CN210093340U

CN210093340U - 一种联动的摄像机组

Info

Publication number: CN210093340U
Application number: CN201921140721.7U
Authority: CN
Inventors: 李拥军; 羊坤; 谢嵘
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2020-02-18
Anticipated expiration: 2029-07-19

Abstract

本实用新型公开了一种联动的摄像机组，包括多个摄像机，每个摄像机包括DSP处理器、ARM处理器、以太网控制器和摄像设备；摄像设备包括依次连接图像传感器、模拟信号处理芯片及锁存器；DSP处理器分别与ARM处理器和锁存器连接，DSP处理器还分别与手机和计算机连接；ARM处理器与以太网控制器连接；以太网控制器采用CS8900A芯片；太网控制器与外部网络连接；不同摄像机通过太网控制器信号连接；DSP处理器采用TMS320C6000处理器。实用新型监控图像可上传手机和/或计算机，对摄像机数量没有严格限制，处理迅速，摄像机能与附近的摄像机进行联网，共同完成监视任务。

Description

一种联动的摄像机组

技术领域

本实用新型涉及一种摄像机，特别是涉及一种联动的摄像机组，属于视频监控技术领域。

背景技术

视频监控业务具有悠久的历史，广泛应用于安防领域。近年来，随着数字图像处理技术和数字电路技术的飞速发展，图像信号的数字化和处理变得比较普遍，利用数字图像处理技术进行动态监测和现场监控都已成为现实。视频监控系统以其直观、方便、信息内容丰富而被广泛应用于金融系统、交通系统、公安系统、教育系统和医疗系统等众多领域。传统的视频监控技术已不再适应时代发展的需要，而以计算机、网络通信技为基础，以智能图像分析为特色的网络视频监控系统逐渐成为监控领域的发展方向。

网络摄像机由网络编码模块和模拟摄像机组合而成。网络编码模块将模拟摄像机采集到的模拟视频信号编码压缩成数字信号，从而可以直接接入网络交换及路由设备。网络摄像机内置一个嵌入式芯片，采用嵌入式实时操作系统。网络摄像机是传统摄像机与网络视频技术相结合的新一代产品。摄像机传送来的视频信号数字化后由高效压缩芯片压缩，通过网络总线传送到Web服务器。网络上用户可以直接用浏览器观看Web服务器上的摄像机图像，授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作或对系统配置进行操作。网络摄像机能更简单的实现监控特别是远程监控、更简单的施工和维护、更好的支持音频、更好的支持报警联动、更灵活的录像存储、更丰富的产品选择、更高清的视频效果和更完美的监控管理。

现在使用的视频监视系统多采用摄像头多点布置，监控平台集中控制的格局。这种方式对平台的依赖性很大，在无人监控的情况下系统的智能性很小，可能错过一些关键的监控。由于硬件条件限制，系统无法全时监控整个全局，必须依赖于调整摄像头的方位才能实现对移动物体的跟踪监视。网络化后，由有人坚守向无人坚守转变的智能化是将来的发展方向。目前还没有哪个系统能很好的做到无人自动跟踪监视，随着电子信息技术的发展，实现智能的无人坚守变得越来越现实，该摄像机将能解决该问题。

中国发明专利申请2014103224907公开了一种无人监守联动跟踪的网络摄像方法及装置，该装置由两个以上的联动摄像机、路由器和服务器通过以太网组网形成，联动摄像机又包括顺序信号连接的图像传感器、模拟数据转换芯片、缓冲器、DSP处理器、ARM处理器和网络接口芯片。该申请利用每个联动摄像机进行采集信号处理和图像智能分析，并以接力方式实现多个摄像机间的联动监控，确保了监控过程自动、智能进行，提高了网络数据传送质量，降低了网络数据传送量和存储量，自动化程度高，监控效果好，设备成本低、覆盖范围广，适合各种环境下的无人监守自动跟踪和监控。但是该申请需要设置统一的服务器，受服务器的处理能力限制，该申请严重约束了无人监守联动跟踪的网络摄像装置的容量，而且该装置没有将手机与计算机联网，应用能力受到严重的影响。

实用新型内容

为了解决现监视系统对平台依赖性高和需有人坚守，以及应用范围受限的缺陷，本实用新型监控图像可上传手机和/或计算机，对摄像机数量没有严格限制，处理迅速。

本实用新型目的通过下述技术方案实现：

一种联动的摄像机组，包括多个摄像机，每个摄像机包括DSP处理器、ARM处理器、以太网控制器和摄像设备；摄像设备包括依次连接图像传感器、模拟信号处理芯片及锁存器；DSP处理器分别与ARM处理器和锁存器连接，DSP处理器还分别与手机和计算机连接；ARM处理器与以太网控制器连接；以太网控制器采用CS8900A芯片；太网控制器与外部网络连接；不同摄像机通过太网控制器信号连接；DSP处理器采用TMS320C6000处理器。

