CN202435526U - 一种基于cmos图像传感器的视频采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于CMOS图像传感器的视频采集装置，包括：摄像机、视频采集解码芯片、图像存储模块、数字信号处理器DSP、复杂可编程逻辑器件CPLD、光电隔离电路、CAN总线接口电路、供电模块，其特征在于：摄像机与视频采集解码芯片相连，视频采集解码芯片分别与图像存储模块、CPLD相连，DSP分别与CPLD、光电隔离电路相连，CAN总线接口电路与光电隔离电路相连，CAN总线接口电路与外部数据处理服务器相连，供电模块为本装置内的各器件供电。本实用新型可采集现场的视频图像，并对图像进行锐化处理、动态识别、压缩处理和传输，并发出告警信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及图像处理领域，尤其涉及基于电压放大器CMOS图像传感器的视频采集装置。
背景技术
随着计算机及通信技术的发展，视频图像的采集、处理技术应用愈加广泛。传统的数字图像处理过程通常是通过图像采集卡，将模拟电视信号转换成数字信号，然后由上位机进行软处理，这样不仅不够灵活，处理能力也受到上位机性能和软件算法的限制，由于成像芯片工艺的改进和数字信号处理器功能的提升，数据量与计算量较大的图像硬件处理成为可能，对采集系统的实时性、标准化、模块化、小型化和独立性也都提出了更高的要求。
在铁路在线监测领域中，视频监控是一个重要需求，由于分区亭、开闭所、AT所等场地存放着牵引变压器、动力变压器、自耦变压器，以及断路器、电流互感器、电压互感器等重要设备，承担着变压、传输和转送的责任，一旦出现人为偷盗、破坏等情况，将给机车旅客生命财产带来不可估量的损失。深夜一般是偷盗等活动最为频繁的时间，于此同时，承担视频监控任务的工作人员由于精力长时间集中，加上人体生物钟的影响，容易出现打瞌睡、注意力不集中等疲劳现象。如果能够对数字图像进行采集，并识别静态图像中的动态目标，就能够及时发现人员活动，提醒监控人员提高注意力，避免此类事件的发生。
发明内容
本实用新型的目的提供一种基于CMOS图像传感器的视频采集装置，可采集现场的视频图像，并对图像进行锐化处理、动态识别、压缩处理和传输，并发出告警信号。
本实用新型的技术方案为：
一种基于CMOS图像传感器的视频采集装置，包括摄像机、视频采集解码芯片、图像存储模块、数字信号处理器DSP、复杂可编程逻辑器件CPLD、光电隔离电路、CAN总线接口电路、供电模块，其特征在于：摄像机与视频采集解码芯片相连，视频采集解码芯片分别与图像存储模块、CPLD相连，DSP分别与CPLD、光电隔离电路相连，CAN总线接口电路与光电隔离电路相连，CAN总线接口电路与外部数据处理服务器相连，供电模块为本装置内的各器件供电；
DSP进行视频图像的锐化处理、动态识别和压缩处理；
CPLD控制数据采集过程的时序和视频传输总线的切换；
视频采集解码芯片，完成视频信号的模数转换；
图像存储模块临时存储采集的视频数据；
CAN总线接口电路将图像采集数据和动态识别的结果参数反馈给上位机；
光电隔离电路用于DSP与CAN总线接口电路之间的电气隔离。
本实用新型还包括FLASH存储器，FLASH存储器与DSP相连，存储编译后的DSP运行程序。
本实用新型还包括同步动态随机存储器SDRAM，同步动态随机存储器SDRAM与DSP相连，存储DSP计算过程中的大容量临时数据。
本实用新型还包括外部时钟电路，外部时钟电路分别与DSP和CPLD相连，为装置的基准时钟。
所述的供电模块，采用线性电源芯片，提供IO电压3.3V，内核电压1.2V。
本实用新型采用拉普拉斯算子对图像进行锐化处理，能够对视频图像进行动态识别，并发出告警信号。本实用新型可采集现场的视频图像，并对图像进行锐化处理、动态识别、压缩处理和传输，并发出告警信号。
附图说明
图1是本实用新型的硬件结构框图；
图2是本实用新型的硬件接口图；
图3是本实用新型的图像采集流程图；
图4是本实用新型的图像动态识别流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。
在下面的描述中，给出了某些具体细节以便对本实用新型多个实施例的充分理解。不过，本领域技术人员可知，没有这些细节也能实现本实用新型。在其他情况下，没有详细表示或描述与计算机、传输介质、测量设备、记录设备等设备有关的公知结构，以避免不必要的干扰对本实用新型实施例的描述。
