，在一些对监控安全性能要求高的场合，例如博物馆、银行、海关以及重要的公司仓库等部门，对高科技、高价值对象实时监控，保证视频监控端接收到的现场视频的真实性、实时性和可重放性，显得特别重要。

因此，改善现场监控技术方案和增强安全性对目前的现场监控提出了迫切要求。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种视频防伪监控设备。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

视频防伪监控设备，特点是：现场监控摄像头连接视频防伪电路板，视频防伪电路板通过传输网络分别连接监视器和计算机，计算机安装有视频采集卡和显示器，计算机接收视频防伪电路板传输的视频信号；现场监控摄像头采集模拟视频输入信号，由视频防伪电路板生成防伪动态徽标，防伪动态徽标与通道的现场视频信号进行与叠加处理，叠加防伪动态徽标的模拟视频信号输入到监控中心的监视器上进行现场监控，最多8个通道，视频同时也输入到计算机中的通道视频采集卡，并由计算机对各通道进行自动视频监控、识别及防伪。

进一步地，上述的视频防伪监控设备，其中，所述视频防伪电路板包括视频信号同步分离模块、微控制器模块、字库存储模块和视频字符叠加模块，所述视频信号同步分离模块分别连接微控制器模块和视频字符叠加模块，所述字库存储模块连接视频字符叠加模块，所述电源时钟模块分别连接微控制器模块和视频字符叠加模块。

更进一步地，上述的视频防伪监控设备，适用于普通监视系统，各路视频信号所配防伪电路板所用徽标库均不相同，使用不同的算法，使徽标叠加后在视频上出现的位置及大小均不相同，计算机识别时，以此对各路视频信号加以区分，形成锁钥关系。

本实用新型技术方案的实质性特点和进步主要体现在：

①本实用新型设计了一种具备更高安全性保障的视频监控系统，在监控屏幕上叠加动态伪随机徽标符号的方法，在设计的监控摄像头端嵌入式视频防伪电路板的单片机上按照预先设计好的伪随机序列在现场视频信号中叠加徽标字符信号，主控端视频防伪监控系统对连续进入的视频帧中叠加的动态伪随机徽标符号进行模式识别、匹配、分析、同步检测视频信号中的徽标字符信息，实现高可靠的实时现场视频监控；

②本视频防伪监控系统防止了系统在正常实时监控时监控摄像头被替换、监控画面被切换、监控线路被入侵、视频源被非法的第三者伪视频所取代等非法行为，使监控视频的图像更具真实性和可靠性，因而具有更高的安全性；本系统适用于对监控安全性能要求较高的场合，如博物馆、银行、海关以及公司仓库等重要部门；可以相信，随着视频监控技术的迅速发展和应用范围不断的扩展，本系统对重要部门的现场监控、对高科技、高价值对象的实时监控，保证监控现场视频的真实性、实时性和可重放性发挥越来越大的作用；

③防止别有用心人员拆动线路，引入骗伪视频；其方案简单易行，使用效果较好，适用于一般监控系统；为一实用的新设计。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

图1：本实用新型的构造示意图；

图2：视频防伪电路板的构造示意图；

图3：视频信号同步分离模块的示意图；

图4：微控制器模块与视频字符叠加模块的接口示意图；

图5：点阵结构的示意图；

图6：字库存储结构的示意图；

图7：视频信号同步分离模块的功能框图。

图中各附图标记的含义见下表：

附图标记	含义	附图标记	含义	附图标记	含义
						1	现场监控摄像头	2	视频防伪电路板	201	视频信号同步分离模块
202	视频字符叠加模块	203	微控制器模块	204	字库存储模块
						3	监视器	4	计算机	5	视频采集卡
6	显示器

