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高清网络摄像机模块

高清网络摄像机模块 要使网络视频监控系统智能化,其最重要的°÷产品形态就是使网络摄像机智?能化。这样,所监控的…

高清网络摄像机模块

要使网络视频监控系统智能化,其最重要的°÷产品形态就是使网络摄像机智?能化。这样,所监控的视频图像,经过前端智能网络摄像机的分析识别﹣后,可只将≤有异常的∫图像传输到后端去记录与显示,因而可大大?减轻网络的负担。但如?何使高清网络摄像机?(1280?×1024)的富余CPU资源,嵌入哪≮些智∪能视频分析与识别的软件算法到网络摄像机中,%是目前国内外安防学者研究的重点之一。

  众所周知,拾取所监控的光电图像要靠摄像机,而模拟摄像机只能传输单向的视频信号,其性能﹤受制于DVR和操作员的水平。但网络摄像机能够§传输全双工的数字化信息,并能够与系统内的其它设备有效集成,使它们能够在一个分布式、可扩展的㎡环境下达到更高的性能水平。网络摄像机¢可以与多个应用系统并行通信,以实现各种不〒同的功能,例如侦测画面中的运动情况,或发送不同格式的视频流等$。带有IP地址的摄像机更加方便组网,因为它不需要进行额外的模∽/数转换,也﹣不需要在摄像机端安装发送设备,所以摄像机的尺寸将?会越来越小,而这也更便于隐蔽,是安防监控系统所需要的。

  网络摄像机将传统?摄像?机和电脑的功能整合到了一起,它不仅将视频信号数字化并压缩,还拥有一个㏕网络接口。其视频通过IP网络传输,并记录在装有视频管理软件的标准PC上。用网络摄像机组∥成的网络视频系统是一个真正的网络视频系统,同样也是一个完全数字化的系统,因‖为没有使用任何的模拟设备。所监控场景的视频信号,从网络摄像机持续不断地通过IP网络进行传输,无论浏览♂者所处?何处,摄像机都能给浏览者提供稳定的图像质量。因此,网络摄像机最适?于应用在平安城市的网络安防监?控系统中*2,而要建设成智能网络安防监控系统,首当其冲的应使网络摄像机智能化。这样,所监控的视频图像,经过前端智能∝网络摄像机的分析?识别后?,可只将有异常-的图像传输到后端去记录与显示,因而可大·大¥减轻网络的负担。但如将智℉能软件算法全部加入前端网络摄像机?中,由于其本身的CPU资源有限,往往需要提高前端×设 ?备的配置或者?使用专用的视频分析仪器共同作用,这∷样会使设备?的体积与成本大大增加,因㏑而也不是用户所需要的?。

  由此,如何充分利∮用网络摄像?机的富余♀CPU资源,嵌入哪些智能视频分析与识别的软件算法到网络摄像机中,是国内外安防学者研究的?重点之一。本文介绍一种新的单路高清IP1网络摄像机的功能模块方案、并在此基础上嵌入智能∴‰功能组成智能网络摄像机,文中还介绍了其组成方案、设计原则与要点等。

  高清IP网络摄?像机的功能模?块解决方案与普通的摄像机相比,∑网络摄像机的内部主?要是增加数字化处理与数字视频压缩?以及网络接入功3能,即将数字化的视频信?号?转换成符合网络传输协议(如TCP/IP协议)的数据流,以便送到网上传输。因此,∏一台网络摄?像机¤可以被看作是一台摄像机和一台电?脑的结合体。它能够?捕获影像并直接通过IP网络进行?传输,从而使授权用户能够通过标准的基于IP的网络基础构架,在本地或者远程地点实现观看、∨存储和管理视频数据,或者监听该摄像机内置麦克风采集的现场声音。

 高清网络摄像机模块 由?于网络摄像机上还有通信(COM)接口,使网络摄像机具有控制数据的捕获及转换¥功能。因为通过COM接口≠可与外接的解码器相连接。因此,网络上任一授权用户的PC机,就可通过网络传输经由摄像机COM口,对其外接的解码器发送≈指令,使摄像机云台与镜头根据需要动作。同时,该COM接口?也可以从前端接受数据,并传输到网络上的任一台PC机上。

  网络摄像机上?还有£≯报警(ALARMI/O)接口。这种报警信?号接入端?子可以接收由各类报警传感器传来的开关量信号,并对其进行编码,而后送入TCP/IP网络,通过应用软件对该报警信号进?行各种联动响应设置(μ如发出声、光报警与进行报警录像等)。

  由于每台网络摄像机都拥有◎自己独立的IP地址,能够直接连接到网络,并内置Web服务器、FTP服务器、FTP客户端、Ema?il客户端、报警管理、可编?程能力以及其它众多的功№能。网络摄像机无需?与PC机连接,也可以独立运行,并可安置在任何一个具备?IP网络接口的地点。除了视频信息之外,网络摄像机还能够通过同℃一网络连接去实现更多其它的功能,并传?输其⌒它一些有用信息,如视频移动侦?测、音频、数字化输入∧和输出(可用于实现?报警联动,如触发警报或激活≌现场﹢照明等)、用于传输串行数据或进¬行PTZ设?备驱动的串行端口等。±网络摄像机中的*图像缓存,还可以保存并发送报警发生前后的?视频图≦像。

