专利名称：一种安防摄像机的制作方法
技术领域：
本发明涉及智能安防领域的摄像机。
背景技术：
目前高清安防行业发展迅速，各行各业都对高清视频监控抱有很大兴趣。但是目前市面上的高清摄像机基本都采用12V外部供电，基本功耗都在5W以上，并且需要用铜轴电缆或者IP网线传输。这大大的约束了特殊行业对高清视频监控的需求。例如，煤炭行业，在矿难发生的时候，首先要断掉所有地下的供电，以防止由于线路火花引起更大的灾难。如果有一种摄像机不依靠于外部供电，并且也不以电信号传输信息，将能很好的解决这种特殊环境下对高清的需求
发明内容
为了解决现有安防摄像机存在安全风险的技术问题，本发明提供了一种安防摄像机。本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是
一种安防摄像机，包括机壳以及分别位于所述机壳内的镜头和与所述镜头连接的图像传感器，还包括分别位于所述机壳内的与所述图像传感器连接的FPGA主板、与所述FPGA主板连接的光电模块、与所述光电模块连接的光纤接口以及分别与所述图像传感器、所述FPGA主板和所述光电模块连接的供电装置，供电装置包括电池；所述机壳为钢制壳体，该机壳上安装有钢化玻璃，所述镜头安装在该钢化玻璃处内侧，所述光纤接口具有圆型带螺纹的FC接口，该光纤接口用三防塑料固定在所述机壳上；所述FPGA主板中包括用于时钟误差校正和8/10B编解码的图像编解码模块和与该图像编解码模块连接的并串行与串并行转换器，该并串行与串并行转换器与所述光电模块连接。进一步的，所述FPGA主板中包括接于所述图像传感器和所述图像编解码模块之间的图像处理模块。进一步的，所述图像处理模块包括传感器接口、与该传感器接口连接的自动曝光控制单元、与该传感器接口连接的图像插值处理单元、与该图像插值处理单元连接的自动白平衡处理单元、与该自动白平衡处理单元连接的颜色增强处理单元、与该颜色增强处理单元连接的宽动态处理单元、与该宽动态处理单元连接的色度空间转换单元、与该色度空间转换单元连接的伽玛校正单元。进一步的，所述图像编解码模块包括相互连接的CTC模块和8/10B编解码模块。进一步的，所述光电模块为波分复用光模块；所述FPGA主板包括分别负责收发的接收信号线和发送信号线，该FPGA主板通过所述接收信号线和所述发送信号线与所述波分复用光模块连接。进一步的，所述供电装置包括依次串接的DC/DC开关电源模块、第一级LD0、第二级LDO和第三级LD0。
进一步的，所述DC/DC开关电源模块用于将输入电压转换为3. 3V电压进行输出，其输出端向所述FPGA主板和所述光电模块供电；所述第一级LDO用于将输入的3. 3V电压转换为2. 8V电压进行输出，其输出端向所述图像传感器供电；所述第二级LDO用于将输入的2. 8V电压转换为I. 8V电压进行输出，其输出端向所述图像传感器供电；所述第三级LDO用于将输入的I. 8V电压转换为I. 2V电压进行输出，其输出端向所述FPGA主板供电。进一步的，所述供电装置包括用于接外部5V供电的电源接口以及分别与所述电池和所述电源接口连接的检测控制电路，所述检测控制电路分别与所述图像传感器、所述FPGA主板和光电模块连接。进一步的，当所述检测控制电路检测到所述电源接口有供电时，该检测控制电路控制该电源接口分别与所述图像传感器、所述FPGA主板和所述光电模块连接导通；当所述检测控制电路检测到所述电源接口无供电时，该检测控制电路控制所述电池分别与所述图像传感器、所述FPGA主板和所述光电模块连接导通。进一步的，所述电池采用3. 7V供电输出；在所述机壳上设有与该电池相接的充电 接口。本发明的有益效果是本发明安防摄像机采用FPGA独立设计ISP功能，采用5V供电系统，使得整机功耗控制在2W以内，使得用电池供电成为可能；还采用波分复用光模块，实现单芯双向的信号传输；在结构上使用全密封的钢制外壳，完全防水、防气；只有一根光纤和地面连接，即使光纤断裂，由于是光信号，所以也不用担心由此引发火花；同时由于使用光纤，不用中继直接可以传输70到80公里，很好的解决了远距离问题。
图I是本发明实施例安防摄像机结构示意框 图2是本发明实施例安防摄像机的FPGA主板结构示意框 图3是本发明实施例安防摄像机的图像处理模块结构示意框 图4是本发明实施例安防摄像机的图像编解码模块结构示意框 图5是本发明实施例安防摄像机的图像编解码模块采用的时钟去抖方式的示意 图6是本发明实施例安防摄像机的并串行与串并行转换器结构示意 图7是本发明实施例安防摄像机的逐级降压法涉及的电路示意 图8是本发明实施例安防摄像机的供电装置的部分结构示意框图。
