專利名稱：一種嵌入式的ccd高清智能網(wǎng)絡攝像系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于信息技術領域，涉及一種嵌入式的CCD高清智能網(wǎng)絡攝像系統(tǒng)， 采用最先進的嵌入式數(shù)字電路設計模式，集圖像采集、壓縮、保存、特定內(nèi)容識別、傳輸、必 要時的控制技術為一體。
背景技術：
進入21世紀，恐怖主義襲擊和破壞無論在范圍、規(guī)模、頻率，還是在技術、手段、危 害性等方面，達到了嚴重的程度，并有繼續(xù)擴大的趨勢，隨著社會的不斷進步和經(jīng)濟建設的 發(fā)展，各種社會矛盾導致的惡性突發(fā)事件也日趨增多，且具有廣泛性、長期性、復雜性，事先 征兆少、難以預測和突發(fā)性的特征。視頻監(jiān)控作為安防系統(tǒng)重要組成部分，以其直觀、方便、 信息內(nèi)容豐富而廣泛應用于許多場合。近年來，隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展特別是網(wǎng)絡帶寬、 計算機處理能力和存儲容量的迅速提高以及各種實用視頻信息處理技術的出現(xiàn)，視頻監(jiān)控 技術也有長足的發(fā)展，視頻監(jiān)控進入了全數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的時代，日益受到重視和 關注。
目前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要依靠監(jiān)控人員進行人工監(jiān)控，由于監(jiān)控系統(tǒng)匯集了大量
的視頻，存在人員易疲勞、很難實時監(jiān)控每路視頻、報警精確度差、誤報和漏報現(xiàn)象多、報警
響應時間長、錄像數(shù)據(jù)分析困難等弊端。希望視頻監(jiān)控系統(tǒng)能像眼睛一樣時刻保持警戒，但
目前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)很難做到這一點，即便是有人盯著屏幕，也很難保證這一點，權威的數(shù)
據(jù)顯示，人的注意力僅能堅持20min，20min后90%以上的信息會丟失。 在如上種種背景條件下，我們提出了基于嵌入式的CCD高清智能網(wǎng)絡攝像系統(tǒng)。
本實用新型創(chuàng)新性地設計一種具有特定識別功能的圖像識別采集攝像機。與傳統(tǒng)攝像機不
同的是，在拍攝現(xiàn)場圖像的同時，對特定的目標進行識別并準確地給出該圖像監(jiān)視范圍內(nèi)
的特定情況報警數(shù)據(jù)。由于特征數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量大大小于圖像數(shù)據(jù)量，在網(wǎng)絡連接這些文本
數(shù)據(jù)并處理后，可實時地進行特定目標的跟蹤等一系列定點報警處理。同時，在前端解決了
特定目標特征識別定位問題后，可以用局域網(wǎng)組建由高速服務器組成的多監(jiān)控點網(wǎng)絡目標
跟蹤系統(tǒng)，制定跟蹤預案，在預定方案規(guī)劃范圍內(nèi)，對目標進行智能跟蹤監(jiān)視，達到嫌疑目
標定為記錄的目的。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于針對已有技術存在的缺陷，提供一種嵌入式的CCD高清智
能網(wǎng)絡攝像系統(tǒng)，采用最先進的嵌入式數(shù)字電路設計模式，集圖像采集、壓縮、保存、特定內(nèi)
容識別、傳輸、必要時的控制技術為一體。 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術方案 —種基于嵌入式的CCD高清智能網(wǎng)絡攝像系統(tǒng)，包括一個鋁合金結構體、設置于 該鋁合金結構盒體內(nèi)的線路板及其上的電子元器件，其特征在于電路由高清圖像采集模 塊、主處理模塊、協(xié)處理模塊、圖像輸出模塊、通信模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、通用存儲模塊、系統(tǒng)時鐘模塊、系統(tǒng)電源模塊和圖像緩存模塊組成，其電路連接是主處理模塊與協(xié)處理模塊、 圖像輸出模塊、通信模塊、通用存儲模塊、系統(tǒng)時鐘模塊和系統(tǒng)電源模塊相連，協(xié)處理模塊