具体实施方式

为了防止视频信号传输线路被非法中断、改动、切换，以及防止被引入非法的第三者伪视频源，开发了视频防伪监控设备，对现场视频加入防伪信号，在视频监控端对叠加了防伪信号的现场视频进行模式识别、匹配，实时进行同步检测，实现了对视频监控系统安全性的保障，系统一旦发现视频信号异常，便能实现及时报警。嵌入式视频防伪电路板采用与视频监控摄像头的一体化设计方案，由嵌入式视频防伪电路板产生一整套伪随机徽标符号序列，按照伪随机符号序列的顺序，在监控摄像头模拟视频输出信号中依次叠加动态伪随机徽标符号，信号经传输到主监控端后，主监控端中运行的视频防伪监控系统软件对叠加了动态伪随机防伪信号的现场视频进行模式识别、匹配，对叠加的动态伪随机徽标符号进行实时的同步检测确认，防止了伪视频信号的引入。同时，在主监控端为防止系统在运行中监控摄像头被拆卸、线路被拆动、改换，监控画面被瞬时中断等非法操作，视频防伪监控系统对视频信号进行了实时监控，一旦发现现场视频异常或瞬间中断，便能及时报警。有效保障了现场视频的真实性。系统还提供了对各监控通道进行连续动态录像、瞬间静态图像捕获、记录每一个监控操作和视频异常的审计日志等功能，保证了监控现场视频的真实性、实时性和事后的可重放性，便于事后的审看与检测现场视频的再现。

如图1所示，视频防伪监控设备，现场监控摄像头1连接视频防伪电路板2，视频防伪电路板2通过传输网络A分别连接监视器3和计算机4，计算机4安装有视频采集卡5和显示器6。现场监控摄像头1采集模拟视频输入信号，每块嵌入式视频防伪电路板2对一个通道的现场视频信号进行防伪动态徽标生成与叠加处理，通过各块嵌入式视频防伪电路板的处理后，最多8个通道的叠加了防伪动态徽标的模拟视频信号被输入到监视器3上进行现场监控，同时也输入到计算机3中的8通道视频输入采集卡4，由计算机3上运行的视频防伪监控系统软件对各通道进行视频监控、识别及防伪。

视频防伪监控设备适用于普通监视系统，各路视频信号所配防伪电路板所用徽标库均不相同，使用不同的算法，使徽标叠加后在视频上出现的位置及大小均不相同，计算机识别时，以此对各路视频信号加以区分，形成锁钥关系。

视频防伪监控方法，具体步骤为：

①视频防伪电路板按照伪随机算法，按时间间隔不断地选择不同徽标，生成坐标位置及徽标尺寸大小；

②视频防伪电路板将徽标叠加到现场监控摄像头视频信号上，再进行传送；

③接收端监视器上显示叠加了徽标的监控图像，徽标在图像上按生成坐标位置及徽标尺寸大小游动，提醒监控人员当前线路情况；

④计算机通过采集卡截取图像、分析徽标，若和预先设定徽标不符，则报警；

⑤若有人拆动监控线路或引入骗伪视频，徽标停止游走，计算机报警。

如图2所示，视频防伪电路板，包括电源时钟模块、视频信号同步分离模块201、微控制器模块203、字库存储模块204和视频字符叠加模块202，视频信号同步分离模块201分别连接微控制器模块203和视频字符叠加模块202，字库存储模块204连接视频字符叠加模块202，电源时钟模块分别连接微控制器模块203和视频字符叠加模块202。其中，视频信号同步分离模块201采用型号为LM1881N的芯片；微控制器模块203采用型号为AT89C51的芯片；视频字符叠加模块202采用型号为MB90092的芯片；字库存储模块204采用型号为AM29F040B的芯片。

视频信号来自现场监控摄像头1，其带宽为6MHz，复合模拟视频信号中除图像信号外，还包括同步行场信号、消隐信号、槽脉冲信号及前后均衡脉冲等，以消隐电平为零电平基准点。由于行、场同步脉冲是字符显示的基准，所以输入的复合模拟视频信号先经同步分离电路分离出行、场同步脉冲。视频信号同步分离模块201采用National Semiconductor公司的LM1881N型号的行场分离器芯片，该芯片的集成度高，只需少量外围电路就可有效地提取出视频信号中的同步信号，分离出PAL、NTSC、SECAM制式视频信号中的复合同步信号、场同步信号、消隐信号、奇偶场信号。视频信号同步分离模块201输入为PAL制式的复合模拟视频信号，经过耦合电容连入LM1881N，如图3所示，输出复合同步信号与场同步信号，视频信号同步分离模块201输出分别用作后续的视频字符叠加芯片MB90092的行、场同步输入信号。