具体实施例方式下面结合
及具体实施方式
对本发明进一步说明。如图I所示，本实施例的安防摄像机，包括机壳I和分别位于机壳I内以下部件镜头2、与镜头2连接的图像传感器3、与图像传感器3连接的FPGA主板4、与FPGA主板4连接的光电模块5、与光电模块5连接的光纤接口 6以及分别与图像传感器3、FPGA主板4和光电模块5连接的供电装置7 ;供电装置7包括电池71 ;机壳I为钢制壳体，其前部安装有钢化玻璃，镜头2安装在机壳I内钢化玻璃内侧，光纤接口 6采用圆型带螺纹的FC接口，用三防塑料固定在机壳I的后端，这样，使机壳I形成一个封闭的壳体，且防火、防水。如图2所示，FPGA主板4中包括用于时钟误差校正和8/10B编解码的图像编解码模块42和与图像编解码模块42连接的并串行与串并行转换器43，并串行与串并行转换器43与光电模块5连接。优选的，如图2所示，FPGA主板4中包括接于图像传感器3和图像编解码模块42之间的图像处理模块41。如图3所示，图像处理模块41包括传感器接口 411、与该传感器接口 411连接的自动曝光控制单元412、与该传感器接口 411连接的图像插值处理单元413、与该图像插值处理单元413连接的自动白平衡处理单元414、与该自动白平衡处理单元414连接的颜色增强处理单元415、与该颜色增强处理单元415连接的宽动态处理单元416、与该宽动态处理单元416连接的色度空间转换单元417、与该色度空间转换单元417连接的伽玛校正单元418。传感器接口 411用于与图像传感器3对接；图像处理模块41对视频图像数据分别进行自动曝光、插值、自动白平衡、颜色增强、宽动态处理、色度空间转换和伽玛矫正处理，以获得高质量视频图像。图像编解码模块42对图像处理模块41传输而至的视频图像进行编码以更适 合光纤传输，如图4所示，图像编解码模块42包括相互连接对CTC (Clock ToleranceCorrection,时钟误差校正)模块421和8/10B编解码模块422。CTC模块421对视频信号进行时钟误差校正，其为传输关键点，如图5所示，它采用标准做法，VCXO (VoltageControlled X’tal Oscillator,压控钟振)时钟去抖,使收端可靠的恢复发端数据,可以很好的降低接收端的误码率和降低时钟方案成本；8/10B编解码模块422对自CTC模块421传输而至Sbit数据宽度的视频信号进行编码，使其转换成IObit数据宽度的视频信号，以达到传输电平的平衡，防止连续的“O”电平和“I”电平出现，增强数据的稳定性和协助收端更好的接收数据；再传输至并串行与串并行转换器43进行并串转换。8/10B编解码模块422还可对自并串行与串并行转换器43传输而至的IObit数据宽度的视频信号进行解码，使其转换成8bit数据宽度的视频信号，再将其输出至CTC模块421进行时钟误差校正后向外输出。如图6所示，并串行与串并行转换器43将自图像编解码模块42传输而至的IObit宽度的并行数据转换成Ibit宽度的串行连续数据，再输出给光电模块5 ;并串行与串并行转换器43还可将自光电模块5发出的串行数据转换为IObit宽度的并行数据，再发送给编解码模块42。优选的，如图I所示，光电模块5为波分复用光模块。FPGA主板4还可接收远端光纤自光纤接口 6送进来的信号，完成比如开关摄像机、开关补光灯、增加音频、控制摄像机的一些视频参数等等功能。采用低功耗FPGA主板4完成ISP(Image Signal Processing,图像信号处理)功能，并用FPGA自带的具有双向传输功能的SERDES (并串行与串并行转换器)连接波分复用光模块，FPGA主板4配合双向光纤传输视频信号，并使用波分复用光模块实现单纤双向的传输机制，实现FPGA主板4与双向光电模块的对接。所谓双向，即FPGA主板4具有一发一收两对信号线(即接收信号线和发送信号线)，将这两对信号线接到波分复用光模块上，波分复用光模块内部有光学上的波分复用功能，其将发送和接收的光合成为一束光在一根光纤上进行传输。优选的，电池71采用3. 7伏供电输出。图像传感器3、FPGA主板4和波分复用光模块的供电均小于等于3. 3伏。电池71旁还设有充电接口 71a，可通过其对电池71进行充电。现有供电方式采用的降压法通常是由5V供电直接产生3. 3V、2. 8V、1. 8V、1. 2V等，在电源降压过程中大大的增加了无端的热损耗和电源文波。