與數(shù)據(jù)存儲模塊、高清圖像采集模塊和圖像緩存模塊相連。采用高速數(shù)字信號處理器DM642 芯片作為選件系統(tǒng)主處理模塊的核心處理芯片，擁有專用的視頻接口外設，支持各種視頻 數(shù)據(jù)碼流的接收，擁有高達600MHZ的核心CPU處理時鐘頻率，能夠各種實時處理的任務，擁 有強大的外部存儲器接口方便地與各種同步或者異步的存儲器連接。 協(xié)處理器通過DVIN、 TCB接口與高清圖像采集模塊相連，通過VD、 VCTRL接口與圖
像緩存模塊相連；采用大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA芯片EP1C6FB256作為協(xié)處理模塊的核
心控制芯片，作為協(xié)處理器配合選件系統(tǒng)主處理模塊的數(shù)據(jù)處理工作，完成從高清圖像采
集模塊獲取圖像/視頻的數(shù)據(jù)信號，配置高清圖像采集模塊的同步控制信號以及配置圖像
輸出模塊，并加以分析處理再傳送給選件系統(tǒng)主處理模塊做后續(xù)處理。 上述的高清圖像采集模塊通過DVIN、TCB接口與協(xié)處理模塊相連；采用CCD感光元
件作為圖像采集器的核心，通過CCD驅(qū)動模塊、CCD專用A/D模塊，輸出數(shù)字圖像/視頻信
號至協(xié)處理模塊，同時協(xié)處理模塊通過TCB產(chǎn)生高清圖像采集模塊的各類同步時序信號，
對圖像進行預處理。 圖像輸出模塊通過VPO接口與主處理模塊相連；采用視頻DAC芯片SAA7121，將數(shù) 字圖像/視頻信號轉(zhuǎn)化為模擬視頻信號，同時編碼為復合視頻信號，主處理模塊通過I2C總 線對其進行配置。 上述的通信模塊通過Mil接口與主處理模塊相連；采用Intel公司的LXT971A芯 片作為通信模塊的核心，其支持TCP/IP協(xié)議，可以方便的與其他支持TCP/IP協(xié)議的系統(tǒng)通 信，將處理后的結果發(fā)送至遠程控制的系統(tǒng)，同時該系統(tǒng)也可控制智能網(wǎng)絡攝像機的工作 模式，達到系統(tǒng)的遠程控制的目的。 上述的數(shù)據(jù)存儲模塊在圖像/視頻數(shù)據(jù)分析與處理過程中，支持通過I2C總線從 數(shù)據(jù)存儲模塊讀取在圖像/視頻數(shù)據(jù)分析與處理過程所需要的算法數(shù)據(jù)，從而減少系統(tǒng)應 用程序代碼中過于冗長的算法數(shù)據(jù)對內(nèi)存空間的占用； 上述的通用存儲模塊在圖像/視頻數(shù)據(jù)分析與處理過程中，利用匿642專用的視 頻接口和高達600MHZ的核心CPU，從協(xié)處理模塊獲取需要處理的圖像/視頻數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶 要求，完成各種圖像/視頻數(shù)據(jù)的實時處理任務，并將處理的結果存放于通用存儲模塊中。 上述的外接了系統(tǒng)時鐘模塊，支持系統(tǒng)時鐘管理，為系統(tǒng)正常工作提供穩(wěn)定的系 統(tǒng)時鐘； 上述的外接了系統(tǒng)電源模塊，產(chǎn)生系統(tǒng)所需的各種工作電壓，支持系統(tǒng)電源的監(jiān) 控及自動復位，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。 上述圖像緩存模塊在圖像/視頻數(shù)據(jù)分析與處理過程中，利用主處理模塊中
DM642的EMIF總線，通過協(xié)處理模塊FPGA交替選通DSP與兩塊SDRAM之間的數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)
圖像數(shù)據(jù)的雙緩存乒乓操作，并通過FPGA產(chǎn)生寫控制信號將CCD數(shù)據(jù)直接寫入兩塊SDRAM。