微控制器模块203采用型号为AT89C51的芯片，由于AT89C51本身没有串行外设接口，因此，在软件设计中，利用AT89C51的普通I/O口模拟串行通信，利用软件实现模拟SPI方式进行通信。在实际电路中，由AT89C51的P1.0、P1.1、P1.2分别作为MB90092的数据输入/输出(SIN)、串行时钟(SCLK)及片选信号(CS)，MB90092没有输入到AT89C51的通信线，此模拟SPI系统总线只需3条通信线即可实现，如图4所示。AT89C51还用于检测视频信号是否正常传输，当现场监控摄像头1一旦被切断，视频信号同步分离模块201芯片LM1881N会检测不到视频场同步信号，将此信号输送至AT89C51，由AT89C51控制视频叠加模块202停止进行徽标字符叠加跳变，同时给出报警信息，以便相关人员检查异常。处理完异常后，若要启动本系统，只需人为给AT89C51的外部中断INT1一个触发信号，系统则继续正常工作。

字库存储模块204采用AMD公司的Flash Memory AM29F040B，该芯片的存储容量为512K字节，可存储4096个字符，每个字符占用128字节。选用24×24字模点阵，采用防伪徽标字库编辑生成软件，生成24×24防伪徽标字模点阵，预先烧入字库芯片。如图5所示，每一行有24个点，由于每一个点使用一个比特表示，如果这个比特值为1，则表示这个位置显示为黑点，反之，则表示这个位置没有填充黑点，而8个比特为一字节，所以每一行数据需要左中右3个字节来存放，且左边32字节从上到下存放在连续的空间中，中间和右边的存储结构同左边。由于所用的字符叠加芯片MB90092支持的字符显示点阵为24×32，为适应MB90092，每个徽标字符的第24～31字节、56～63字节、88～127字节应为空白，即每个字的左、中、右的每一部分第24～31字节置为空白。

视频防伪电路板采用的字库存储结构和一般的字库存储结构不同，在一般的字库中，通常同一个字的信息是存储在一片连续的区域中，而采用的字库，将每一个字平均分成左中右三个部分，每个部分从上到下共32字节。如图6，该字库的存储结构安排为：将4096个徽标字符分成32组，每组128个字符。先取出第一组的128个字符的左边部分，依次存到存储芯片中，再取出这128个字符的中间部分存到存储芯片中，最后取出这128个字符的右边部分存到存储芯片中，共占128×96B即12KB的存储空间，存储完第一组后，空出4KB的空间，再按照以上方式依次存入其它各组，其后各组间同样空出4KB。

MB90092的ADR0～ADR4对应每一部分的32个字节；ADR5～ADR11对应字符代码低位；ADR14～ADR20对应字符代码高位；地址线ADR12、ADR13＝00,01,10时分别对应徽标字符的左、中、右三部分，″11″时不用；这些地址在MB90092工作时自动寻找，其地址线ADR0～ADR4，ADR12～ADR13，ADR5～ADR11，ADR14～ADR18分别与AM29F040B的地址线A0～A18相连；AM29F040B片选选中时CE置低电平、信号WE置高电平时为写；读信号OE由MB90092的READ信号控制。

视频所需叠加的防伪徽标字符每个都由24×32点阵组成，即每一个徽标字符由96个字节数据表示。根据电路与外部字符存储器的地址接口关系及电路读取点阵数据的顺序，先将所需字符烧录到外部存储器AM29F040B中，这样的外部字符存储器给设计带来很大的方便，系统可以根据需要随时更改防伪徽标字库。

视频字符叠加模块202采用型号为MB90092的芯片，MB90092是日本FUJITSU公司推出的一款用CMOS工艺制成的视频字符叠加芯片，其内部集成了显示内存(VRAM)、外挂字库接口和视频信号发生器，外部只需连接少量的电路元件就可以显示字符和图形。芯片功能强大，接口简单，编程方便，可方便的嵌入各种数字视频监控系统中。