除非内容需要，否则在说明书和权利要求书中，词语“包括”及其变化被理解成开方的“包含”的意思，即“包括，但不限于”。
如图1所示，本实用新型包括摄像机、视频采集解码芯片、图像存储模块、数字信号处理器DSP、复杂可编程逻辑器件CPLD、光电隔离电路、CAN总线接口电路、供电模块、FLASH存储器、同步动态随机存储器SDRAM、外部时钟电路，摄像机与视频采集解码芯片相连，视频采集解码芯片分别与图像存储模块、CPLD相连，DSP分别与CPLD、光电隔离电路相连，CAN总线接口电路与光电隔离电路相连，CAN总线接口电路与外部数据处理服务器相连，供电模块为本装置内的各器件供电；FLASH存储器、同步动态随机存储器SDRAM均与DSP相连，外部时钟电路分别与DSP和CPLD相连。
DSP进行视频图像的锐化处理、动态识别和压缩处理，在本实施例中，所述DSP处理芯片为TI公司生产的TMS320C6713；
CPLD控制数据采集过程的时序和视频传输总线的切换，在本实施例中，所述CPLD器件为Altera公司生产的EPM9320RC208；
视频采集解码芯片完成视频信号的模数转换，对模拟图像信号进行模数转换，然后输出标准ITU格式的数据到FIFO存储模块，在本实施例中，所述视频采集解码芯片为PHILIPS公司生产的SAA71113H，该芯片的工作模式的设定和状态读取通过DSP模拟I2C总线操作完成；
图像存储模块临时存储采集的视频数据，在图像处理过程中，视频输入转换和图像处理并行进行，当视频输入接口在采集一帧图像的同时，所述DSP对采集到的上一帧图像进行数据格式转换、动态识别、锐化和压缩处理，当所述视频采集解码芯片处理完一帧图像数据后，存储至所述图像存储模块中，供DSP读取，在本实施例中，所述图像存储模块包括2片SAMSUNG公司生产的K6T4008C1B芯片，并进行了数据位宽度扩展；
与外部数据处理服务器相连的CAN总线接口电路，将图像采集数据和动态识别的结果参数反馈给上位机，接收上位机指令，在本实施例中，所述CAN总线接口电路的控制芯片为Philips公司生产的PCA82C250；
与所述DSP和CAN总线接口电路相连的光电隔离电路，用于DSP与CAN总线接口电路之间的电气隔离，在本实施例中，选用的光电隔离电路的芯片为Avago公司生产的6N137；
与所述DSP相连的FLASH存储器，存储DSP的编译程序，在本实施例中，所述FLASH存储器为AMD公司生产的AM29LV800B；
与所述DSP相连的SDRAM存储器，存储DSP在运算过程中产生的临时数据，在本实施例中，所述SDRAM存储器为ISSI公司生产的IS42S16400；
与所述DSP和CPLD相连的外部时钟电路，为装置的基准时钟，在本实施例中，选用的有源晶振为SITIME公司生产的SiT8002，频率50MHz；
装置供电模块，采用线性电源芯片，提供IO电压3.3V，内核电压1.2V，在本实施例中，所述线性电源芯片为TI公司生产的TPS54616。
如图2所示，装置采集图像的流程为：
SAA7113H输出标准格式的数字信号VPO[7:0]，水平输出参考信号RST0，行锁定系统时钟信号LLC，以及垂直输出参考信号和奇偶场信号RST1；
EPM9320RC208根据RST0，RST1，LLC三个信号在内部产生VPO[7:0]的存储地址，并根据LLC上升沿触发产生写使能信号，该写使能信号具有一定延时，以满足FIFO存储器芯片的写时序；
EPM9320RC208与2片图像存储模块通过数据总线D[7:0]连接、地址总线A[18:0]连接，读写使能信号线为RE/WE，帧切换信号包括寄存器RDY1和信号线RDY2，根据切换信号与运算的结果进行接口转换，具体切换过程为：当一帧图像存入存储器后，RDY1置为高电位；当DSP处理完一帧图像后，RDY2置为高电位，当RDY1和RDY2同时为高电位时，RDY1和RDY2置为低电位，开始新的一帧图像的采集。
如图3所示，DSP从图像存储模块读取一帧图像数据后，处理流程包括：采用拉普拉斯算子进行锐化处理；进行动态图像识别，判断监测场景内是否存在较大的移动物体；采用H.264压缩算法对图像进行压缩处理。
如图4所示，进行动态图像识别的方法包括如下步骤：
保留一段时间(例如5s)以内采集的若干张图像；
