专利名称：基于pcie接口的智能高清高帧光纤监控摄像系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种视频监控装置，特别涉及一种基于PCIE接口的智能高清高帧光纤监控摄像系统。
背景技术：
随着人们对视频监控需求指标的提高，在很多广场、商场、车站、银行或者地下停车场等地方，需要布置一些监控摄像头，而现有的监控技术主要是基于USB 口、以太网口或者无线传输等技术，传输带宽已经明显受限，最高速度在IOOMbps以下，无法传输高清高帧的图像，当人们要调看监控记录时候，总是无法清晰看见现场的细节信息，如犯罪嫌疑人的面部特征，汽车的车牌号等。现在市场上的摄像机都是图像采集系统采集到图像后，通过传输链路将图像传输到监控中心的显示屏上，有专门人员负责观察被监控区域的信息，当监控中心人员离开时， 监控区域就无法自动识别各种复杂信息，智能化程度较低，对人的依赖性较高，对于突发事件，需要有时调看视频，无法实时在线的对突发事件进行报警。在设计过程中，本人发现很多摄像头都是固定监控一个区域，存在监控死角情况， 无法对监控场景中的人物进行跟踪，因此需要架设多个摄像头，这样不仅增加了成本，而且也增加了铺设线路的复杂度，大大限制了监控摄像机的推广和应用。
发明内容
本发明是针对视频监控无法传输高清图像及监控智能化程度低的问题，提出了一种基于PCIE接口的智能高清高帧光纤监控摄像系统，解决传统低速传输媒介无法满足高清高帧智能视频监控的问题。本发明的技术方案为一种基于PCIE接口的智能高清高帧光纤监控摄像系统，包括视频采集模块、视频处理模块、2个光纤接口模块、PCIE接口模块、高速存储模块、视频监控中心和旋转云台模块，旋转云台模块由旋转云台和主控器构成，监控摄像机模块安装在旋转云台模块上，摄像头固定在旋转云台上，视频监控中心将旋转的角度和方向信号，通过 RS485通信模块发送到主控制器，主控制器驱动旋转云台转动，视频采集模块接收到视频监控中心的指令后，采集摄像信号送视频处理模块进行处理，处理后送第一光纤接口模块将视频信息变光信号送出，通过光纤远距离传输后，第二光纤接口模块接收并将光信号变换为数字视频信息，传送到PCIE接口模块，存储到高速存储模块中，并在视频监控中心进行显不。所述视频处理模块采用高速的FPGA作为主控器件。所述光纤接口模块，将高速 FPGA处理后的视频或者指令并行数字信息流通过8b/10b编码转换成串行数字信息流，通过高速SFP模块，按照光纤通信协议将数字信号变为光信号远传到PCIE接口模块上。本发明的有益效果在于本发明基于PCIE接口的高清高帧光纤智能监控摄像系统，解决了目前视频监控领域中遇到的难题，采用PCIE接口和光纤传输媒介，使高清高帧视频传输成为可能，在商场和大型广场监控领域，使监控视频可以看清很多视频中人物的细节信息，而不是仅仅只能看到轮廓。采用高速FPGA作为主控器件，可以嵌入的多种图像处理算法，不仅可以用于智能监控，还可以用于教学科研等。采用旋转云台，使一台摄像机可以监控更大的区域，带有的动态人物跟踪算法，能够捕捉画面中人物的一举一动。本设计为下一代视频监控提供了一种发展平台。
图1为本发明基于PCIE接口的高清高帧光纤智能监控摄像系统结构框图。
具体实施例方式如图1所示基于PCIE接口的高清高帧光纤智能监控摄像系统结构框图，包括视频采集模块101、视频处理模块102、光纤接口模块103、104、PCIE接口模块105、高速存储模块106、视频监控中心107、旋转云台模块108。视频采集模块101接收到视频监控中心107 的指令后，按照设置好的工作状态采集视频，然后视频处理模块102将视频采集模块101的采集到的视频信息进行处理，包括边缘锐化和图像增强等操作。这些图像处理算法已经放在视频处理模块102中，通过视频监控中心107对工作模式进行设置，处理后的视频信息经过高速串并转换器之后，变换为光信号，由光纤接口模块103发送出去，通过光纤远距离传输后，按照光纤通信协议，在接收端光纤接口模块104将接光信号变换为数字视频信息，传送到PCIE接口模块105，存储到高速存储模块106中，并在视频监控中心107进行显示。当需要设置摄像头的工作模式时，视频监控中心107发出模式指令，经PCIE接口模块105发送到光纤接口模块104，通过光纤传输到光纤接口模块103，按照光纤通信协议， 接收到模式设置指令，通过视频处理模块102设置视频采集模块101的各项工作参数。同时视频监控中心107带有RS485通信口，能够直接对旋转云台模块108发送指令信息，旋转云台模块接收到RS485通信口的数据之后，将按照视频监控中心107的指令信息，旋转摄像头一定角度，或者进入自动视频监控状态。所述的旋转云台模块108，由旋转云台和主控器构成，摄像头固定在旋转云台上， 旋转云台由一个高精度步进电机控制，可以360°旋转，跟踪监控视场内的动态人物，旋转角度由主控器来控制，主控制器上带有RS485接口，通过计算机远程设置旋转角度，进行自动动态人物跟踪和人工控制旋转两种方式。