如图7，MB90092的主要功能如下：

可提供双屏显示功能，主屏和子屏可单独或重叠显示；

主屏显示容量：24字符×12行(最多288个字符)；

字符大小有标准(24×32点阵)、双倍宽、双倍高、双倍宽×双倍高、四倍宽×双倍高等多种模式；

字符颜色：每个字符可单独设置8种不同的颜色和8种背景色；

显示位置可任意设置成水平方向和垂直方向，同时可设定行距；

既有复合视频信号和Y/C分离视频信号输入，也有复合视频信号、Y/C分离视频信号和RGB数字视频信号输出；

内部视频信号发生器可支持NTSC或PAL制式，并可选择逐行或隔行扫描方式；

可通过CS、SCLK、SIN三个引脚与外部控制系统进行通信；

可通过串行输入控制模块接收外部命令和数据并经解码器解码后送到各寄存器；

NTSC/PAL信号发生器可产生NTSC/PAL系统时钟信号；

显示存储器控制模块可产生每一模块的控制时钟信号；

可用显示存储器VRAM存储字符代码、字符颜色、字符背景颜色、特征及行控制信息；

字体存储器控制模块可通过地址和READ信号读取外部字体存储器中的字体数据；

可通过输出控制模块处理从CGROM取来的字符数据，同时产生字符的边界、背景等信号；

视频信号合成器在内部同步信号的控制下产生视频信号和亮度信号；

模拟开关可用来选择是将外部视频信号还是内部视频信号与字符信号合成。

微控制器模块203芯片AT89C51模拟串行数据口向MB90092发送指令，每个指令由两个字节组成。第一个字节的前5位为命令码，其余位和第二个字节为数据，通过这些指令实现对字符叠加和显示的各种控制。MB90092共有14条控制命令，其中命令1和命令2又分为三种，具体命令功能如下：

命令0：VRAM地址控制。MB90092的字符显示存储器(VRAM)包括主屏字符控制RAM、子屏行控制RAM和主屏行控制RAM。用于控制RAM三种不同的功能并使命令1和命令2各有三种不同的格式，命令0用于选择VRAM的地址；

命令1-1：主屏字符控制1；

命令2-1：主屏字符控制2。命令1-1和2-1用于对主屏字符控制RAM进行写入，它们可为主屏每个字符指定颜色、背景色、以及字符在字符ROM中的代码；

命令1-2：子屏行控制1；

命令2-2：子屏行控制2。命令1-2和2-2主要用于对子屏行控制RAM进行写入，可指定子屏每行起始字符在字符ROM中的代码、每行字符的颜色、字符的输出控制及显示控制等；

命令1-3：主屏行控制1；

命令2-3：主屏行控制2。命令1-3和2-3用于对主屏行控制RAM进行写入，它们用于指定主屏每行字符的颜色相位、阴影背景色效果、行背景色、字符大小、字符显示优先级和字符输出控制格式；

命令3：VRAM写控制。当VRAM填充设定为1时，MB90092将把所有的VRAM按照所设定的内容填充一次；

命令4：屏幕控制1。控制内外同步选择、逐行/隔行扫描选择、NTSC/PAL制选择及显示控制等；

命令5：屏幕控制2。控制背景特效选择、主屏行间隔设定等；

命令6：主屏行控制3；

命令7：主屏垂直显示位置控制。可在第0～63行之间指定主屏显示的垂直起始位置；

命令8：主屏水平显示位置控制。可在第0～511列之间指定主屏显示的水平起始位置；

命令9：日本汉字模式显示控制；

命令10：颜色控制。可指定字符颜色、字符背景色和屏幕背景色控制；

命令11：子屏控制。设定子屏字符颜色和字符背景特效；

命令12：子屏垂直显示位置控制。可以在第0～255行之间指定子屏显示的垂直起始位置；

命令13：子屏水平显示位置控制。可以在第0～1022列之间指定子屏显示的水平起始位置。

在视频防伪电路板设计中，只利用了MB90092的主屏显示功能。系统的主要工作过程为：一方面需要接收同步分离模块201分离出的行场同步信号作为字符显示时间的基准；另一方面需要接收AT89C51通过P1口串行发送的各种控制命令，同时还要直接读取FLASH字库内的字符点阵信息，依次按设置送到片内RAM中，最后把标准的视频信号和片内的RAM中的字符进行叠加，输出到监视器3或主监控端的计算机4上。

