嵌入式智能视频分析器的制作方法

文档序号:6695953阅读:171来源:国知局
专利名称:嵌入式智能视频分析器的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种对视频监控的图像进行智能分析的嵌入式装置,用于 对监控场景中的目标进行检测、跟踪、识别、报警,并将监控目标信息与图像进 行信息融合、传输和显示。
背景技术
对复杂环境和场景下的目标行为进行监控、跟踪、识别和报警,对于建筑物、 工业设备和公共场合的安全管理十分重要。智能视频分析器可以对摄像机获得的 视频图像进行自动处理和分析,检测目标并进行跟踪,并进行行为判断和报警发
生。业已存在的智能视频分析装置或系统,或采用PC式,或采用嵌入式。现有 的基于PC式的智能视频分析装置或系统,智能视频分析功能在PC上实现,虽然
软件实现灵活、功能丰富,但对于多路视频集中计算,则中心计算机运算量太大,
负荷沉重;现有的基于嵌入式的智能视频分析装置,智能视频分析功能在嵌入式 前端设备上实现,但装置处理功能简单、输出功能单一,或输出报警信号,或输 出经过压縮技术处理的数字视频信号,场景下的目标标识、目标在场景中的位置 和行为并没有在输出视频信号中得到很好的处理,报警发生后,需要监控人员对 报警发生的视频图像、报警信息进行融合处理,处理复杂。
发明内容
技术问题本实用新型提供一种嵌入式智能视频分析器,可将目标位置信 息、轨迹信息、报警信息融合在输出的视频信号中,输出的视频信号可以为标准 的模拟视频信号,也可以为以H.264/MJPEG形式传输的IP视频码流。
技术方案本实用新型的嵌入式智能视频分析器中,中央处理模块由视频 采集、视频分析、信息叠加、视频编码组成;中央处理模块的数据接口分别接视 频解码模块的输出端和存储器模块,中央处理模块中视频编码器输出端和视频环
出控制模块的输出端分别接视频输出模块,中央处理模块中视频编码器输出端还 与以太网接口模块相接;中央处理模块的12C端分别接输入输出接口模块、版权 保护模块,中央处理模块的UARTO端接串口模块,中央处理模块的12C端接实 时时钟模块,中央处理模块的电源与复位端接电源与复位模块,中央处理模块的 GPIO端接看门狗模块;视频解码模块、视频环出控制模块的输入端接摄像机输 出的视频信号。
视频环出控制模块由视频自动侦测电路和双路视频切换电路组成,视频自动 侦测电路的输入端与中央处理模块的视频输出端相连,如中央处理模块的视频输 出端发生输出故障,双路视频切换电路的输出端将自动切换至原始视频信号输 出。视频输出模块的视频输出有两种输出, 一为含目标信息的标准模拟视频输出, 另一个为含目标信息的以H,264/MJPEG形式传输的IP视频编码流。以太网接口 模块的网络接口可用于H. 264/MJPEG形式传输IP视频编码流,也可用于报警任 务和规则信息传输,同时嵌入式应用程序远程更新升级也可通过该接口实现。版 权保护模块采用ASIC芯片进行密码校验以决定能否启动智能视频分析器上的智 能分析软件,如果密码不符,程序将停止运行。
有益效果监控画面融合了视频画面、目标分类信息、目标位置信息、目标 轨迹信息、报警信息等信息,同时输出标准的模拟视频信号和以H.264/MJPEG 形式传输的IP视频码流,装置应用灵活。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是智能视频分析器原理方框图。 图2是智能视频分析器电路连接图。
具体实施方式
嵌入式智能视频分析器包括:中央处理模块、视频解码模块、存储模块、视 频输出模块、视频自动环出模块、以太网接口模块、串口模块、输入输出接口模 块、电源与复位模块、看门狗模块、实时时钟模块、版权保护模块。
中央处理模块的数据接口分别接视频解码模块的输出端和存储器模块,中央 处理模块的视频输出端和视频环出控制模块的输出端分别接视频输出模块,中央
