专利名称：嵌入式前端智能视频分析及图像增强单元的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种嵌入式前端智能视频分析及图像增强单元，适用电力系统变电站视频分析以及电力线保护视频分析应用需求，属视频分析及网络通讯技术领域。
背景技术：
现有的变电站网络视频监控系统(亦称“遥视系统”)初步解决了变电站“无人值守”后的远程监视问题。但是即使是远程监控依然是依靠值班人员监控，未能解决事件的实时处理的问题，实验数据表明，经过30分钟的监控后，值班监控人员最多能错过95%画面中发生的行为。当发生人员越过警戒区，人员聚集，设备起火冒烟时，值班人员很可能会错过这些重要的事件。目前业界一些知名厂商等都有类似的视频分析加报警的产品，但报警都为IO 口报警。将视频分析的结果通过以太网上报符合电力行业规约格式的报警信息，业界尚无先例。
发明内容本实用新型提出的是嵌入式前端智能视频分析及图像增强单元，在不对已部署的变电站视频监控系统(遥视系统)做改动的情况下，无缝地增加视频分析以及图像增强功能。本发明应用于摄像机一侧，当发生预定的场景时，经视频分析产生报警，通过以太网上报符合电力行业规约格式的报警信息，联动周围摄像机监控同一个区域。本实用新型的技术解决方案其结构包括视频采集模块、网络报警联动模块、开关量报警模块、电源管理模块和视频分析及图像增强模块，其中视频采集模块的信号输出/ 输入端与视频分析及图像增强模块的第一信号输入/输出端对应相接；视频分析及图像增强模块的第二信号输入/输出端与网络报警联动模块的信号输出/输入端对应相接；视频分析及图像增强模块的第三信号输入/输出端与开关量报警模块的信号输出/输入端对应连接；电源管理模块的电源输出端与视频分析及图像增强模块电源输入端对应相接，电源管理模块的电源输出端与视频采集模块的电源输入端对应相接，电源管理模块的电源输出端与网络报警联动模块的电源输入端对应相接，电源管理模块的电源输出端与开关量报警模块的电源输入端对应相接。本实用新型具有以下优点1)本发明输入为模拟复合视频，或者网络视频流，输出为网络报警信息，可以无缝接入现有的视频监控网络中。2)本发明上报的报警信息符合电力行业规约，IEC 61870-5-104规约和⑶T，方便接入现有系统。3)本发明相较于后端视频分析服务器，每台前端视频分析服务器处理一路视频，分散了视频分析的处理压力。4)本发明是相对于后端视频分析服务器是各自独立的，一台前端视频分析服务器的瘫痪只会导致一路视频的分析功能失效，而后端视频服务器瘫痪会导致整个系统的视频分析的失效。5) 本发明中图像分析与图像增强单元利用GPU分担主处理器运算，相对于后端视频分析服务器具有成本优势。
附图1是嵌入式前端智能视频分析及图像增强单元无缝接入已部署系统的示意图。附图2是嵌入式前端智能视频分析及图像增强单元结构示意图。附图3是视频采集模块与视频分析及图像增强模块连接的模/数采集接口部分原理图。附图4是网络报警联动模块与视频分析及图像增强模块连接的媒体接入层以及物理层接口部分原理图。附图5是开关量报警模块与视频分析及图像增强模块连接的通用输入输出管脚保护部分原理图。
具体实施方式
对照附图1，嵌入式前端智能视频分析及图像增强单元，通过模拟输入获取复合视频流CVBS，视频分析后将报警信息通过网络输出。同时开关量报警信息也可以通过传统的方式接到数字硬盘录像机DVR。对照附图2，视频采集模块的信号输出/输入端与视频分析及图像增强模块的第一信号输入/输出端对应相接，模拟复合视频CVBS经过抗混叠滤波器滤波，经视频采集模块A/D变换，亮度/色度处理，格式化以后，变为YUV Sbit 4:2:2数据通过符合BT. 656标准的^Dit接口输入至视频分析及图像增强模块的图像处理器(Image processor)中，图像处理器对YUV数据进行必要的预处理后，转交中央处理器进行视频分析处理；网络报警联动模块的信号输出/输入端与视频分析及图像增强模块的第二信号输出/输入端对应相接，网络报警模块通过符合PCI Express VI. 1标准的接口与视频分析及图像增强模块相接，视频分析处理及图像增强模块产生的报警数据、联动信息将以符合电力行业规约IEC 61870-5-104 规约(104 规约)IEC 61870-5-104 规约，DL451-91 规约(CDT 规约)的形式经由PCI Express收发器，3速IEEE802. 3兼容媒体接入控制器MAC，千兆媒体独立接口 GMII 的物理收发器，到达视频监控系统的网络中；开关量报警模块的信号输出/输入端与视频分析及图像增强模块的第三信号输出/输入端对应连接，开关量报警模块通过通用输入/ 输出引脚GPIO与视频分析及图像增强模块连接，视频分析及图像增强模块产生的开关量将通过光电隔离，电平转换等处理后输出，实现与后端报警服务器的兼容；电源管理模块的电源输出端与视频分析及图像增强模块电源输入端对应相接，电源管理模块向视频分析及图像模块提供3. 3v, 1. 8v, 1. Ov ；工作电压，电源管理模块的电源输出端与视频采集模块的电源输入端对应相接，电源管理模块向视频采集模块提供3. 3v, 1. 5v工作电压，电源管理模块的电源输出端与网络报警联动模块的电源输入端对应相接，电源管理模块向网络报警联动模块提供3. 3v, 1. 8v工作电压，电源管理模块的电源输出端与开关量报警模块的电源输入端对应相接，电源控制模块向开关量报警模块提供3. 