CN2513311Y

CN2513311Y - 数字式监控摄像机

Info

Publication number: CN2513311Y
Application number: CN 01274314
Authority: CN
Inventors: 胡协和
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2002-09-25
Anticipated expiration: 2011-12-17

Abstract

本实用新型涉及摄像机。它包括摄像头、麦克风、三可变镜头和摄像头的云台,在摄像机内还设有音频信号采集电路、图像信号采集电路、视音频压缩电路、中央处理器和控制云台旋转的驱动电路,控制三可变镜头调焦的驱动电路,摄像头输出的模拟视频信号和麦克风输出的模拟音频信号分别经图像信号采集电路和音频信号采集电路转换成数字视频信号和数字音频信号后输入视音频压缩电路,视音频压缩电路的输出端与中央处理器相连,中央处理器上接有与外部计算机相连的TCP/IP接口,并且与控制云台的驱动电路相连,与控制三可变镜头的驱动电路相连。该摄像机使用时不需配置硬件设备,能使所有的摄像图像都在网络上传输,检索方便灵活。

Description

数字式监控摄像机

技术领域

本实用新型涉及摄像机。

背景技术

闭路监控电视系统主要用在工业、交通、商业、金融、楼宇等领域，是现代化管理、监测控制的重要方法之一，它能实时、形象、真实地反映监控对象的状态，人们可以及时获得大量丰富的信息，极大地提高了管理效率和自动化水平。

摄像机是闭路监控电视系统中的重要组成部件之一，目前广泛使用的监控摄像机，主要包括摄像头、麦克风、三可变镜头和摄像头的云台，都采用有线模拟视频信号输出，它存在以下局限性：

1、用有线模拟视频信号输出的摄像机构成闭路电视监控系统，需配置监视器、录像机、视频转换器、画面分割器、矩阵控制器等，设备繁琐，可靠性低，安装维护费用高。

2、有线模拟视频信号的传输对距离十分敏感，当传输距离大于1000米时，信号容易产生衰耗、畸变、群延时，并且易受干扰，使图像质量下降；有线模拟视频信号在经过四画面(九画面)处理后的图像在回放时会出现丢帧现象，影响查询效果。

3、有线模拟视频监控无法联网，只能以点对点的方式监视现场，并且布线工程量极大。

4、有线模拟视频信号的存储会耗费大量存储介质，维护复杂，每天都需要更换录像带。

5、查询困难，想要查找一个画面常需要经过长时间的倒带或者快进才能完成。

此外，如对摄像机的云台进行控制，对镜头、焦距等进行调节，都需增加专门的控制器和信号线，对系统组成带来了许多不便；同时，增加了系统的投资费用、安装强度和维护难度。

发明内容

本实用新型的目的是要彻底改变现有模拟摄像机的诸多弊病，以适应计算机网络的发展，提供使所有的摄像图像都能在网络上传输的数字式监控摄像机。

本实用新型提供的数字网络摄像机，包括摄像头、麦克风、三可变镜头和摄像头的云台，在摄像机内还设有音频信号采集电路、图像信号采集电路、视音频压缩电路、中央处理器和控制云台旋转的驱动电路，控制三可变镜头调焦的驱动电路，摄像头输出的模拟视频信号和麦克风输出的模拟音频信号分别经图像信号采集电路和音频信号采集电路转换成数字视频信号和数字音频信号后输入视音频压缩电路，视音频压缩电路的输出端与中央处理器相连，中央处理器上接有与外部计算机相连的TCP/IP接口，并且与控制云台的驱动电路相连，与控制三可变镜头的驱动电路相连。

工作时，由摄像头获取物体图像，其输出的模拟视频信号，送至图像信号采集电路，经模数转换后，形成符合CCIR601标准的Y/U/V数字视频信号。由麦克风拾得的环境声音信号送至音频信号采集电路，将音频信号进行模数转换为PCM数字音频信号。转换后的视、音频数字信号，均输入视音频压缩电路，经视音频压缩电路硬件压缩芯片对图像、语音信号进行实时同步压缩、打包、复用处理后，输出单一数据码流到中央处理器，通过10M/100M自适应TCP/IP以太网接口电路转发，将数据输送至所需的外部计算机及相关设备，进行监视、存储、处理等。同时，外部计算机发给数字式监控摄像机的有关控制信号，如云台旋转，镜头、焦距调节等，通过TCP/IP接口送至数字式监控摄像机的中央处理器，由该中央处理器负责接收，并根据要求，通过驱动电路，对摄像头的云台，三可变镜头进行调节，完全控制任务。