而本实施例的安防摄像机采用两种电源供电，如图I所示，即供电装置7不仅包括电池71，还包括用于接外部5V供电的电源接口 72，当FPGA主板4判断环境供电正常的时，FPGA主板4控制接通电源接口 72以使用外部5V供电，当FPGA主板4判断恶劣环境发生时，FPGA主板4控制接通内部3. 7V电池71以供电；如图7所示，供电装置7还包括分别与电池71和电源接口 72连接的DC/DC (直流转直流)开关电源模块73,以及依次串接的第一级LDO (Low Dropout Regulator,低压差线性稳压器)741、第二级LDO 742和第三级LDO 743，所述第一级LDO 741的输入端与DC/DC开关电源模块73的输出端连接。DC/DC开关电源模块73用于将输入电压转换为3. 3V电压进行输出，其输出端向FPGA主板4和光电模块5供电，其效率可达95%，;第一级LDO 741用于将输入的3. 3V电压转换为2. 8V电压进行输出，其输出端向图像传感器3供电；第二级LDO742用于将输入的2. 8V电压转换为1.8V电压进行输出，其输出端向图像传感器3供电；第三级LDO 743用于将输入的I. 8V电压转换为I. 2V电压进行输出，其输出端向FPGA主板4供电。采用这样的逐级降压法，可大大节省由于LDO从5V变到3. 3V或者I. 2V时候打高压差带来的损耗，逐级降压法可以使得电源的热损耗最低，并且使得电源的文波最低，发热量小能给摄像机更稳定的环境，低文波的电源使信号质量更好。由于系统内部供电均小于等 于3. 3V，能保障整机功耗最低，目前测算出来的摄像机整机功耗小于2W。可根据摄像机使用时间的长短定制不同容量的电池。优选的，本实施例的安防摄像机在供电选择上采用ORing方式，如图8所示，供电装置7包括与电池71和电源接口 72连接的检测控制电路75，电池71持续给检测控制电路75供电以为其提供工作电源，检测控制电路75分别与图像传感器3、FPGA主板4和光电模块5连接。检测控制电路75由电池71供电，如果检测控制电路75检测到外部有供电的时候，则选通电源接口 72从而使外部供电给主机以节省电池电量，即检测到电源接口 72处有供电时，检测控制电路75控制电源接口 72分别与与图像传感器3、FPGA主板4和光电模块5连接导通；如果检测控制电路75检测到外部没有供电的时候，则选通电池71供电给主机，即检测到电源接口 72无供电时，检测控制电路75控制电池71分别与与图像传感器3、FPGA主板4和光电模块5连接导通。这样，即可实现在环境供电正常的情况下使用外部供电，在恶劣环境发生的时候使用内部电池供电；并且，还实现了智能省电。另外还采用如下的省电方式，在系统处于待机状态的时候，FPGA主板4关闭图像传感器3的供电并将系统主频率发生器关闭。此外光电模块5和并串行与串并行转换器43采用突发模式(BMR,burst mode receiver),突发模式在FPGA主板4内实现,主要用来检测光电模块5的接收端有没有接收到光信号，如果接收到光信号，就唤醒主机，然后根据外部传来的控制信号来打开图像传感器电源，给出工作时钟等等工作，如果没有接收到光信号，光电模块5处于微电供给状态，此时只有FPGA主板4在I. 2V超低压下保持睡眠状态，一旦有光信号通过光纤进入光电模块5, FPGA主板4被激活，FPGA主板4开始同步外部信号，根据判断光电模块5传来的信号的值，判断是否是信号里面的标识信息来作为依据，逐级唤醒图像传感器3和FPGA主板4内部的高速时钟模块先给图像传感器3供电，然后再传送时钟信号给图像传感器3 ;对于FPGA主板4内部的功能模块，是通过开关时钟信号来实现的。通过此方式大大节省了电池功耗。优选的，在机壳I上，在电池71旁还设有与电池71相接的充电接口 76，可通过其对电池71进行充电。
如上所云是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思和内涵的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种安防摄像机，包括机壳(I)以及分别位于所述机壳(I)内的镜头(2)和与所述镜头(2)连接的图像传感器(3)，其特征在于还包括分别位于所述机壳(I)内的与所述图像传感器(3 )连接的FPGA主板(4 )、与所述FPGA主板(4 )连接的光电模块(5 )、与所述光电模块(5)连接的光纤接口(6)以及分别与所述图像传感器(3)、所述FPGA主板(4)和所述光电模块(5)连接的供电装置(7)，供电装置(7)包括电池(71);所述机壳(I)为钢制壳体，该机壳(I)上安装有钢化玻璃，所述镜头(2)安装在该钢化玻璃处内侧，所述光纤接口(6)具有圆型带螺纹的FC接口，该光纤接口(6)用三防塑料固定在所述机壳(I)上；所述FPGA主板(4)中包括用于时钟误差校正和8/10B编解码的图像编解码模块(42)和与该图像编解码模块(42)连接的并串行与串并行转换器(43)，该并串行与串并行转换器(43)与所述光电模块(5)连接。