完成了高清晰圖像的實時采集任務，大大提高了 EMIF總線數(shù)據(jù)交換速度。 上述的高清圖像采集模塊采用SONY公司的ICX267AK作為圖像感光芯片； 上述的主處理模塊采用TI DSP芯片DM642作為系統(tǒng)主要處理芯片； 上述的協(xié)處理模塊采用FPGA芯片EP1C6FB256作為系統(tǒng)的協(xié)處理芯片；[0020] 上述的圖像輸出模塊采用Philips公司的SAA7121作為DAC編碼芯片； 上述的通信模塊采用Intel公司的LXT971A芯片作為通信模塊的核心； 上述的數(shù)據(jù)存儲模塊采用AM29LV033C-WD作為系統(tǒng)程序算法數(shù)據(jù)存儲芯片； 上述的通用存儲模塊采用MT48LC16M16A2FG SDRAM作為數(shù)據(jù)緩沖芯片，
AM29LV033C FLASH作為系統(tǒng)應用程序代碼存儲芯片； 上述的系統(tǒng)時鐘模塊采用ICS512時鐘電路作為系統(tǒng)時鐘芯片； 上述的系統(tǒng)電源模塊采用TPS3307作為系統(tǒng)電源的監(jiān)控芯片，采用TPS54310作為
系統(tǒng)工作電壓產(chǎn)生芯片。 本實用新型與現(xiàn)有相關技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著 優(yōu)點 1、采用CCd感光芯片，實現(xiàn)高清全數(shù)字圖像采集； 2、攝像機中內(nèi)嵌DSP，對視頻圖像進行壓縮，存儲，編碼，同時植入牌照識別，虹膜 識別等算法，實現(xiàn)攝像機的特征識別，使其"智能化"； 3、基于DSP的視頻壓縮編碼和網(wǎng)絡接口，使攝像機實現(xiàn)網(wǎng)絡傳輸功能，打破了傳 統(tǒng)的視頻傳輸方式； 4、通過網(wǎng)絡實現(xiàn)對攝像機的遠程控制，為實現(xiàn)區(qū)域安全系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制奠定基礎；
圖l是系統(tǒng)結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型的一個優(yōu)選實施例結合附圖詳述如下 參見圖一，基于嵌入式的CCD高清智能網(wǎng)絡攝像機，包括一個鋁合金結構體、設置 于該鋁合金結構盒體內(nèi)的線路板及其上的電子元器件，其特征在于電路由高清圖像采集模 塊4、主處理模塊5、協(xié)處理模塊6、圖像輸出模塊7、通信模塊8、數(shù)據(jù)存儲模塊9、通用存儲 模塊10、系統(tǒng)時鐘模塊11、系統(tǒng)電源模塊12和圖像緩存模塊13組成，其電路連接是主處 理模塊5與協(xié)處理模塊6、圖像輸出模塊7、通信模塊8、通用存儲模塊10、系統(tǒng)時鐘模塊11 和系統(tǒng)電源模塊12相連，協(xié)處理模塊6與數(shù)據(jù)存儲模塊9、高清圖像采集模塊4和圖像緩存 模塊13相連。系統(tǒng)除了能夠?qū)崿F(xiàn)信號直通過程，標準碼流生成、存儲、傳輸過程，標準圖像 /視頻數(shù)據(jù)碼流分析、編解碼、播放過程等基本圖像處理過程以外，還能實現(xiàn)牌照識別、虹膜 識別等特征提取算法。 實現(xiàn)圖像采集、標準碼流生成、存儲、傳輸過程，以主處理模塊5為相關算法運行 處理核心，以高清圖像采集模塊4的輸出信號為信號源，主處理模塊5通過EMIF、 I2C接口 與選件系統(tǒng)協(xié)處理模塊6相連；主處理模塊5通過EMIF接口與數(shù)據(jù)存儲模塊9相連；主處 理模塊5通過EMIF接口與通用存儲模塊12相連；高速數(shù)字圖像/視頻信號分析利用協(xié)處 理模塊6和高清圖像采集模塊4，作為標準碼流的信號源，同時也通過fC提供了必要的控 制指令，作為選件系統(tǒng)協(xié)處理模塊的協(xié)控FPGA芯片對信號源的控制通道；選件系統(tǒng)協(xié)處理 模塊中的協(xié)控FPGA芯片通過DVIN接口從高清圖像采集模塊4獲得圖像/視頻數(shù)據(jù)的碼流 和信號同步信息后，經(jīng)過一定控制處理，利用主處理模塊5中DM642的EMIF總線，通過協(xié)處理模塊6FPGA交替選通DSP與圖像緩存模塊13中兩塊SDRAM之間的數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)圖像數(shù) 據(jù)的雙緩存乒乓操作，并通過FPGA產(chǎn)生寫控制信號將CCD數(shù)據(jù)直接寫入兩塊SDRAM。