CN202503603U - 网络监控摄像机和监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及网络监控摄像机和监控系统，摄像机包括控制模块以及分别与控制模块连接的摄像模块、图像处理模块和通信模块。摄像模块包括光学镜头和模数转换模块；图像处理模块包括图像预处理模块、图像编码模块和图像智能分析模块，摄像模块通过模数转换模块与图像预处理模块连接，图像预处理模块又分别与图像编码模块和图像智能分析模块连接；通信模块与图像编码模块和图像智能分析模块分别连接，其包括第一通信子模块和第二通信子模块，第一通信子模块为光模块，第二通信子模块包括处理芯片和设置在所述处理芯片上的多个I/O接口。本实用新型的摄像机不仅具有智能处理功能，而且节省了图像编解码计算时间，提高了实时性。

Description

网络监控摄像机和监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种安防监控系统设备领域，具体地说，是涉及一种网络监控摄像机和监控系统。

背景技术

近年来，随着科技水平的提高以及安防行业的发展，监控系统已经从第一代的模拟监控和第二代的数字监控，演变成今天的第三代监控技术-网络化监控。监控技术的核心技术之一摄像机技术也取得了重大的进步，从标清图像发展到现在的高清图像，成为我国安防行业普遍关注的热点。

目前，我国安防行业大多采用第一代的模拟摄像机，其输出信号格式是CVBS格式，最大分辨率D1，最高理论画质仅有40万像素，实际分辨率仅有30万像素水平，无法满足安防行业对图像质量的要求。并且，模拟视频信号传输存在两个问题：

第一，模拟信号在传输过程中损耗大。随着传输距离的增加，信噪比急剧增加，图像质量迅速下降，并且在传输过程中引入了大量噪声，视频误码率会成倍上升。未经过处理的原始模拟图像信号其数据量大，占用大量网络带宽，并且图像存储所需磁盘空间巨大。

第二，安全性差。CVBS信号格式是一个开放的标准，视频信息在信道上传输时，没有任何加密措施和认证机制。只要知道视频电缆的位置，任何人都可以截获视频信号，也就是说模拟图像传输无法保证信息的安全性。

由于模拟摄像机在使用中存在以上弊端，数字化的高清摄像机已成为业界普遍关注的焦点。与模拟摄像机相比，数字高清摄像机有以下优势：

首先，由图像传感器(光学镜头和CMOS传感器)获得的数字图像直接经图像处理模块(DSP或FPGA)按照相应的国际标准(H.264和MJPEG)进行视频压缩编码形成高清数字图像，并将压缩后的图像经通信信道传输，通信信道编码保证了远距离传输无损失和易恢复。

其次，高清图像清晰度高、细节突出，既能给监控者提供全景图像信息，又能提供目标的细节信息。同时，对数字图像内容分析、特征分析、目标识别和搜索等更加容易，可以满足各种业务智能处理算法对图像高分辨率的要求。

再次，数字化的视频信号易于进行加密处理，提高了传输的安全性，可以有效地防范非法用户窃取和篡改信息，符合安防监控领域的应用要求。

但数字摄像机也有其应用时也有非常大的局限性，具体体现在：

第一，数字摄像机大都要经过IP化后通过网络传输。无论是在摄像机内部进行IP化(即IP摄像机，IPC)，还是通过数字视频接口后接入到视频编码器，再输出压缩图像，都在传输信道两端避免不了编码和解码的过程，编解码势必导致额外的计算开销，造成图像延迟。

第二，当前的智能处理大都在后端，即在图像监控中心的服务器上进行，当数百路图像同时传到监控中心后，同时对数百路图像进行智能分析势必造成服务器不堪重负。

实用新型内容

本实用新型的所要解决的技术问题是，针对现有网络监控摄像机存在的不足，提供一种能在摄像机内部进行智能处理，以降低监控系统后台计算的复杂度的网络监控摄像机。

为了解决上述技术问题，本实用新型的网络监控摄像机，包括控制模块、摄像模块、图像处理模块和通信模块。摄像模块与控制模块连接，包括光学镜头和模数转换模块；图像处理模块与控制模块连接，其包括图像预处理模块、图像编码模块和图像智能分析模块，摄像模块通过模数转换模块与图像预处理模块连接，图像预处理模块又分别与图像编码模块和图像智能分析模块连接；通信模块与控制模块、图像编码模块和图像智能分析模块分别连接，其包括第一通信子模块和第二通信子模块，第一通信子模块为光模块，第二通信子模块包括处理芯片和设置在处理芯片上的多个I/O接口。

上述的网络监控摄像机，其中，所述摄像模块安装在一壳体上，所述控制模块、所述图像处理模块和所述通信模块集成在所述壳体内的电路板上。

上述的网络监控摄像机，其中，所述图像预处理模块为一可编程逻辑器件。

上述的网络监控摄像机，其中，所述图像编码模块为一数字信号处理器。

上述的网络监控摄像机，其中，所述图像智能分析模块为另一数字信号处理器。

上述的网络监控摄像机，其中，所述多个I/O接口至少包括有RJ45接口、3G接口和RS485接口。

上述的网络监控摄像机，其中，所述壳体内部设置有一与所述壳体固定连接的支撑架，所述电路板包括分别与所述支撑架固定连接的第一电路板、第二电路板、第三电路板和第四电路板.