为进一步实现本实用新型目的，优选地，所述的图像传感器选用CCD图像传感器，所述的模拟信号处理芯片选用XRD98L23型芯片；所述的锁存器选用SN74HC244型锁存器。

优选地，TMS320C6000处理器通过USB接口芯片与计算机连接。

优选地，TMS320C6000处理器通过USB接口芯片、网络或蓝牙与手机连接。

优选地，所述的USB接口芯片采用CY7C68013-56芯片。

优选地，TMS320C6000处理器设有EMIF接口、HPI接口和JTAG接口。

优选地，所述的DSP处理器还通过EMIF接口分别与SDRAM存储器和FLASH存储器连接。

优选地，所述的ARM处理器采用MC68MH360处理器。

相对于现有技术，本实用新型具有如下优点：

1)本实用新型ARM处理器存储了相关目标的位置和任务信息，DSP处理器将处理结果通过PHI接口传送给ARM处理器，ARM处理器收到信息后，将结合定制的策略进一步的智能处理信息，充分DSP处理器已拥有强大的数据处理能力，实现智能识别。

2)本实用新型摄像机组通过DSP处理器识别出移动物的方位，ARM处理器控制外设并把相关的信息及时通知附近节点，附近节点根据收到的信息调整自己的参数，实现了对移动物体的全程跟踪监视。

3)本实用新型实现了在无人监守的情况下，DSP处理器智能识别图像信息，并将相关信息传递给ARM处理器，多个处理器联合工作实现对某事物进行不间断地跟踪，是对现有摄像机功能的一项突破。

附图说明

图1是本实用新型一种联动的摄像机组的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1所示，一种联动的摄像机组，包括多个摄像机，每个摄像机包括DSP处理器1、ARM处理器2、以太网控制器3和摄像设备4；摄像设备4包括依次连接图像传感器、模拟信号处理芯片及锁存器；DSP处理器1分别与ARM处理器2和锁存器连接，DSP处理器1还分别与手机5和计算机6连接；ARM处理器2与以太网控制器3连接；以太网控制器3采用CS8900A芯片；太网控制器3与外部网络连接；不同摄像机通过太网控制器3信号连接。

DSP处理器1采用TI公司的TMS320C6000处理器。

TMS320C6000处理器通过USB接口芯片与计算机6连接；TMS320C6000处理器通过USB接口芯片、网络或蓝牙与手机连接。

所述的图像传感器优选用CCD图像传感器，所述的模拟信号处理芯片优选用XRD98L23型芯片；所述的锁存器优选用SN74HC244型锁存器。本实用新型CCD图像传感器具有体积小、重量轻、功耗小、寿命长、灵敏度高、动态范围大等一系列优点，能适应复杂的环境。摄像头采集视频数据后，将模拟数据送到XRD98L23型芯片，该芯片将数据转换成并行数据经SN74HC244型锁存器后传送到DSP处理器1。图像传感器的时钟信号由DSP处理器1提供，其中SP时钟信号与XRD98L23型芯片的SYNCH、CLAMP相连。图像传感器采集的模拟信号输出至XRD98L23的RED脚，XRD98L23对该模拟信号进行模数转换，通过数据输出脚输出数字信号至锁存器。数据经锁存器SN74H244缓冲后送入DSP处理器EMIF接口的ED0—ED7。锁存器SN74H244芯片的使能信号由DSP处理器提供，CE0和SDCAS经过与门后连接到芯片的OE1和OE2脚。

DSP处理器1采用TI公司的TMS320C6000处理器，该系列处理器具有强大的数据处理能力，能智能识别视频信息。在采集视频信息时，使用了该处理器上的EMIF接口，该接口有32位数据；TMS320C6000处理器具有较好的外设扩展能力，TMS320C6000处理器通过USB接口芯片与计算机6建立通信。USB接口芯片采用CY7C68013-56芯片，该接口芯片为16位数据总线，数据总线与DSP处理器的低16位数据总线相连，输出符合USB标准的串行信号。该DSP处理器1内嵌增强型8051处理器，使用片内RAM作为数据/程序存储器，使程序执行速度更快，同外部器件的连接也更加简单。连接采用异步读写方式，该方式下该DSP处理器1可以像读写普通FIFO一样对CY7C68013内部的多层缓冲进行读写。处理器还可通过USB接口芯片、网络或蓝牙与手机连接，将联动的摄像机组采取的图像传送到用户手机上，极大方便用户使用。