再通 過EMIF向系統(tǒng)主處理模塊中的主處理芯片匿642提供待處理的圖像/視頻數(shù)據(jù)的碼流。系 統(tǒng)主處理模塊中的主處理器DSP芯片DM642通過EMIF總線從選件系統(tǒng)協(xié)處理模塊6獲取 了圖像/視頻數(shù)據(jù)后，利用芯片內(nèi)部高速CPU處理數(shù)據(jù)，在植入的DSP/BIOS操作系統(tǒng)情況 下，支持同時運行多個圖像/視頻處理任務，通過運行標準編解碼算法，達到圖像/視頻數(shù) 據(jù)流的實時編解碼目的。通用存儲模塊12作為系統(tǒng)編碼過程中的數(shù)據(jù)緩沖通道。在DSP的 控制下，生成的標準編碼碼流通過EMIF總線存儲在通用存儲模塊中的高速SDRAM中，實現(xiàn) 處理大數(shù)據(jù)高復雜度的圖像/視頻分析與處理以及編解碼的任務。在DSP的控制下，通過 EMIF總線中的地址線對選件系統(tǒng)協(xié)處理模塊6的FPGA發(fā)送FLASH地址譯碼操作指令，控 制FPGA產(chǎn)生關于通用存儲模塊12中的FLASH存儲器的地址信息，然后選件系統(tǒng)協(xié)處理模 塊6FPGA通過EMIF總線中的地址線對通用存儲模塊12中的FLASH存儲器發(fā)送數(shù)據(jù)存儲的 地址信息，實現(xiàn)DSP將處理得到的圖像數(shù)據(jù)或其他類型的數(shù)據(jù)結果存入指定的FLASH的地 址空間中。圖像/視頻分析和處理算法和部分的系統(tǒng)信號控制任務由高速數(shù)字處理器DSP 完成，系統(tǒng)協(xié)處理模塊的FPGA通過TCB總線完成對圖像采集器4同步信號的控制功能，這 樣處理，提高了系統(tǒng)運行效率和系統(tǒng)集成度。 實現(xiàn)標準圖像/視頻數(shù)據(jù)碼流分析、解碼、播放過程，以主處理模塊5為相關算法 運行核心，利用圖像輸出模塊7提供分析處理或解碼后的數(shù)字圖像/視頻數(shù)據(jù)以及其它數(shù) 據(jù)信息并實現(xiàn)實時播放。主處理模塊5中的DSP通過TDVB和TCB接口從選件系統(tǒng)協(xié)處理 模塊讀取待分析的標準碼流信息，作為碼流分析的信號源。主處理模塊5中的DSP利用芯 片內(nèi)部高速CPU處理數(shù)據(jù)，在植入的DSP/BIOS操作系統(tǒng)情況下，支持同時運行多個圖像/ 視頻處理任務，通過運行標準編解碼算法，達到圖像/視頻數(shù)據(jù)流的編解碼目的。通用存儲 模塊12作為系統(tǒng)編碼過程中的數(shù)據(jù)緩沖通道，生成的標準編碼碼流可以在DSP的控制下通 過EMIF總線存儲在通用存儲模塊中的高速SDRAM中，實現(xiàn)處理大數(shù)據(jù)高復雜度的圖像/視 頻分析與處理以及編解碼的任務。處理完畢的圖像/視頻數(shù)據(jù)信號通過VPO接口輸出到圖 像輸出模塊7。圖像/視頻分析和處理算法和部分的控制任務由高速數(shù)字處理器DSP完成， 這樣處理，提高了系統(tǒng)運行效率和系統(tǒng)集成度。 實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸過程，以主處理模塊5為核心控制，通過通信模塊8實現(xiàn)。DM642 集成了以太網(wǎng)控制器，包括以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制器(EMAC)和物理層管理數(shù)據(jù)輸入輸出 (MDIO) 。 EMAC控制DSP和物理層芯片(PHY)之間的數(shù)據(jù)流，而MDIO控制PHY的配置并且監(jiān) 視其狀態(tài)。PHY采用Intel公司的LXT971A，支持100BASE-TX和100BASE-T兩種模式，并提 供MII接口方便和EMAC連接。通過以太網(wǎng)實現(xiàn)特征識別結果輸出，遠程控制等目的。圖2 通信模塊的連接結構圖。 這里通過參考具體的實施例對本實用新型進行了詳細描述，但這只是應用舉例， 應該清楚本領域的普通技術人員在不脫離本實用新型的范圍和實質(zhì)的情況下可以做出各 種修改和變化。