2.根据权利要求I所述的安防摄像机，其特征在于所述FPGA主板(4)中包括接于所述图像传感器(3 )和所述图像编解码模块(42 )之间的图像处理模块(41)。
3.根据权利要求2所述的安防摄像机，其特征在于所述图像处理模块(41)包括传感器接口(411)、与该传感器接口(411)连接的自动曝光控制单元(412)、与该传感器接口(411)连接的图像插值处理单元(413)、与该图像插值处理单元(413)连接的自动白平衡处理单元(414)、与该自动白平衡处理单元(414)连接的颜色增强处理单元(415)、与该颜色增强处理单元(415)连接的宽动态处理单元(416)、与该宽动态处理单元(416)连接的色度空间转换单元(417)、与该色度空间转换单元(417)连接的伽玛校正单元(418)。
4.根据权利要求I所述的安防摄像机，其特征在于所述图像编解码模块(42)包括相互连接的CTC模块(421)和8/10B编解码模块(422)。
5.根据权利要求I所述的安防摄像机，其特征在于所述光电模块(5)为波分复用光模块；所述FPGA主板(4)包括分别负责收发的接收信号线和发送信号线，该FPGA主板(4)通过所述接收信号线和所述发送信号线与所述波分复用光模块连接。
6.根据权利要求I所述的安防摄像机，其特征在于所述供电装置(7)包括依次串接的DC/DC开关电源模块(73)、第一级LDO (741)、第二级LDO (742)和第三级LDO (743)。
7.根据权利要求6所述的安防摄像机，其特征在于所述DC/DC开关电源模块(73)用于将输入电压转换为3. 3V电压进行输出，其输出端向所述FPGA主板(4)和所述光电模块(5)供电；所述第一级LDO (741)用于将输入的3. 3V电压转换为2. 8V电压进行输出，其输出端向所述图像传感器(3)供电；所述第二级LDO (742)用于将输入的2. 8V电压转换为I. 8V电压进行输出，其输出端向所述图像传感器(3)供电；所述第三级LDO (743)用于将输入的1.8V电压转换为1.2V电压进行输出，其输出端向所述FPGA主板(4)供电。
8.根据权利要求I所述的安防摄像机，其特征在于所述供电装置(7)包括用于接外部5V供电的电源接口(72)以及分别与所述电池(71)和所述电源接口(72)连接的检测控制电路(75)，所述检测控制电路(75)分别与所述图像传感器(3)、所述FPGA主板(4)和光电模块(5)连接。
9.根据权利要求8所述的安防摄像机，其特征在于当所述检测控制电路(75)检测到所述电源接口(72)有供电时，该检测控制电路(75)控制该电源接口(72)分别与所述图像传感器(3)、所述FPGA主板(4)和所述光电模块(5)连接导通；当所述检测控制电路(75)检测到所述电源接口(72)无供电时，该检测控制电路(75)控制所述电池(71)分别与所述图像传感器(3 )、所述FPGA主板(4 )和所述光电模块(5 )连接导通。
10.根据以上任一权利要求所述的安防摄像机，其特征在于所述电池(71)采用3.7V供电输出；在所述机壳(I)上设有与该电池(71)相接的充电接口(76)。
全文摘要
本发明提供一种安防摄像机，包括机壳、分别位于所述机壳内的镜头、与所述镜头连接的图像传感器、与所述图像传感器连接的FPGA主板、与所述FPGA主板连接的光电模块、与所述光电模块连接的光纤接口以及分别与所述图像传感器、所述FPGA主板和所述光电模块连接的供电装置，供电装置包括电池；所述机壳为钢制壳体，该机壳上安装有钢化玻璃，所述镜头安装在该钢化玻璃处内侧，所述光纤接口具有圆型带螺纹的FC接口，该光纤接口用三防塑料固定在所述机壳上；所述FPGA主板中包括图像编解码模块和与该图像编解码模块连接的并串行与串并行转换器，该并串行与串并行转换器与所述光电模块连接。本发明安防摄像机的安全性高。
文档编号H04N5/225GK102868852SQ201210340589
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者林绿德, 庄永军, 吴乘跃 申请人:旗瀚科技有限公司