FLAGA、FLAGB、FLAGC是CY7C68013-56芯片内部FIFO的状态标志，该DSP处理器1通用IO口CLKSO、DRO、FSRO来获得FIFO的状态信息。DSP对CY7C68013内部FIFO的选择以及数据包的提交也是通过通用IO口来实现。该DSP处理器1的EMIF接口的CE2空间对CY7C68013进行读写操作，DSP通过USB向计算机发送数据时，首先查看空、半满和满这三个状态信号，然后向USB写入适当大小的数据，以保证数据不会溢出；当计算机通过USB向DSP发送命令字时，USB通过中断方式连接至EINT5通知DSP读取命令字。该摄像机通过USB接口连接至计算机，配合相应的驱动程序可以在计算机上显示监视的画面。

TMS320C6000处理器是该摄像机的数据处理核心，主要设有EMIF接口、HPI接口以及JTAG接口。EMIF接口是DSP与外部存储器件的接口，该接口具有很强的外设连接能力，在此主要用于采集数据、扩展内存和实现USB接口等方面。HPI接口是DSP处理器与ARM处理器连接的接口，该DSP处理器中是一个16位的并行端口，可以实现并行高速的数据传送，在此用于与ARM处理器相连。JTAG接口(Joint Test Action Group，仿真测试引脚接口)用于连接最小系统板和仿真器，实现仿真器对DSP的访问以及程序的烧写。

DSP处理器1还通过EMIF接口分别与SDRAM存储器和FLASH存储器连接。采用两片16位的SDRAM并联构建32位的SDRAM存储器系统，满足DSP处理器各种相对脚复杂的算法的运行要求。优选地，SDRAM芯片采用MT48LC16M16A2BG，其中一片为高16位连接DSP的ED16—ED31，另一片为低16位连接DSP的ED0—ED15。SDRAM芯片的A0-A12连接至DSP的EA2-EA14，BA0、BA1分别连接至EA15、EA16。CLK脚连接到DSP的ECLKO，CS脚连接到DSP的CE1脚，WE脚连接到DSP的WE1脚，CAS、RAS分别连接到DSP的SDCAS、SDRAS。低16位的LDQM、UDQM连接到DSP的BE1和EB0，高16位的LDQM、UDQM连接到DSP的BE3和EB2。扩展FLASH存储器采用芯片M28F102，该芯片为16为数据总线，与DSP处理器的低16位数据相连，地址A0-A15与DSP的EA1-EA16相连，WE与DSP的CE1连接，CE脚连接DSP的通用IO脚CE3，OE连接DSP的SDRAS。

DSP处理器1的TMS、TDO、TDI、TCK、TRST直接连出到JTAG插座，以供调试和烧写数据。

TMS320C6000通过主机HPI接口与ARM处理器2相连，可以将数据传送给ARM处理器。TMS320C6000的HPI接口是16位的并行接口，与ARM处理器的D16-D31位相连。该接口具有独立的数据、地址线，DSP处理器的地址锁存脚HAS无需使用而直接接高电平，HCNTL0、HCNTL1接ARM处理器的A2、A3脚，用以实现对HPI接口所有存储器的访问。16位并行数据用不上A0脚，ARM处理器的A1脚接HPI接口的HHWIL脚，用于选择传递是上半字或下半字。两处理器之间的通信采用共同寻址方式，在该方式下主机和DSP处理器都能访问HPI寄存器，HPI接口HDS1、HDS2不使用而直接接高电平。ARM处理器2根据TMS320C6000传送来的数据，控制外设及网络、将相关信息发送给周围摄像机。由ARM处理器2掌管该接口的控制权，为整个系统的主机，主机通过HPI接口直接访问DSP处理器内的存储空间，DSP处理器在映射空间写要传输的数据。

ARM处理器2采用摩托罗拉公司的MC68MH360处理器，该处理器能很好地与TMS320C6711通信，并有很好的外设控制功能。HPI接口为16位的并行接口，MC68MH360的数据总线为32位，在此连接中用高16位与HPI接口相连。ARM处理器2的CS7与DSP处理器1的HCS相连，此接连用于ARM处理器2选择HPI接口，把DSP处理器当成外设访问。ARM处理器的CONFIG[2:0]＝“101”，在该处理器中代表使用16位数据传输。DSP处理器的HRDY信号跟ARM处理器2的CS7相与后连接DSACK1，作为握手信号。DSP处理器1的HINT与ARM处理器的IRQ3相连，DSP处理器作为一个外设跟ARM处理器通信，以中断方式和主机通信。

本实用新型联动的摄像机组的电源为+5V直流电源。DSP处理器的电源管理芯片采用TPS70248，该芯片由+5V电源供电，输出两路+3.3V电源分别供数字电源和模拟电源。此外该芯片还提供到DSP处理器的复位信号，在电源准备好后向DSP处理器发送一复位信号初始化系统。同时提供外接按钮，按钮按下时，MR1输入一低电平，18脚产生一复位信号至DSP处理器。