处理模块中视频输出端还与以太网接口模块相接,中央处理模块的I2C端分别接 输入输出接口模块、版权保护模块,中央处理模块的UARTO端接串口模块,中央 处理模块的I2C端接实时时钟模块,中央处理模块的电源与复位端接电源与复 位模块,中央处理模块的GPIO端接看门狗模块,视频解码模块、视频环出控制 模块的输入端接摄像机输出的视频信号。视频环出控制模块的输入端与中央处理 模块的视频输出端相连,如中央处理模块的视频输出端发生输出故障,视频环出 控制模块的输出端将切换至原始视频输出。
在图1中,中央处理模块负责整个智能分析器的控制和处理,由视频采集、 视频分析、信息叠加、视频编码等部分组成。
存储模块负责图像、程序和文件存储,有即时存储和永久存储两种方式。
视频解码模块负责视频解码,将复合视频输入转换为BT.565格式输出。
视频输出模块负责视频放大输出,采用PAL制式。
视频自动环出模块是为了保证在主控板的软件或硬件发生故障的情况下,视 频信号不发生中断。视频自动环出模块由视频自动侦测电路和双路视频切换电路 组成。在主控板发生故障,没有视频信号输出的时候,视频自动侦测硬件电路会 即时输出故障信号,同时该信号控制双路视频切换电路,即时将输入的视频信号 切换到直接环出状态,从而保证视频信号的完整性;在主控板恢复正常后,视频 自动侦测纯硬件电路会输出正常信号,并自动将视频信号切换到正常输出状态。
网络接口模块负责图像和数据的传输,图像为以H.264/MJPEG形式传输的 IP视频编码流,数据包括报警任务和规则信息、程序和文件信息。嵌入式应用 程序更新升级可通过该接口模块实现。
输入输出接口模块用作报警输出、报警输入、状态灯指示。输入输出接口要 进行电平的转换,输入接口要进行滤波和隔离保护。智能分析的报警结果通过报 警输出口输出,红绿状态灯指示智能分析器的运行状态。
电源与复位模块负责提供多种电压形式的电源和复位上电电路。
看门狗电路作用是保证中央处理器准确复位和防止软件跑飞。在程序正常运 行期间不断对看门狗电路进行复位,如果程序运行异常或中央处理器未能完全复 位看门狗电路将自动产生复位信号。
串口模块的作用主要是用作调试和测试的通讯端口,与主机的串口相连接, 利用主机的超级终端作为主板的显示终端,显示运行信息,提供调试与测试命令
输入端口。
实时时钟模块是为了给装置提供实时日期时间数据。
版权保护模块是为了保护主板上运行的智能分析软件的知识产权不受侵范。
采用ASIC芯片方式实现,在该芯片内放置启动密码,这样在软件启动阶段,进 行密码校验,如果密码不符,程序将停止运行,从而有效的保护软件的版权。
在图2中,Ul是中央处理模块芯片,采用的是TI公司的达芬奇系列的 TMS320DM6446芯片。TMS320DM6446芯片包括297-MHz ARM926EJ-S核和594-MHz C64X+的DSP核,有视频协处理单元Video Processing Subsystem(VPSS),包括 OSD (On Screen Display,屏幕显示)和VENC (视频编码器)。同时该芯片集成 了许多接口,如网络控制器(EMAC)、 3路异步串行口 (UART)、 2线制串行总线 (I2C)、动态存储器控制器(EMIFVENCs Controller)、程序存储器控制器(EMIFa Controller)等。TMS320DM6446芯片的ARM端用于视频采集,DSP端用于视频分 析,OSD用于信息叠加,VENC用于视频编码。
U5 (TVP5146)是视频解码芯片,TVP5146内置10位AD转换器,输出为 BT.565格式3.3V的数据,由于U1 (TMS320廳446)的视频输入接口为1.8V, 所以将U5 (TVP5146)的3.3V输出数据经U6 (SN74AVCB 164245)转换为1.8V 的数据连接到U1 (TMS320DM6446)的视频输入端口。 U5 (TVP5146)的控制方 式为I2C总线,U5 (TVP5146)与L2 G.3VI2C总线)相连,L2 (3.3VI2C总 线)经U7 (PCA9306)转换为LI (1.8VI2C总线),LI (1.8VI2C总线与Ul (TMS320DM6446)的I2C总线相连。