视频防伪电路板电路工作电压为5vDC，由稳压芯片L7805CV经电压转换得到，电源时钟模块由频率为12MHz和17.7344MHz的两无源晶振组成，分别为微控制器模块203主芯片AT89C51提供12MHz工作频率，以及为视频字符叠加模块202的主芯片MB90092提供17.7344MHz工作频率。

具体应用时，由视频信号同步分离模块201对现场监控摄像头输入的PAL制式的现场复合模拟视频信号进行场信号的分离，视频信号同步分离模块201输出复合同步信号与场同步信号，以供微控制器模块203使用；由微控制器模块203实现控制功能，微控制器模块203向视频字符叠加模块202发送指令，通过指令实现对徽标字符叠加和显示的各种控制，并兼有检测现场视频信号是否异常及报警的功能；字库存储模块204采用AMD公司的Flash Memory芯片AM29F040B，防伪徽标字库编辑生成软件生成24×24防伪徽标字模点阵并预先烧入字库芯片；视频字符叠加模块202对现场模拟视频输入信号进行实际的防伪徽标字符叠加并产生混合视频输出。由于最多可以由8块视频防伪电路板的混合视频输出信号分别连至主控端计算机4中的8通道输入视频采集卡，因而该设备可同时处理1～8路视频防伪监控。

综上所述，本实用新型设计了一种具备更高安全性保障的视频监控系统，在监控屏幕上叠加动态伪随机徽标符号的方法，在设计的监控摄像头端嵌入式视频防伪电路板的单片机上按照预先设计好的伪随机序列在现场视频信号中叠加徽标字符信号，主控端视频防伪监控系统对连续进入的视频帧中叠加的动态伪随机徽标符号进行模式识别、匹配、分析、同步检测视频信号中的徽标字符信息，实现高可靠的实时现场视频监控。

设计了多种识别、匹配与检测算法，同步检测机制在具体实现中，采用一系列从粗到细的分层化的检测、验证和容错手段，既保证了系统的稳定性，又防止了误报警。

本视频防伪监控系统防止了系统在正常实时监控时监控摄像头被替换、监控画面被切换、监控线路被入侵、视频源被非法的第三者伪视频所取代等非法行为，使监控视频的图像更具真实性和可靠性，因而具有更高的安全性。本系统适用于对监控安全性能要求较高的场合，如博物馆、银行、海关以及公司仓库等重要部门。可以相信，随着视频监控技术的迅速发展和应用范围不断的扩展，本系统对重要部门的现场监控、对高科技、高价值对象的实时监控，保证监控现场视频的真实性、实时性和可重放性发挥越来越大的作用。

本实用新型设计新颖，防止别有用心人员拆动线路，引入骗伪视频；其方案简单易行，使用效果较好，适用于一般监控系统；为一实用的新设计。

需要理解到的是：以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.视频防伪监控设备，其特征在于：现场监控摄像头连接视频防伪电路板，视频防伪电路板通过传输网络分别连接监视器和计算机，计算机安装有视频采集卡和显示器；现场监控摄像头采集模拟视频输入信号，由视频防伪电路板生成防伪动态徽标，防伪动态徽标与通道的现场视频信号进行叠加处理，叠加防伪动态徽标的模拟视频信号输入到监控中心的监视器上进行现场监控，视频同时也输入到计算机中的通道视频采集卡，并由计算机对各通道进行自动视频监控、识别及防伪。

2.根据权利要求1所述的视频防伪监控设备，其特征在于：所述视频防伪电路板包括视频信号同步分离模块、微控制器模块、字库存储模块和视频字符叠加模块，所述视频信号同步分离模块分别连接微控制器模块和视频字符叠加模块，所述字库存储模块连接视频字符叠加模块。 

Images