MC68MH360处理器对从DSP处理器提取的数据进一步处理，并做出相应控制。ARM处理器作为控制核心，不仅能控制该摄像机的工作，还存储了附近节点的相关地理信息。ARM处理器主要控制两个外设，一个是HPI接口的DSP处理器，另一个是以太网控制器3。

以太网控制器3采用CS8900A芯片，该芯片集成了链路层和物理层电路，可以直接通过总线与ARM处理器2连接实现网络功能。CS8900A芯片的数据总线为16位，直接与ARM处理器的低16为数据线相连。地址线A0接地，其它的引脚分别与ARM对应引脚相连。该控制器的IOR、IOW由ARM处理器的R/W信号和CS0片选信号共同控制。该控制器的INTRQ连接IRQ3，实现终端传输。RXD-、RXD+、TXD-、TXD+通过隔离器后接RJ45插座，通过该接口与其它摄像机通信。

该摄像机在硬件上保证了视频信号的采集、两处理器之间的通信以及以太网的连接。通过软件可以实现对采集视频信号的智能识别、智能控制。DSP的软件可以实现对视频信号的智能识别，并把相关信息传送给ARM处理器。ARM的软件记录临近节点的地理位置信息，从DSP分析结果中将有用信息传送给临近节点。

本实用新型TMS320C6000通过ED0-ED7采集经过模数转换、并经锁存器后的数据，实现对原始视频信息的采集，采用高性能数据处理芯片TMS320C6000，TMS320C6000中的图像处理程序对采集到的原始信息进行分析处理，并将分析结果通过HPI接口传送给ARM处理器，ARM处理器根据TMS320C6000传送来的数据，控制外设及网络、将相关信息发送给周围摄像机；本实用新型能独立的完成视频信号处理、对视频进行智能分析，然后调整监视区域。

各摄像机通过ARM处理器MC68MH360控制网络控制器CS8900A与附近节点联网，CS8900A将主机的并行信号转换成RJ45接口数据输出。CS8900A的D0-D15直接与主机的D0-D15相连，A1-A19与主机的A1-A19相连，CS8900A的A0接地，主机的A0连接至CS8900A的SBHE，用于选择高低字节。使用主机的CS0作为网络控制器的片选信号，通过与门连接IOR/IOW，CS8900A的INTRQ连接主机的IRQ5做外部中断信号。

在移动物离开该监视区进入附近区域后，附近节点能及时监视，做到对移动物的跟踪监视。该摄像机的智能识别依赖于DSP处理器，DSP处理器采用德克萨斯仪器公司的TMS320C6000系列，该系列处理器能对数据进行高速的处理，同时还具有与其它处理器通信的主机接口(HPI)。该摄像机的联网控制采用摩托罗拉公司的MC68MH360处理器，该处理器能通过主机接口从TMS320C6000处理器中提取数据，实现无缝连接。MC68MH360处理器外接网络控制器CS8900A，通过CS8900A实现各摄像机之间的联网。

Claims

1.一种联动的摄像机组，包括多个摄像机，每个摄像机包括DSP处理器、ARM处理器、以太网控制器和摄像设备；其特征在于，摄像设备包括依次连接图像传感器、模拟信号处理芯片及锁存器；DSP处理器分别与ARM处理器和锁存器连接，DSP处理器还分别与手机和计算机连接；ARM处理器与以太网控制器连接；以太网控制器采用CS8900A芯片；太网控制器与外部网络连接；不同摄像机通过太网控制器信号连接；DSP处理器采用TMS320C6000处理器。

2.根据权利要求1所述的联动的摄像机组，其特征在于，所述的图像传感器选用CCD图像传感器，所述的模拟信号处理芯片选用XRD98L23型芯片；所述的锁存器选用SN74HC244型锁存器。

3.根据权利要求1所述的联动的摄像机组，其特征在于，TMS320C6000处理器通过USB接口芯片与计算机连接。

4.根据权利要求1所述的联动的摄像机组，其特征在于，TMS320C6000处理器通过USB接口芯片、网络或蓝牙与手机连接。

5.根据权利要求3或4所述的联动的摄像机组，其特征在于，所述的USB接口芯片采用CY7C68013-56芯片。

6.根据权利要求1所述的联动的摄像机组，其特征在于，TMS320C6000处理器设有EMIF接口、HPI接口和JTAG接口。

7.根据权利要求6所述的联动的摄像机组，其特征在于，所述的DSP处理器还通过EMIF接口分别与SDRAM存储器和FLASH存储器连接。

8.根据权利要求1所述的联动的摄像机组，其特征在于，所述的ARM处理器采用MC68MH360处理器。