本实用新型的优点是：

1)数字式监控摄像机送出的是满足TCP/IP以太网传输的数字图像信号，所有的摄像图像都能在网络上传输；

2)不需要专门的监视器和画面分割器，便可在计算机的显示器上监视单画面、四画面、九画面等图像；

3)通过TCP/IP以太网能进行远程监视和网上浏览；

4)网上的多台计算机可同时监视同一画面；

5)不需要硬件录象设备，可将高质量的图像保存在计算机的硬盘上；

6)检索方便灵活，通过计算机键盘操作，就可在显示器上显示相应的监视画面。

附图说明

图1是本实用新型的原理方框图；

图2、图3是本实用新型一种具体电路实例(图2的P1、P2端与图3的P1、P2端对应相连)。

具体实施方式

参照图1，本实用新型的数字式监控摄像机，包括摄像头1、麦克风2、三可变镜头3、摄像头的云台4、音频信号采集电路5、图像信号采集电路6、视音频压缩电路7、中央处理器(CPU)8和控制云台4旋转的驱动电路10，控制三可变镜头3调焦的驱动电路11，摄像头1输出的模拟视频信号和麦克风2输出的模拟音频信号分别经图像信号采集电路6和音频信号采集电路5转换成数字视频信号和数字音频信号输入视音频压缩电路7，视音频压缩电路7的输出端与中央处理器8相连，中央处理器8上接有与外部计算机相连的TCP/IP接口9，并且与控制云台4的驱动电路10相连，与控制三可变镜头3的驱动电路11相连。

为能快速从网络中找到相应的数字式监控摄像机，通常在中央处理器上还接入ICP/IP网址设定12，ICP/IP网址可用8只十六进制拨盘开关。

参照图2、图3具体电路实例，这里，图像信号采集电路6采用CMOS芯片SAA7113，音频信号采集电路5采用PCM3008芯片，视音频压缩电路7由芯片Z1510及K4S161622D组成，中央处理器(CPU)8选用芯片TMS320VC5402。

用于将模拟视频信号转换成YUV数字信号的芯片SAA7113有双通道模拟处理电路，包括信号源选择、抗混叠滤波器、ADC、自动增益控制、失重发生电路、数字多协议解码器(PAL BGHI，PAL M，PAL N，NTSC M和NTSCN)、亮度/对比度/饱和度控制电路和颜色空间矩阵等。它具有四个模拟信号入口，能够将PAL和NTSC信号转化成与CCIR-601兼容的颜色成分。该芯片可由I2C总线控制。SAA7113电路可输入PAL制式或NTSL制式的四路全电视复合视频信号或者两路S-VIDEO信号(亮度Y(t)、色度C(t)分离)或者两路全电视复合视频信号和一路S-VIDEO信号，四路视频信号接在SAA7113的VI11、VI12、VI21、VI22输入引脚。SAA7113输出为符合CCIR601标准的YUV4：2：2(8位)数字视频信号，通过VPO0～VPO7输出引脚与视音频压缩电路的压缩芯片Z1510的VID0～VID7引脚相连。SAA7113的RTS0、RTS1、SDA、SCL、LCC引脚分别与压缩芯片Z1510的VIVS_N、VIHS_N、GPIO3、GPIO2、VICLK引脚相连。

音频信号采集电路PCM3008芯片为总和增量调制编码(Δ-∑)型音频A/D转换器，内部有单端-差分转换电路。麦克风获取的左右声道音频信号分别输入PCM3008的输入引脚VINL、VINR，模拟音频信号的采样速率可由DEM0，DEM1引脚控制。输出16位立体声数字音频信号通过I2S接口，即引脚DOUT、LRCK、SYSCK、BCK与视音频压缩电路的压缩芯片Z1510的ASDI1、AFSYNC1、AMCK1、ASCLK1引脚相连。

