专利名称：嵌入式数字ccd视频采集模块的制作方法
技术领域：
本实用新型属于视频监控技术领域，尤其是涉及ー种嵌入式数字CCD视频采集模块。
背景技术：
由于历史及观念上的原因，我国大陆的安防监控行业较发达国家晚ニ三十年。但随着我国经济的快速发展、技术水平的提高，安防监控行业有了很大的进步。近年来一直以毎年15%至30%的速度快速增长，我国的安防监控行业正面临着良好的发展机遇。 但现阶段我国安防监控产品仍以模拟监控为主，模拟监控的缺点十分明显。首先，模拟监控的图像信号质量本身就不高，并且容易产生衰耗、畸变、延时，同时易受各种设备干扰，使图像质量进ー步下降。其次，模拟视频监控系统施工难度大，布线复杂，距离长，而模拟视频信号的传输对距离十分敏感。最后，模拟视频监控系统的灵活性和扩展性差，不能实现多监控中心和多级监控管理，难以维护，具有很大的局限性。由于模拟监控的种种缺点，模拟监控系统被淘汰已成为必然趋势，数字监控系统呼应而出。数字监控系统不仅实现了模拟监控的全部功能还具备更多的优势。(I)提高了图像的质量与监控效率。利用计算机可以对不清晰的图像进行去噪、锐化等处理，通过调整图像大小，借助显示器的高分辨率，可以观看到清晰的高质量图像。(2)由于对视频图像进行了数字化，所以可以充分利用计算机的快速处理能力，对其进行压缩、分析、存储和显示。通过视频分析，可以及时发现异常情况并进行联动报警，从而实现无人值守。(3)数字信息抗干扰能力強，不易受传输线路信号衰减的影响，而且能够进行加密传输，因而可以在数千公里之外实时监控现场。(4)数字信号的传输方式更丰富，利用以太网、Wi_Fi、3G等技术可以实现不同的组网方式或混合组网方式，满足各种复杂环境的监控要求。(5)便于查找。在传统的模拟监控系统中，当出现问题时需要花大量时间观看录像带才能找到现场记录；而在数字视频监控系统中，利用计算机建立的索引，在几分钟内就能找到相应的现场记录。正是由于数字视频监控具有传统模拟监控无法比拟的优点，而且符合当前信息社会中数字化、网络化和智能化的发展趋势，所以数字视频监控正在逐步取代模拟监控，广泛应用于各行各业。但目前市场上绝大多数的数字监控系统通常采用模拟视频采集前端+视频解码卡+PC机这种方式使用。这种方式尽管实现了视频采集的数字化，但同时増加了视频解码卡这样的设备，无疑増加了数字监控系统的成本，而且，现有技术中ARM微处理器成像产品所配置的数字视频采集前端几乎全部是CMOS传感器，存在着灵敏度低、分辨率低、噪声大等缺陷和不足。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供ー种嵌入式数字CCD视频采集模块，其结构简单，设计合理，实现方便，成本低，分辨率高，灵敏度高，视频图像噪声低，接ロ标准、简单，应用范围广，实用性强，推广应用价值高。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是ー种嵌入式数字CCD视频采集模块，其特征在于包括用于采集视频信号的CCD图像传感器、与CCD图像传感器相接的前置放大器、与前置放大器相接的A/D转换器、与A/D转换器相接的图像处理器和与图像处理器相接的数据存储器，以及供电电源和与供电电源相接的电压转换电路模块；所述CCD图像传感器、前置放大器、A/D转换器、图像处理器和数据存储器均与所述电压转换电路模块相接，所述CCD图像传感器和前置放大器均与所述图像处理器相接。上述的嵌入式数字CXD视频采集模块，其特征在于所述图像处理器主要由DSP数字信号处理器构成。上述的嵌入式数字CXD视频采集模块，其特征在于所述DSP数字信号处理器为芯片CXD3172AR，所述A/D转换器集成在所述芯片CXD3172AR内部，所述CXD图像传感器与集成在所述芯片CXD3172AR内部的时钟驱动脉冲电路相接，所述前置放大器与集成在所述芯片CXD3172AR内部的电子电位器相接。上述的嵌入式数字CXD视频采集模块，其特征在于所述CXD图像传感器为SONY公司生产的CXD图像传感器ICX259AK。上述的嵌入式数字CXD视频采集模块，其特征在于所述前置放大器主要由芯片CXA3796N 构成。上述的嵌入式数字CCD视频采集模块，其特征在于所述数据存储器为EEPROM存储器。上述的嵌入式数字CXD视频采集模块，其特征在于所述EEPROM存储器主要由芯片BR9080AF构成。