上述的网络监控摄像机，其中，所述第一电路板上设置向所述摄像模块、所述图像处理模块、所述通信模块以及所述控制模块供电的电源；所述第一通信子模块集成在所述第二电路板上；所述图像编码模块、所述图像智能分析模块以及所述控制模块集成在所述第三电路板上；所述图像预处理模块和所述第二通信子模块集成在所述第四电路板上。

上述的网络监控摄像机，其中，所述壳体包括本体、前壳和后壳，所述前壳和所述后壳分别位于所述本体的前端和后端，所述摄像模块设置在所述前壳上，所述控制模块、所述图像处理模块和所述通信模块设置在所述本体内，所述后壳上具有与多个I/O接口分别对应的开孔。

进一步地，本实用新型还提供一种包括上述网络监控摄像机的监控系统。

本实用新型的有益功效在于，通过包括图像预处理模块、图像编码模块和图像智能分析模块的图像处理模块的设置，以及结合包括光模块的通信模块的设置，使得摄像机不仅具有智能处理功能，而且节省了图像编解码计算时间，提高了实时性。

监控系统在采用本实用新型的网络监控摄像机后，智能处理功能在监控系统前端进行，降低了系统后台计算的复杂度。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为本实用新型的网络监控摄像机的结构原理框图；

图2为本实用新型的网络监控摄像机的内部结构示意图；

图3为图2的左视图。

其中，附图标记

10-控制模块

20-摄像模块

21-光学镜头

22-CMOS传感器

30-图像处理模块

31-图像预处理模块

32-图像编码模块

33-图像智能分析模块

40-通信模块

41-第一通信子模块

42-第二通信子模块

50-壳体

51-本体

52-前壳

53-后壳

60-支撑架

70-电路板

71-第一电路板

72-第二电路板

73-第三电路板

74-第四电路板

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本实用新型的目的、方案及功效，但并非作为本实用新型所附权利要求保护范围的限制。

参阅图1至图3，本实用新型的网络监控摄像机，包括控制模块10、摄像模块20、图像处理模块30和通信模块40。

摄像模块10与控制模块20连接，包括光学镜头21和模数转换模块22。较佳地，模数转换模块22采用CMOS传感器。本实施例中采用的CMOS传感器为Altasens A3372，光线通过摄像模块10的光学镜头21传送至CMOS传感器的感光面上，CMOS传感器将输入的光线转变为电荷，通过本身的模数转换器转化成数字信号。CMOS传感器的分辨率能达到1920×1080，逐行采集，在1920×1080分辨率情况下每秒可采集25帧、30帧、50帧以及60帧。转化后的数字信号(YCbCr/4:2:2/4:4:4)经LVDS数据线传输给图像处理模块30中的图像预处理模块31；同时，转化前的模拟图像YPbPr模拟信号可直接输出。

图像处理模块20与控制模块10连接，其包括图像预处理模块31、图像编码模块32和图像智能分析模块33。图像预处理模块31负责将经模数转换模块22传送来的图像信号(YCbCr/4:2:2/4:4:4)分成两路分别接入到图像编码模块32和图像智能分析模块33。图像编码模块32将原始视频图像(YCbCr/4:2:2/4:4:4)，按H.264、M-JPEG压缩，并将压缩后的图像接入通信模块40。图像智能分析模块33对图像进行可选择的智能处理功能。本实施例中，图像预处理模块31为一可编程逻辑器件，具体而言，其可采用型号为Altra CycloneIV的FPGA；图像编码模块32为数字信号处理器，具体而言，其可采用型号为TI DM 8168的DSP；图像智能分析模块33为数字信号处理器，具体而言，其可采用型号为TI DM 6437的DSP，基于DSP的软件下载功能，图像智能分析模块33可根据用户需要定制智能分析功能，举例而言，若用户想要禁区检测功能(即，发现出现在划定区域的人员、动物或车辆，返回禁区报警事件，并给出报警目标的坐标信息)，可通过下载对应的软件于DSP来实现。

通信模块40与控制模块10、图像预处理模块31、图像编码模块32和图像智能分析模块32分别连接，其包括第一通信子模块41和第二通信子模块42，该第一通信子模块41可为常用的光模块，以便进行光通信，在实际使用中，可将图像预处理模块31与第一通信子模块41连接；第二通信子模块42包括处理芯片和设置在处理芯片上的多个I/O接口，举例而言，该处理芯片可为VB2000，多个I/O接口中可包括RJ45接口、3G接口、MIC接口和RS485接口。上述的光模块用于将从图像预处理模块31传来的非压缩图像(YCbCr/4:2:2/4:4:4)，来自于经图像编码模块32编码后的压缩图像(H.264、M-JPEG压缩)调制成光信号，通过一根LC光纤接口传输，非压缩的原始图像调制到1550nm的光载波上传输，压缩图像调制到1490nm的光载波上传输，当然，还可以将语音数据、RS485、IO等信号调制到1310的光载波上传输。