将最新获得的图像和一段时间之前采集的图像进行比较，保存两张图像上发生变化的像素点；当发生变化的像素点过多时，将最新获得的图像在小范围平面内四向移动，再重新比较，直至发生变化的像素点最少；
保存发生变化的像素，把没有发生变化的像素置为白色；
采用高通滤波器对上一步骤处理后的图像进行滤波处理；
对于滤波之后的图像，逐个搜索图像上的像素点，判断某点到其紧邻点的灰度值是否发生了跳变；
当发生跳变的像素点数量大于一定值，则认为最新获得的图像变化超过警戒值，可实施告警处理。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种基于CMOS图像传感器的视频采集装置，包括：摄像机、视频采集解码芯片、图像存储模块、数字信号处理器DSP、复杂可编程逻辑器件CPLD、光电隔离电路、CAN总线接口电路、供电模块，其特征在于：摄像机与视频采集解码芯片相连，视频采集解码芯片分别与图像存储模块、CPLD相连，DSP分别与CPLD、光电隔离电路相连，CAN总线接口电路与光电隔离电路相连，CAN总线接口电路与外部数据处理服务器相连，供电模块为本装置内的各器件供电。
2.根据权利要求1所述的基于CMOS图像传感器的视频采集装置，其特征在于：还包括FLASH存储器，FLASH存储器与DSP相连。
3.根据权利要求1所述的基于CMOS图像传感器的视频采集装置，其特征在于：还包括同步动态随机存储器SDRAM，同步动态随机存储器SDRAM与DSP相连。
4.根据权利要求1所述的基于CMOS图像传感器的视频采集装置，其特征在于：还包括外部时钟电路，外部时钟电路分别与DSP和CPLD相连。
5.根据权利要求1-4之一所述的基于CMOS图像传感器的视频采集装置，其特征在于：所述的供电模块，采用线性电源芯片，提供IO电压3.3V，内核电压1.2V。
Priority Applications (1)
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| CN 201220010072 CN202435526U (zh) | 2012-01-10 | 2012-01-10 | 一种基于cmos图像传感器的视频采集装置 |
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| CN 201220010072 CN202435526U (zh) | 2012-01-10 | 2012-01-10 | 一种基于cmos图像传感器的视频采集装置 |
Publications (1)
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| CN202435526U true CN202435526U (zh) | 2012-09-12 |
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Family Applications (1)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103079051A (zh) * | 2012-12-19 | 2013-05-01 | 华南理工大学 | 基于bf处理器的嵌入式图像处理系统及方法 |
| CN104113001A (zh) * | 2013-04-19 | 2014-10-22 | 衢州电力局 | 基于图像识别的气体绝缘金属封闭开关设备故障诊断装置 |
| CN113014860A (zh) * | 2019-12-20 | 2021-06-22 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | 摄像机系统 |
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2012
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| CN113014860B (zh) * | 2019-12-20 | 2023-03-14 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | 摄像机系统 |
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