專利名稱：基于dsp和fpga的鉆車工作面數(shù)字視頻采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鉆車視頻監(jiān)控領(lǐng)域中的視頻采集，具體地說是用于監(jiān)視鉆車工作面狀態(tài)的一種視頻采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對于鉆車的遠(yuǎn)距離視頻監(jiān)控技術(shù)，主要包括兩方面技術(shù)一方面是視頻的采集技術(shù)，另一方面是視頻的遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)。其中視頻采集技術(shù)根據(jù)采集視頻的特性分為模擬信號視頻和數(shù)字信號視頻兩大類。模擬信號視頻通常采用銅纜或者模擬光纖傳輸。銅纜傳輸信號具有傳輸距離短，保密性差，易受到電磁干擾以及維護(hù)費(fèi)用高等缺點(diǎn)，模擬光纖傳輸?shù)耐顿Y成本較高，不適用于超遠(yuǎn)距離傳輸。與此相反，數(shù)字信號視頻采集技術(shù)在鉆車工作面即將視頻信號經(jīng)過處理和編碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，可以方便的通過高速以太網(wǎng)或者其他形式的通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程主機(jī)，是遠(yuǎn)距離視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展趨勢。 數(shù)字視頻采集通常使用數(shù)字視頻采集模塊完成。視頻采集模塊包括視頻A/D，同步邏輯控制，視頻處理，數(shù)據(jù)存儲單元以及通信模塊等。目前已有的數(shù)字視頻采集方案均通常采用高端DSP，完成多路視頻輸入和處理。這種方式構(gòu)成的系統(tǒng)復(fù)雜，開發(fā)難度大，系統(tǒng)可靠性差，維護(hù)和調(diào)試?yán)щy，不適合于井下鉆車工作面的視頻采集應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種基于DSP和FPGA的鉆車工作面數(shù)字視頻采集系統(tǒng)，解決上述鉆車數(shù)字視頻采集問題。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種基于DSP和FPGA的鉆車工作面數(shù)字視頻采集系統(tǒng)，所述采集系統(tǒng)包括圖像采集單元、視頻編碼和預(yù)處理單元、主控單元和對外接口，所述圖像采集單元完成圖像的采集，同時將模擬視頻信號傳輸給視頻編碼和預(yù)處理單元處理，輸出數(shù)字視頻信號；主控單元完成圖像采集的同步邏輯控制以及對數(shù)字視頻信號的編碼和壓縮；對外接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和圖像遠(yuǎn)程傳輸功能。所述視頻編碼和預(yù)處理單元由視頻解碼器、兩片靜態(tài)隨機(jī)存儲器和FPGA構(gòu)成，視頻解碼器完成將視頻信號從模擬信號轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號，F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的編碼、格式轉(zhuǎn)換以及視頻的白平衡、去除背景噪聲預(yù)處理，使用兩片靜態(tài)隨機(jī)存儲器完成乒乓控制，以便實(shí)現(xiàn)高速的視頻采集和處理。所述主控單元由靜態(tài)隨機(jī)存儲器和DSP構(gòu)成，編碼和壓縮標(biāo)準(zhǔn)采用MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型基于三路數(shù)字視頻采集模塊構(gòu)成鉆車工作面數(shù)字視頻采集系統(tǒng)，每一路數(shù)字視頻采集模塊均基于DSP和FPGA構(gòu)成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單，模塊集成度高，維護(hù)方便，性價比高，非常適合礦井下的鉆車工作面數(shù)字視頻采集。

[0010]圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型在鉆車上的安裝示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖I，本實(shí)用新型涉及一種基于DSP和FPGA的鉆車工作面數(shù)字視頻采集系統(tǒng)，包括圖像采集單元，視頻編碼和預(yù)處理單元，主控單元和對外接口。圖像采集單元由模擬攝像頭構(gòu)成，完成圖像的采集，輸出模擬視頻信號。視頻編碼和預(yù)處理單元由視頻解碼器、兩片靜態(tài)隨即存儲器(SRAM)和FPGA構(gòu)成。視頻解碼器使用飛利浦公司的SAA7115H，F(xiàn)PGA使用XC2S300E。視頻解碼器完成將視頻信號從模擬信號轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號。FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的編碼、格式轉(zhuǎn)換以及視頻的白平衡、去 除背景噪聲等預(yù)處理。使用SRAMl和SRAM2完成乒乓控制，以便實(shí)現(xiàn)高速的視頻采集和處理。主控單元由SRAM3和DSP構(gòu)成。DSP使用德州儀器公司的TMS320C6416，完成圖像采集的同步邏輯控制以及對數(shù)字視頻信號的編碼和壓縮。編碼和壓縮標(biāo)準(zhǔn)采用MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)。對外接口由多路普通數(shù)字輸入輸出接口(GPI0)、RS232接口以及100M標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、圖像遠(yuǎn)程傳輸?shù)裙δ?。本?shí)用新型提供的一種基于三路數(shù)字視頻采集模塊構(gòu)成的鉆車工作面數(shù)字視頻采集系統(tǒng)，其模塊安裝參見圖2所示。在鉆車前方分別安裝數(shù)數(shù)字視頻采集系統(tǒng)，用于采集鉆車鉆桿掘進(jìn)圖像。在鉆車后方安裝數(shù)字視頻采集系統(tǒng)，用于采集鉆車操作員方向圖像。每一路數(shù)字視頻采集系統(tǒng)將采集到的模擬視頻轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，經(jīng)過主控單元壓縮后，利用以太網(wǎng)發(fā)送到遠(yuǎn)程主機(jī)。同時，數(shù)字視頻采集系統(tǒng)可以通過以太網(wǎng)接收遠(yuǎn)程主機(jī)的控制命令，對采集視頻參數(shù)進(jìn)行修改。以上所述，僅為本發(fā)明中的具在鉆車前方左右體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解或想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)力要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種基于DSP和FPGA的鉆車工作面數(shù)字視頻采集系統(tǒng)，其特征在于所述采集系統(tǒng)包括圖像采集單元、視頻編碼和預(yù)處理單元、主控單元和對外接口，所述圖像采集單元完成圖像的采集，同時將模擬視頻信號傳輸給視頻編碼和預(yù)處理單元處理，輸出數(shù)字視頻信號；主控單元完成圖像采集的同步邏輯控制以及對數(shù)字視頻信號的編碼和壓縮；對外接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和圖像遠(yuǎn)程傳輸功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于DSP和FPGA的鉆車工作面數(shù)字視頻采集系統(tǒng)，其特征在于所述視頻編碼和預(yù)處理單元由視頻解碼器、兩片靜態(tài)隨機(jī)存儲器和FPGA構(gòu)成，視頻解碼器完成將視頻信號從模擬信號轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號，F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的編碼、格式轉(zhuǎn)換以及視頻的白平衡、去除背景噪聲預(yù)處理，使用兩片靜態(tài)隨機(jī)存儲器完成乒乓控制，以便實(shí)現(xiàn)高速的視頻采集和處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種基于DSP和FPGA的鉆車工作面數(shù)字視頻采集系統(tǒng)，其特征在于主控單元由靜態(tài)隨機(jī)存儲器和DSP構(gòu)成，編碼和壓縮標(biāo)準(zhǔn)采用MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于DSP和FPGA的鉆車工作面數(shù)字視頻采集系統(tǒng)，其特征在于所述采集系統(tǒng)包括圖像采集單元、視頻編碼和預(yù)處理單元、主控單元和對外接口，所述圖像采集單元完成圖像的采集，同時將模擬視頻信號傳輸給視頻編碼和預(yù)處理單元處理，輸出數(shù)字視頻信號；主控單元完成圖像采集的同步邏輯控制以及對數(shù)字視頻信號的編碼和壓縮；對外接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和圖像遠(yuǎn)程傳輸功能。本實(shí)用新型基于三路數(shù)字視頻采集模塊構(gòu)成鉆車工作面數(shù)字視頻采集系統(tǒng)，每一路數(shù)字視頻采集模塊均基于DSP和FPGA構(gòu)成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單，模塊集成度高，維護(hù)方便，性價比高，非常適合礦井下的鉆車工作面數(shù)字視頻采集。
文檔編號H04N7/26GK202514012SQ20122007482
公開日2012年10月31日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者余意, 楊平 申請人:江陰中科礦業(yè)安全科技有限公司