为了使网络监控摄像机的结构紧凑、体积小，可将摄像模块20安装在壳体50上，控制模块10、图像处理模块30和通信模块40集成在壳体50内的电路板70上。结合参阅图2和图3，壳体50包括本体51、前壳52和后壳53，前壳52和后壳53分别位于本体51的前端和后端，摄像模块20设置在前壳52上，控制模块10、图像处理模块30和通信模块40设置在本体51内，且后壳53上具有与多个I/O接口分别对应的开孔。具体而言，本体51内部设置有一与本体51、前壳52固定连接的支撑架60，电路板70包括分别与支撑架60固定连接的第一电路板71、第二电路板72、第三电路板73和第四电路板74，第一电路板71上设置向摄像模块20、图像处理模块30、通信模块40以及控制模块10供电的电源(电源于图中未示出)；第一通信子模块41集成在第二电路板72上；图像编码模块32、图像智能分析模块33以及控制模块10集成在第三电路板73上；图像预处理模块31和第二通信子模块42集成在第四电路板74上。

在实际使用中，可将第二通信子模块42与第一通信子模块41，以使所有数据都通过光模块的光纤接口进行传输，需要注意的是，当将语音数据、RS485、IO等信号通过光纤接口进行传输时，需要将上述信号调制到1310的光载波上传输。

本实用新型既具备一般网络摄像机(IPC)的功能，同时又解决了一般IPC的不足，体现在：

首先，强实时性。支持1080P25/30/50/60Hz全高清实时无损原始视频流和音、视频编码压缩后的双码流同时传输。通过嵌入式的光波分复用模块(即第一通信子模块)并结合一根单模单芯光纤，即可将图像、数据和控制信号调制到三种光波上传输，节省图像编解码计算时间，提高了实时性。

其次，前端智能处理。该摄像机可以通过嵌入式的图像智能分析模块，将智能处理功能在视频监控系统前端进行，降低了系统后台计算的复杂度。并且通过DSP的软件下载功能可根据用户需要定制智能分析功能。

第三，多码流。本实用新型嵌入了视频编码功能，包括H.264编码和MJPEG编码，嵌入的TCP/IP协议及网络功能。

第四，通过对摄像模块的CMOS传感器的选型，能实现全高清视频图像(1920×1080P)的实时采集(25/30/50/60fps)，实现自动聚焦、自动对焦功能。

综上可以看出，本实用新型的网络监控摄像机可谓是一种智能全高清网络监控摄像机。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种网络监控摄像机，其特征在于，包括：

控制模块；

摄像模块，与所述控制模块连接，包括光学镜头和模数转换模块；

图像处理模块，与所述控制模块连接，其包括图像预处理模块、图像编码模块和图像智能分析模块，所述摄像模块通过所述模数转换模块与所述图像预处理模块连接，所述图像预处理模块又分别与所述图像编码模块和所述图像智能分析模块连接；以及

通信模块，与所述控制模块、所述图像编码模块和所述图像智能分析模块分别连接，其包括第一通信子模块和第二通信子模块，所述第一通信子模块为光模块，所述第二通信子模块包括处理芯片和设置在所述处理芯片上的多个I/O接口。

2.根据权利要求1所述的网络监控摄像机，其特征在于，所述摄像模块安装在一壳体上，所述控制模块、所述图像处理模块和所述通信模块集成在所述壳体内的电路板上。

3.根据权利要求2所述的网络监控摄像机，其特征在于，所述图像预处理模块为一可编程逻辑器件。

4.根据权利要求3所述的网络监控摄像机，其特征在于，所述图像编码模块为一数字信号处理器。

5.根据权利要求4所述的网络监控摄像机，其特征在于，所述图像智能分析模块为另一数字信号处理器。

6.根据权利要求5所述的网络监控摄像机，其特征在于，所述多个I/O接口至少包括有RJ45接口、3G接口和RS485接口。

7.根据权利要求2-6中任意一项所述的网络监控摄像机，其特征在于，所述壳体内部设置有一与所述壳体固定连接的支撑架，所述电路板包括分别与所述支撑架固定连接的第一电路板、第二电路板、第三电路板和第四电路板。

8.根据权利要求7所述的网络监控摄像机，其特征在于，所述第一电路板上设置向所述摄像模块、所述图像处理模块、所述通信模块以及所述控制模块供电的电源；所述第一通信子模块集成在所述第二电路板上；所述图像编码模块、所述图像智能分析模块以及所述控制模块集成在所述第三电路板上；所述图像预处理模块和所述第二通信子模块集成在所述第四电路板上。

9.根据权利要求2-6中任意一项所述的网络监控摄像机，其特征在于，所述壳体包括本体、前壳和后壳，所述前壳和所述后壳分别位于所述本体的前端和后端，所述摄像模块设置在所述前壳上，所述控制模块、所述图像处理模块和所述通信模块设置在所述本体内，所述后壳上具有与多个I/O接口分别对应的开孔。

10.一种监控系统，包括权利要求1-9中任何一项所述的网络监控摄像机。

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