權利要求基于嵌入式的CCD高清智能網(wǎng)絡攝像系統(tǒng)，包括一個鋁合金結構盒體(1)、設置于該鋁合金結構盒體內(nèi)的線路板(2)及其上的電子元器件(3)，其特征在于電路由高清圖像采集模塊(4)、主處理模塊(5)、協(xié)處理模塊(6)、圖像輸出模塊(7)、通信模塊(8)、數(shù)據(jù)存儲模塊(9)、通用存儲模塊(10)、系統(tǒng)時鐘模塊(11)、系統(tǒng)電源模塊(12)和圖像緩存模塊(13)組成，其電路連接是主處理模塊(5)與協(xié)處理模塊(6)、圖像輸出模塊(7)、通信模塊(8)、通用存儲模塊(10)、系統(tǒng)時鐘模塊(11)和系統(tǒng)電源模塊(12)相連，協(xié)處理模塊(6)與數(shù)據(jù)存儲模塊(9)、高清圖像采集模塊(4)和圖像緩存模塊(13)相連。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于嵌入式的CCD高清智能網(wǎng)絡攝像系統(tǒng)，其特征在于所述 的協(xié)處理器(6)通過DVIN、TCB接口與高清圖像采集模塊(4)相連接。
3. 根據(jù)權利要求1所述的基于嵌入式的CCD高清智能網(wǎng)絡攝像系統(tǒng)，其特征在于所述 的高清圖像采集模塊(4)通過DVIN、TCB接口與協(xié)處理模塊(6)相連。
4. 根據(jù)權利要求1所述的基于嵌入式的CCD高清智能網(wǎng)絡攝像系統(tǒng)，其特征在于所述 的圖像輸出模塊(7)通過VPO接口與主處理模塊(5)相連。
5. 根據(jù)權利要求1所述的基于嵌入式的CCD高清智能網(wǎng)絡攝像系統(tǒng)，其特征在于所述 的通信模塊(8)通過MII接口與主處理模塊(5)相連。
6. 根據(jù)權利要求1所述的基于嵌入式的CCD高清智能網(wǎng)絡攝像系統(tǒng)，其特征在于所 述的高清圖像采集模塊(4)采用SONY公司的ICX267AK作為圖像感光芯片；所述的主處 理模塊(5)采用TI DSP芯片DM642作為系統(tǒng)主要處理芯片；所述的協(xié)處理模塊(6)采用 FPGA芯片EP1C6FB256作為系統(tǒng)的協(xié)處理芯片；所述的圖像輸出模塊(7)采用Philips公 司的SAA7121作為DAC編碼芯片；所述的通信模塊(8)采用Intel公司的LXT971A芯片 作為通信模塊的核心；所述的數(shù)據(jù)存儲模塊(9)采用AM29LV033C-WD作為系統(tǒng)程序算法 數(shù)據(jù)存儲芯片；所述的通用存儲模塊(10)采用MT48LC16M16A2FG SDRAM作為數(shù)據(jù)緩沖芯 片，AM29LV033C FLASH作為系統(tǒng)應用程序代碼存儲芯片；所述的系統(tǒng)時鐘模塊(11)采用 ICS512時鐘電路作為系統(tǒng)時鐘芯片；所述的系統(tǒng)電源模塊(12)采用TPS3307作為系統(tǒng)電 源的監(jiān)控芯片，采用TPS54310作為系統(tǒng)工作電壓產(chǎn)生芯片；所述的圖像緩存模塊(12)采用 2片以上的MT48LC16M16A2FG SDRAM作為高速圖像緩存器。
專利摘要本實用新型涉及一種嵌入式的CCD高清智能網(wǎng)絡攝像系統(tǒng)。它包括一個盒體、設置在盒體內(nèi)的線路板及其上電子元器件，電路結構是主處理模塊與協(xié)處理模塊、圖像輸出模塊、通信模塊、通用存儲模塊、系統(tǒng)時鐘模塊和系統(tǒng)電源模塊相連，協(xié)處理模塊與數(shù)據(jù)存儲模塊、高清圖像采集模塊和圖像緩存模塊相連。本實用新型使攝像機“智能化”；可以通過遠程計算機的控制界面進行數(shù)據(jù)上傳，同時兼有命令下傳和設置功能，達到遠程控制的目的，為今后組建區(qū)域安全監(jiān)控系統(tǒng)奠定基礎。
文檔編號H04N7/24GK201499257SQ20092021024
公開日2010年6月2日 申請日期2009年9月27日 優(yōu)先權日2009年9月27日
發(fā)明者張穎, 楊輝, 袁承宗, 金臻, 陸小鋒 申請人:上海大學