U2 (MT47H32M16)和U3 (MT47H32M16)是DDR储存器,它们和Ul (TMS320DM6446)的DDR数据和控制总线相连。本例中U2 (MT47H32M16) 具有512Mb容量,也可以选用其他容量的DDR芯片。
U4 (AM29LV256M)是NORFLASH储存器,用于程序和报警数据的储存。 模拟的视频输入信号经U5 (TVP5146)解码后,经U6 (SN74AVCB 164245) 电平转换后,进入U1 (TMS320DM6446),经程序处理后,得到新的融合的视频数 据,此数据经U1 (TMS320DM6446)的视频编码单元进行编码和数模转换后,得 到模拟的视频信号,此信号经U20 (0PA357)放大后形成标准的PAL制视频信号, 该信号连接到U21 (MAX4141)的IN1端口和U22 (LM1881),同时U0 (视频输入) 连接到U21 (MAX4141)的IN0端口。 U21 (MAX4141)是一个多通道视频选择输
出芯片,U22(LM1881)是一个视频同步信号分离器,U22(LM1881)将U20(0PA357) 输出的视频信号进行场同步信号分离,场同步信号V—0UT连接到U23 (74HC04) 进行反相,反相后的信号经过由U24 (PNP)、 U25 (极性电容)和U26 (电阻)构 成的充放电电路处理后连接到U21 (MAX4141)的A0端口。当U20 (0PA357)有 视频输出时,U21 (MAX4141)的A0端口上将会得到+5V电平信号,U20 (0PA357) 输出的视频信号将会被U21 (MAX4141)选择输出,连接到U30 (视频输出Q9座); 当U20 (0PA357)没有视频输出时,U21 (MAX4141)的AO端口上将会得到OV电 平信号,U0 (视频输入)信号将会被U21 (MAX4141)选择输出,连接到U30 (视 频输出Q9座)。在图2中,虚线框内部件组成了U32 (视频自动环出模块)。
Ul (TMS320DM6446)的内置网络控制器(EMAC)和U18 (LXT971ALE) 网络接口芯片连接,U18 (LXT971ALE)和U19 (RJ45)连接,实现网络功能。
Ul (TMS320DM6446)的内置串行通讯控制器(UART)是1.8V电平标准, 将Ul (TMS320DM6446)的串行通讯数据经U14 (SN74AVC1T45)和U15 (SN74AVC1T45)转换为3.3V电平标准的数据,3.3V电平标准的数据在经过 U16(MAX3221)转换为RS-232电平标准的数据,U16(MAX3221 )和U17(DB-9 座)相连接,实现RS-232的输入和输出。
U8 (PCF8563T)是时钟芯片,它连接在L2 (3.3V I2C总线)上,受Ul (TMS320DM6446)的I2C总线控制。
U9 (CAT24WC256)是EEPROM,它连接在L2 (3.3V I2C总线)上,受 Ul (TMS320DM6446)的I2C总线控制,用于重要的参数保存。
U10 (ALPU-05)是ASIC芯片,它连接在L2 (3.3V 12C总线)上,受U1 (TMS320DM6446)的I2C总线控制,用于程序密码校验,实现软件版权保护。
Ull (PCF8574T)是一个8路并行输入输出的串行接口芯片,它连接在L2 (3.3V I2C总线)上,受Ul (TMS320DM6446)的I2C总线控制,Ull (PCF8574T) 的4个输出端口连接到4个U13 (LED)上,用于状态指示;Ull (PCF8574T) 的另外4个输入输出端口 4个U12 (TLP521-1)上,实现开关量的输入输出, 用于报警的输入输出。
U27 (3片TPS54310PWP)构成了电源电路,U28 (TPS54310PWP)输入为5V 直流电源,输出为直流3.3V、 1.8V、 1.2V共3种。