控制信息由视频监控中心107发出，通过RS485 通信模块发送到主控制器上。具体控制方式分两种，一种是人工控制旋转，另一种是全自动跟踪。人工控制旋转，有视频监控中心107手动发送旋转的角度和方向；全自动跟踪控制方式，视频信息在监控中心的计算机上首先和静态图像做比较，发现有动态人物进入场景，根据人物运动方向自动跟踪定位。由此可见，本设计的实施能够解决目前视频监控领域传输带宽低、帧率小、图像不清晰和不智能等问题。为高端智能视频监控领域提供了一种实施方法。所有在本设计提及的范围内，做类似修改或者替换的都属于本设计保护范围。视频采集模块101，用于采集监控区域的视频图像信息；视频处理模块102，以获得高质量的画面；光纤接口模块103、104，用于传输视频信息和控制指令；PCIE接口模块 105，用于将光纤收发到的数据传输到计算机上；高速存储模块106，用于对高速视频流进行存储；旋转云台模块108，用于对监控区360°方向监控；
所述的视频采集模块101采用高速高帧的图像CMOS图像传感器，实时输出60fps以上的图像，每幅图像的分辨率在1280*720P以上，符合高清标准，直接输出图像像素值，无任何压缩，方便实现后端图像处理，支持滚动电子快门曝光、全局同步曝光和编码曝光等快门曝光方式，外置快门控制接口可以实时在线控制视频帧率；
所述的视频处理模块102采用高速的FPGA作为主控器件，内嵌的嵌入式算法可以实现对图像各种处理，包括图像滤波、图像去噪、图像增强、边缘提取、车牌号辨认、人脸识别和图像相似度分析等，用户可以通过计算机对摄像机进行工作模式进行设置。所述的光纤接口模块103、104，将高速FPGA处理后的视频或者指令并行数字信息流通过8b/10b编码转换成串行数字信息流，通过高速SFP模块，按照光纤通信协议将数字信号变为光信号远传到PCIE接口模块上。所述的PCIE接口模块105，由光接收模块和PCIE接口卡构成，光接收模块按照光纤通信协议接收图像采集模块传输来的视频或者指令信息，通过PCIE高速接口上传到计算机系统上，其中PCIE接口包括PCIE-lX、PCIE-4X、PCIE- (和PCIE-16X，所有同类设计方案都属于本模块的范畴。所述的高速储存模块106，由高速存储介质构成，视频流的最大速度为Kibps，存储介质包括高速固态硬盘、Ultral60 SCSI标准接口磁盘阵列、Ultra320 SCSI标准接口磁盘阵列和RAID卡等，读写速度都在Kibps以上，用于存储高速视频流。
权利要求
1.一种基于PCIE接口的智能高清高帧光纤监控摄像系统，其特征在于，包括视频采集模块、视频处理模块、2个光纤接口模块、PCIE接口模块、高速存储模块、视频监控中心和旋转云台模块，旋转云台模块由旋转云台和主控器构成，监控摄像机模块安装在旋转云台模块上，摄像头固定在旋转云台上，视频监控中心将旋转的角度和方向信号，通过RS485通信模块发送到主控制器，主控制器驱动旋转云台转动，视频采集模块接收到视频监控中心的指令后，采集摄像信号送视频处理模块进行处理，处理后送第一光纤接口模块将视频信息变光信号送出，通过光纤远距离传输后，第二光纤接口模块接收并将光信号变换为数字视频信息，传送到PCIE接口模块，存储到高速存储模块中，并在视频监控中心进行显示。
2.根据权利要求1所述基于PCIE接口的智能高清高帧光纤监控摄像系统，其特征在于，所述视频处理模块采用高速的FPGA作为主控器件。
3.根据权利要求2所述基于PCIE接口的智能高清高帧光纤监控摄像系统，其特征在于，所述光纤接口模块，将高速FPGA处理后的视频或者指令并行数字信息流通过8b/10b编码转换成串行数字信息流，通过高速SFP模块，按照光纤通信协议将数字信号变为光信号远传到PCIE接口模块上。
全文摘要
本发明涉及一种基于PCIE接口的智能高清高帧光纤监控摄像机，视频监控中心控制架有摄像头的旋转云台旋转，视频采集模块接收到视频监控中心的指令后，采集摄像信号送视频处理模块进行处理，处理后送第一光纤接口模块将视频信息变光信号送出，通过光纤远距离传输后，第二光纤接口模块接收并将光信号变换为数字视频信息，传送到PCIE接口模块，存储到高速存储模块中，并在视频监控中心进行显示。解决传统低速传输媒介无法满足高清高帧智能视频监控的问题。本发明采用高速FPGA作为主控器件，可以嵌入的多种图像处理算法，360°旋转云台可以使摄像头任意旋转，用来动态跟踪监控区域的人物，为下一代视频监控提供了一种发展平台。
文档编号H04N7/18GK102170564SQ20111007469
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月28日 优先权日2011年3月28日
发明者王芳, 谢小飞 申请人:上海理工大学