本实用新型与现有技术相比具有以下优点I、本实用新型采用模块化、集成化的设计，以最少的元件实现了视频图像采集的数字化，结构简単，设计合理，实现方便。2、本实用新型采用了 C⑶技术，所输出视频图像的通透性、明锐度、色彩还原、曝光、噪点等方面都优于CMOS技术，本实用新型的分辨率高，灵敏度高，视频图像噪声小。3、本发明提出的方案可以在不使用额外的视频解码芯片情况下，仅做一次A/D转换就直接得到符合ITU-RBT. 601或ITU-RBT. 656标准的数字信号，这样不仅保护了视频图像信号质量，同时还降低了成本。4、本实用新型中的图像处理器提供了标准的ITU-R BT. 656数字视频接ロ，该接ロ标准、简单，可与目前市场上任意的支持ITU-R BT. 656数字视频接ロ的DSP，ARM处理器完美对接；能够应用于数字CCTV监控系统采集前端，如IP Camera视频采集前端；嵌入式ARM开发板视频采集前端，如S3C6410开发板；以及各种需要ITU-R BT. 656格式数字视频采集iu端的广品中。5、本实用新型的实用性强，推广应用价值高。综上所述，本实用新型结构简単，设计合理，实现方便，成本低，分辨率高，灵敏度高，视频图像噪声低，接ロ标准、简单，应用范围广，实用性强，推广应用价值高。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进ー步的详细描述。
图I为本实用新型的电路原理框图。附图标记说明 I-CCD图像传感器；2_前置放大器；3_A/D转换器；4-图像处理器；5_电压转换电路模块；6_数据存储器；7-供电电源。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型包括用于采集视频信号的CXD图像传感器I、与CXD图像传感器I相接的前置放大器2、与前置放大器2相接的A/D转换器3、与A/D转换器3相接的图像处理器4和与图像处理器4相接的数据存储器6，以及供电电源7和与供电电源7相接的电压转换电路模块5 ;所述CXD图像传感器I、前置放大器2、A/D转换器3、图像处理器4和数据存储器6均与所述电压转换电路模块5相接，所述CCD图像传感器I和前置放大器2均与所述图像处理器4相接。本实施例中，所述图像处理器4主要由DSP数字信号处理器构成。具体地，所述DSP数字信号处理器为芯片CXD3172AR，所述A/D转换器3集成在所述芯片CXD3172AR内部，所述CCD图像传感器I与集成在所述芯片CXD3172AR内部的时钟驱动脉冲电路相接，所述前置放大器2与集成在所述芯片CXD3172AR内部的电子电位器相接。芯片CXD3172AR是专为CXD图像传感器使用的图像信号处理器，CXD3172AR支持510H/760H的(XD，支持NTSC/PAL两种模式，内置水平和垂直时钟驱动脉冲电路，内置10位A/D转换器、10位D/A转换器和数字编码器，支持复合模拟输出和符合ITU-RBT. 601，ITU-R BT. 656标准接ロ的数字输出，亮度/色度信号处理，自动曝光/自动对焦/自动白平衡处理。本实施例中，所述CXD图像传感器I为SONY公司生产的CXD图像传感器ICX259AK。ICX259AK是专用于PAL制式彩色视频摄像机的1/3英寸隔行扫描CXD图像传感器，它的有效像素为752(H) X 582 (V), ICX259AK应用了黄、青、洋红和绿四色滤色片，相比与传统的红、绿、蓝三色滤色片相比，四色滤色片的色彩还原能力更强，调配后的颜色更加鲜艳；同时ICX259AK采用先进的“EXVIEW HAD CXD”技术，可以将以前未能有效利用的近红外线光，有效转换成为图像资料而用。使得可视光范围扩充到红外线，让感亮度能大幅提高。利用“EXVIEW HAD CXD”组件，在黑暗的环境下也可得到高亮度的照片。而且之前在硅晶板深层中做的光电变换时，会漏出到垂直CCD部分的SMEAR成分，也可被收集到传感器内，所以影响画质的杂讯也会大幅降低。本实施例中，所述前置放大器2主要由芯片CXA3796N构成。芯片CXA3796N是专为数字C⑶摄像机使用的前置放大器芯片，该芯片具备以下优势功能I、集成高増益的CXD信号自动增益放大器，使得CCD图像传感器具有很高的灵敏度；2、能对CCD信号进行双关采样；3、使用Blanking技术校正CXD输出信号中黒色水平基准信号；4、能够为DSP的A/D转换提供參考电压；5、能够为外部A/D转换器提供的图像信号提供内置采样电路。