U28 (3片TPS3808G09DBVR)构成了复位电路,U28 (3片TPS3808G09DBVR)
输出系统复位信号连接到Ul (TMS320DM6446)的RESET端;U28 (3片 TPS3808G09DBVR)输出控制信号到U27 (3片TPS54310PWP),控制U28 (3片 TPS3808G09DBVR)的工作顺序。U28 (3片TPS3808G09DBVR)和U29 (IMP706T) 看门狗芯片相连接,当U29 (IMP706T)在1. 6秒内收不到喂狗信号后将产生复 位信号,此复位信号将使的U28 (3片TPS3808G09DBVR)输出系统复位信号,从 而将Ul (TMS320DM6446)进行复位。U29 (IMP706T)的喂狗信号受Ul (TMS320DM6446)的GI03控制,由于GI03是1. 8V信号,而U29 (IMP706T)的 喂狗信号的要求为3.3V信号,所以U31 (SN74AVC1T45)将1. 8V的GI03信号 转换为3.3V信号,连接到U29 (IMP706T)。
权利要求1. 一种嵌入式智能视频分析器,其特征在于中央处理模块(1)由视频采集、视频分析、信息叠加、视频编码组成;中央处理模块(1)的数据接口分别接视频解码模块(2)的输出端和存储器模块(3),中央处理模块(1)中视频编码器输出端和视频环出控制模块(5)的输出端分别接视频输出模块(4),中央处理模块(1)中视频编码器输出端还与以太网接口模块(6)相接;中央处理模块(1)的I2C端分别接输入输出接口模块(8)、版权保护模块(12),中央处理模块(1)的UARTO端接串口模块(7),中央处理模块(1)的I2C端接实时时钟模块(11),中央处理模块(1)的电源与复位端接电源与复位模块(9),中央处理模块(1)的GPIO端接看门狗模块(10);视频解码模块(2)、视频环出控制模块(5)的输入端接摄像机输出的视频信号。
2. 根据权利要求1所述的嵌入式智能视频分析器,其特征在于视频环出控 制模块(5)由视频自动侦测电路和双路视频切换电路组成,视频自动侦测电路 的输入端与中央处理模块的视频输出端相连,如中央处理模块的视频输出端发生 输出故障,双路视频切换电路的输出端将自动切换至原始视频信号输出。
3. 根据权利要求1所述的嵌入式智能视频分析器,其特征在于视频输出模块 (4)的视频输出有两种输出, 一为含目标信息的标准模拟视频输出,另一个为含目标信息的以H. 264/MJPEG形式传输的IP视频编码流。
4. 根据权利要求1所述的嵌入式智能视频分析器,其特征在于以太网接口模 块(6)的网络接口可用于H. 264/MJPEG形式传输IP视频编码流,也可用于报警 任务和规则信息传输,同时嵌入式应用程序远程更新升级也可通过该接口实现。
专利摘要嵌入式智能视频分析器涉及一种对视频监控的图像进行智能分析的嵌入式装置,用于对监控场景中的目标进行检测、跟踪、识别、报警,并将监控目标信息与图像进行信息融合、传输和显示。中央处理模块(1)由视频采集、视频分析、信息叠加、视频编码组成;数据接口分别接视频解码模块(2)的输出端和存储器模块(3),视频编码器输出端和视频环出控制模块(5)的输出端分别接视频输出模块(4),中央处理模块(1)中视频编码器输出端还与以太网接口模块(6)相接;中央处理模块(1)的I2C端分别接输入输出接口模块(8)、版权保护模块(12),中央处理模块(1)的UART0端接串口模块(7),中央处理模块(1)的I2C端接实时时钟模块(11)。
文档编号G08B13/194GK201204664SQ200820035458
公开日2009年3月4日 申请日期2008年5月6日 优先权日2008年5月6日
发明者丁海龙, 张苏横, 张长顺, 蔡梅艳, 赵新荣, 陆永刚, 黄建元 申请人:江苏东大金智建筑智能化系统工程有限公司
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