  因此?,IP?网络摄像机可将获取的视频源在本地?进行预处理、压缩,然后通过IP网络进行远端传送与存储。其重要组成部分包含视频预处理、视频压缩以及IP网络?视频(Video?-OverI℡P)功能。目前,IP摄像机的输入数据格式是:1㎜路?D1/25帧/s+1路CIF/25帧/s,这/样通常可用1片C※y∣cloneⅡEP2C35和>1片低成本处理器来实现。

  由于目前IP摄像机的分辨率正在由标清D1逐步进=化到高清(128?0℅×1024),并且必须进行本地实时压缩,因∞而只能采用硬压缩方式。如果采用多片DSP处理器,则将使系统成本、集成度和功耗增加,而让m用户无法接受;如果采用单片低成本的?FPGA器件,则性能?又无法满足设计要求,但若采用单片高性能的St㎎ratix系列?FPGA器件,则可达到要求。因为这种器件是具有相对应的结构化ASI?CHardCopy系列器件,它还可进一步将成本降低到1/1?0,并降低50%的功耗。

实现智能网络摄像机方案的组成与原理

  通过前述的采用单片高性能的S⊕tratix系列F%PGA器件的单路高清IP网络摄=像机的功能模块方案,加上嵌入的≥智能?软件算法模块即可组成智能网络摄像机∟。显然,一台智能网络摄像机∠,即由摄像镜头、CCD或CMOS成像器件、A/D与预处理部分、智ml能软件?算法模块、编码压缩模块部分与网络接口模块等六部分组成。

  由图2可知,摄像镜头收集所监控场景的光学图像∈,并将它们聚焦成×像到CCD或CMOS成像器件的感光面上,其转换输出的视频电信号经A/D变换与去除噪声、㎏图像增强等预处理后,再送入嵌入智能软件算法的模块中。智能软件算法是智能网络摄像机?最重要的部分,其算法的优劣、异常信号?分析识别的准确与否是该摄像机能否实用的关键。当?智能网络摄像机开始进入监控状态时,会把所监控场景的图像经编码压缩通过网络传输到监控中心,然后就只将有识别异常的信号,才经编码压缩,通过网络接口送到网络中传输,这样就可大大节省网络带宽的资源?。

  由于通过?视频压缩后传输,会失去一部?分真实信息并产生?£一些噪音信号?,这时用智?能软件对压缩后的视频进行分析与识别处理,相<对会有更多?的漏报警和误报警。而本方案的智能网络摄像机是对没有压缩的原始图像进行目标提取,就显然没有上述问题。并且,它只有在出?现异常需预/报警的情况下,才需要把相关的视?频发送?到后?端进行监视和记录,而一般情况下只需要通过网络传送很少的目标?数据信息,这些目标数据信息的流≧量㏒还不㏄到视频流量的?1/50,从而减少了对⊥网?络带宽的要求和消耗,减少了用户在网络方面的投资,而同时对网络条件不是很好的用户也带来了使用智?能视频网络监控系统的可能。

 ? 因此,实现智能网络摄≡像机方案的?重点是,选择与设计好的智能软件算法?,然后将其嵌入DSP或与FPGA中,以形成智㈱能软件模块部分。

  智能网络摄像机方案的设﹥计原则及要点

  实现智能网络摄像机方案的设计原则及要点主要有以下几点。

  ′模?块3化设计

  这里所说的模块化设计,主要是使智能化功能模块化。个人认为,上∷节所述的可嵌入智能网络摄像机中的8个智能化功能,除前3个最基本的功能每个摄像机都?需要而?组成一个模块外,其余可单独组成。这样比较?灵活方便,可以根据实际监控地点的需要而选取不同的模块装入,从而可?减少?资金投入,工程商也愿意接受。因此,进行模块化设计不仅可以给生产厂家带来方便,也非常适合mol实际中的需要?。

  可靠性设计

  任何产品均需?进行?可靠性设计,?即要求系统所设计的结构合″理?、产品经久耐用、系统运行稳定可靠。这样∩,必须进行?EMC设计,要可抗EMI、防雷电及各种干扰等,以便能适应各种恶劣气候环境㎝而不出现故障。

  人性化操作设计

  所谓人性化操作设计,即非常适合于o人的简单方便的操作使用。如尽量采用

  按键式操作,要有明确的?指示灯和@喇叭?提示,在它安装得≒隐蔽与高的情况下,还可使用遥控器,将日常操作集中在遥控器上。

  实??用化设计

  所谓实用化设计,即系?统?非常实用,操作使用简单方?便、环节少、易学。能自动地方便地进行功能设?置,以及与防盗、?防火、门禁等系统联动,自动化程度高,使系统能在实际可能发生受侵害的情况下及时预/报警。此外,还要求有自检功能,并将自检结果定时上报?给管理中心,接受管理中心监控,以便出现故障∵立即维护。

  经济性设计

  在考虑系统经济性时,除考虑降低系统的研发成本、生产㎞成本外,还要顾及系统的?使用成本,即已包括使用期间的维护费、备件?费等。

  为获得较高的性价比,设计时不应盲目追求复杂高级的方?案?。在满足性能指标的前⊿提下,尽可能﹢采用简单的方案,因为方案简单,意味着结构简单、?可靠性高、成本低。

  ?在上述因素m综合考虑后,√再选择确定适当的方案。


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作者: mgnqyz

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