[0037]本实施例中，所述数据存储器6为EEPROM存储器。具体地，所述EEPROM存储器主要由芯片 BR9080AF 构成。芯片 BR9080AF 是ー个 512words X 16bit 的 EEPROM 存储器，3. 3V供电，5mA工作电流，串行输入输出接ロ，100000次擦除、写入操作，写入前自动擦除操作，10年数据保存时间。本实用新型的工作原理及工作过程是(XD图像传感器I实时采集视频信号，前置放大器2对CCD图像传感器I所采集到的视频信号进行增益放大和双关采样处理，A/D转换器3对前置放大器2输出的信号进行A/D转换后，图像处理器4再根据存储在数据存储器6内的固件程序对视频信号进行亮度/色度、自动曝光/自动对焦/自动白平衡等各种处理，然后生成ITU-R BT. 656数字视频信号并输出。其中，图像处理器4能够对前置放大器2的增益进行调节，图像处理器4还能产生时钟脉冲信号，控制CXD图像传感器I正常エ作。本实用新型所输出视频图像的通透性、明锐度、色彩还原、曝光、噪点等方面都优于CMOS技术。本实用新型能够应用于数字CCTV监控系统采集前端，如IP Camera视频采集前端；嵌入式ARM开发板视频采集前端，如S3C6410开发板；以及各种需要ITU-R BT. 656格式数字视频采集前端的产品中。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.ー种嵌入式数字CCD视频采集模块，其特征在于包括用于采集视频信号的CCD图像传感器(I)、与CCD图像传感器⑴相接的前置放大器(2)、与前置放大器⑵相接的A/D转换器(3)、与A/D转换器(3)相接的图像处理器⑷和与图像处理器⑷相接的数据存储器(6)，以及供电电源(7)和与供电电源(7)相接的电压转换电路模块(5);所述CCD图像传感器(I)、前置放大器(2)、A/D转换器(3)、图像处理器(4)和数据存储器(6)均与所述电压转换电路模块(5)相接，所述CCD图像传感器(I)和前置放大器(2)均与所述图像处理器⑷相接。
2.按照权利要求I所述的嵌入式数字CCD视频采集模块，其特征在于所述图像处理器(4)主要由DSP数字信号处理器构成。
3.按照权利要求2所述的嵌入式数字CCD视频采集模块，其特征在于所述DSP数字信号处理器为芯片CXD3172AR，所述A/D转换器(3)集成在所述芯片CXD3172AR内部，所述CCD图像传感器(I)与集成在所述芯片CXD3172AR内部的时钟驱动脉冲电路相接，所述前置放大器(2)与集成在所述芯片CXD3172AR内部的电子电位器相接。
4.按照权利要求1、2或3所述的嵌入式数字CCD视频采集模块，其特征在于所述CCD图像传感器(I)为SONY公司生产的CXD图像传感器ICX259AK。
5.按照权利要求1、2或3所述的嵌入式数字CCD视频采集模块，其特征在于所述前置放大器(2)主要由芯片CXA3796N构成。
6.按照权利要求1、2或3所述的嵌入式数字CCD视频采集模块，其特征在于所述数据存储器(6)为EEPROM存储器。
7.按照权利要求6所述的嵌入式数字CCD视频采集模块，其特征在于所述EEPROM存储器主要由芯片BR9080AF构成。
专利摘要本实用新型公开了一种嵌入式数字CCD视频采集模块，包括用于采集视频信号的CCD图像传感器、与CCD图像传感器相接的前置放大器、与前置放大器相接的A/D转换器、与A/D转换器相接的图像处理器和与图像处理器相接的数据存储器，以及供电电源和与供电电源相接的电压转换电路模块；所述CCD图像传感器、前置放大器、A/D转换器、图像处理器和数据存储器均与所述电压转换电路模块相接，所述CCD图像传感器和前置放大器均与所述图像处理器相接。本实用新型结构简单，设计合理，实现方便，成本低，分辨率高，灵敏度高，视频图像噪声低，接口标准、简单，应用范围广，实用性强，推广应用价值高。
文档编号H04N5/374GK202444551SQ201220059028
公开日2012年9月19日 申请日期2012年2月22日 优先权日2012年2月22日
发明者代新冠, 徐克强, 李文峰, 王志凯, 韩非 申请人:西安科技大学