3v工作电压。所述的视频采集模块以TI公司的具有可靠同步检测器的超低功耗NTSC/PAL/ SECAM视频解码器为核心模块，配合自主设计的抗混叠滤波器，将模拟视频经滤波，自动增益，模数变换，亮度色度分离与处理，格式编码等处理后，变为符合ITU-R BT. 656 8 bit4 2 2格式的数字视频信号输入视频分析及图像增强模块中，进行下一步的分析与处理。所述的网络报警联动模块以Realtek公司的PCI-Express接口的RTL8111C-GR 为核心，视频分析及图像增强模块产生的报警结果经PCI-Express总线发送至网络报警模块，网络报警模块将其转换为符合802. 3标准的数据格式发送至以太网。所述的开关量报警模块通过与视频分析及图像增强模块核心处理器图睿2的通用输入输出管脚相连接，并通过光电隔离，继电器等方式将通用输入输出的电压变为驱动能力较高的开关量信号，这些开关量信号将被连接至网络中的数字硬盘录像机，用以汇报视频分析的报警结果。所述的视频分析及图像增强模块以NVIDIA公司的图睿2处理器为核心，其图像处理器获取到视频采集模块的ITU-R BT. 656 8 bit 4:2:2格式的数字视频信号后将其转换为适合处理的YUV 4:20格式，并交由内部的8核甚低功率Gei^orce核心图像处理单元GPU 配合软件算法进行分析和处理，分析产生的报警结果交由图睿2内部的双核ARM cortex A9 处理器进一步并通过PCI-Express总线交由网络报警联动模块发送。对照附图3，模拟复合视频流(CVBS)从附图3的VIDE0_IN进入抗混叠滤波器中， 滤除高频信号后，送入德州仪器公司的视频采集芯片TVP5150中，由图中AIPlA进入，经AD 采集，亮度色度处理，格式变换等多个步骤后，变位BT656接口的8bit YUV422数据(图中 Y0UIXTY0UT7)输出至视频分析及图像增强模块的Image processor接口。对照附图4，网络报警联动模块使用了 Realtek公司的RTL8111C-GR，网络报警模块通过符合PCI Express VI. 1标准的接口与视频分析及图像增强模块相接，视频分析处理及图像增强模块产生的报警数据、联动信息将以符合电力行业规约IEC 61870-5-104规约 (104 规约)IEC 61870-5-104 规约，DL451-91 规约(CDT 规约)的形式经由 PCI Express 收发器，3速IEEE802.3兼容媒体接入控制器(MAC)，千兆媒体独立接口(GMII)的物理收发器，到达视频监控系统的网络中。对照附图5，视频分析及图像增强模块产生的报警开关量接口经由附图5中的 PC14，PC15光电隔离后，控制右侧的继电器，充分地隔离，防瞬变脉冲，防浪涌，开关量报警信号可以接入硬盘录像机或者视频监控及环境量采集主机中。本发明则可以将视频分析结果通过以太网上报报警信息，其格式符合电力行业规约格式，当画面满足预设的智能分析场景时，智能分析设备将产生报警信息。由于智能分析需要大量的计算，智能分析设备通常采用高性能服务器集中对多路视频进行分析的模式。报警联动是智能变电站监控的重要系统，通常由报警服务器完成该功能。报警服务器收到报警信息后，经过解析协议，查找数据库，发送联动信息等工作，控制一台或多台摄像机观察一个或多个点，向值班人员提供最完毕的报警事件发生地点的实时视频资料。实时视频智能分析与报警联动相结合，变电站内发生人员越过危险区域，室外区域人员未带安全帽，设备燃烧等预设事件时，可以在不依赖监控人员监视的情况下，产生报警，并联动附近的摄像机均照向同一区域，向值班人员提供及时，全面的视频资料。
权利要求1.嵌入式前端智能视频分析及图像增强单元，其特征是包括视频采集模块、视频分析及图像增强模块、网络报警联动模块、开关量报警模块、电源管理模块，其中视频采集模块的信号输出/输入端与视频分析及图像增强模块的第一信号输入/输出端对应相接，网络报警联动模块的信号输出/输入端与视频分析及图像增强模块的第二信号输入/输出端对应相接，开关量报警模块的信号输出/输入端与视频分析及图像增强模块的第三信号输入 /输出端对应连接，电源管理模块的电源输出端与视频分析及图像增强模块的电源输入端、 视频采集模块的电源输入端、网络报警联动模块的电源输入端、开关量报警模块的电源输入端对应相接。
专利摘要本实用新型是嵌入式前端智能视频分析及图像增强单元，包括视频采集模块、视频分析及图像增强模块、网络报警联动模块、开关量报警模块、电源管理模块。优点可作为前端摄像机的智能辅助增强补充，多途径获取摄像机的视频并进行视频分析以及图像增强处理。处理结果上传至视频监控平台。实现特定事件检测以及图像质量改善。产品以外挂形式接入原有的视频监控网络，在几乎不对原有视频监控系统结构做任何改动的情况下，完成视频监控系统的功能升级。当发生特定事件时，经视频分析产生报警，通过以太网上报符合电力标准规约格式的报警信息，联动周围摄像机监控同一个区域。与现有技术相比本实用新型分散了系统视频分析的压力，可靠性高，结构简化成本低。
文档编号G08B13/196GK201993865SQ201120123900
公开日2011年9月28日 申请日期2011年4月25日 优先权日2011年4月25日
发明者景文林, 朱方, 田宏英, 费章君, 陈飞凌 申请人:南京南自信息技术有限公司