输入视音频压缩电路的视音频信号采用MPEG1 Lay II压缩。K4S161622D用于存放经过MPEG1压缩后的图像声音的系统数据流。

芯片Z1510有专门的接口与K4S161622D无缝连接，Z1510的MD0～MD15引脚分别与K4S161622D的DQ0～DQ15引脚相连，为16位数据总线；MA0～MA10引脚分别与K4S161622D的A0～A10引脚相连，为11位地址总线；MCLK、MRAS_N、MCAS_N、MWE_N、MA13引脚分别与K4S161622D的CLK、RAS、CAS、BA引脚相连。Z1510的HAD0～HAD1 5引脚分别与TMS320VC5402的D0～D15引脚联；HWR_N、HRD_N、HINT_N、HALE、RESET_N引脚分别与TMS320VC5402的W/R、/IOSTRB、/INT3、A0、/RS引脚相连。Z1510的引脚HCS_N与可编程器件G16LV8的IO7相连。

中央处理器(CPU)TMS320C5402芯片，指令周期为10ns，运算能力100MIPS。TMS320C5402数据总线宽度为16位，地址总线宽度20位，片内含8k×16bitk可双向访问RAM，片外扩展了512kFlash存储器。其DSP负责系统各部分电路的协调，包括对可编程芯片GL16V8的初始化，读取经过MPEG-1压缩芯片Z1510完成的视音频系统数据流，并将其打包，完成TCP/IP网络协议部分工作。网络部分的IP地址的硬件设定是通过DSP读取GPIO口连接的8只16进制拨盘开关来完成。

TMS320VC5402的/IS、A15、/RS、A14、A13引脚分别与可编程芯片G16LV8的IN1～IN5引脚相连，TMS320VC5402的HD0～HD3引脚分别与复位电路25043的SO、SI、SCK、CS引脚相连，25043的RESET分别与TMS320VC5402的/RS和Z1510的RESET_N相连。TMS320VC5402与异步串行接口电路MAX232相连，构成一个标准串行接口，与E2PROM电路AT29LV040相连，构成一个32KW的程序存储器，与10/100M以太网控制芯片AX88796相连，构成10/100M自适应的计算机以太网。TMS320VC5402的D0～D15引脚分别与AX88796的SD0～SD15引脚相连，A0～A8引脚分别与AX88796的SA1～SA9引脚相连。

AX88796的TPO+、TPO-、TPI+、TPI-引脚分别与接口电路16ST8515的TD+、TD-、RD+、RD-引脚相连。IP地址设定电路93LC46与AX88796相连，用来设定IP地址。AX88796的PD0～PD5引脚分别与由功放三极管、继电器等构成的驱动电路的输入端相连，驱动并控制云台和三可变镜头动作。

Claims

1.数字式监控摄像机，包括摄像头[1]、麦克风[2]、三可变镜头[3]和摄像头的云台[4]，其特征是在摄像机内还设有音频信号采集电路[5]、图像信号采集电路[6]、视音频压缩电路[7]、中央处理器[8]和控制云台[4]旋转的驱动电路[10]，控制三可变镜头[3]调焦的驱动电路[11]，摄像头[1]输出的模拟视频信号和麦克风[2]输出的模拟音频信号分别经图像信号采集电路[6]和音频信号采集电路[5]转换成数字视频信号和数字音频信号输入视音频压缩电路[7]，视音频压缩电路[7]的输出端与中央处理器[8]相连，中央处理器[8]上接有与外部计算机相连的TCP/IP接口[9]，并且与控制云台[4]的驱动电路[10]相连，与控制三可变镜头[3]的驱动电路[11]相连。

2.按权利要求1所述的数字式监控摄像机，其特征是在中央处理器[8]上接有ICP/IP网址设定[12]。

3.按权利要求1所述的数字式监控摄像机，其特征是所说的视音频压缩电路[7]是由芯片Z1510及K4S161622D组成。

4.按权利要求1所述的数字式监控摄像机，其特征是所说的音频信号采集电路[5]是PCM3008芯片。

5.按权利要求1所述的数字式监控摄像机，其特征是所说的图像信号采集电路[6]是CMOS芯片SAA7113。

6.按权利要求1所述的数字式监控摄像机，其特征是所说的中央处理器[8]是芯片TMS320VC5402。