专利名称：多功能数字监控装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种数字监控装置，特别是一种用于银行、证券所、机场、车站及商场等多功能监控的数字装置。属于计算机图像信号处理领域。
背景技术：
传统的监控系统都是模拟装置，其存在的主要问题有图像质量差；磁带的可重复使用性低；磁带的存储容量较小，大量磁带堆积需要很大的空间，给维护带来很大的不便；查询不便，为了找到某一片断，往往需要通带上去查找。
经文献检索发现，在http//www.china-ideals.com/mail.htm网站上，由ideals思路集团有限公司开发的“猎鹰2000”数字视频监控系统，该系统由计算机(兼容机)、摄像头、调制解调器、视频采集卡(ZK901A功能卡)、红外探器、控制器、图像解码软件和通信软件包等组成。该系统是基于Windows2000操作系统的高可靠性、多功能、网络化的数字视频监控系统，结构分为两路，第一路由摄像头将拍摄到的图像，经数据线，传输到四分频器，经数据线，接到主机的图像压缩卡上，主机将显示信号流通过数据线送入数字切换器，再通过数据线将数字切换器输出的显示信号送到监视器。第二路鼠标、键盘通过信号线直接接入数字切换器。网页上还介绍该监控系统的最大特点是电脑智能存储取代录像带；长时间连续存储(10-30天)；快速查询打印任意时间图像资料；远程视频图像监控。但该监控系统的图像质量较差，无法通过其他技术手段提升图像质量；连续存储时间相对较短，需要经常更换硬盘，使用和维护较为麻烦；查询图像资料时，必须提供准确的查询时间，无法依据大概的时间段来快速检索图像；主机一旦死机，必须经由人工干预才能恢复正常工作。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多功能数字监控装置，使其图像质量得到了较大的改善；主机内置的大容量存储器可以长时间使用，无需更换；以视频段为单位的存储方式，更便于检索；主机内置特制的防死机卡，能够通过软硬件的适当配合，自动监测主机的当前工作状态，一旦发现死机即可立即自动复位并重启主机，可有效防止主机死机造成的监控失效。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括监视器，数字切换器，四分频器(一)、(二)，鼠标及键盘，主机(一)、(二)、(三)，图像压缩卡(一)、(二)、(三)，摄像头。具体连接分为以下四路第一路摄像头通过数据线与四分频器(一)连接，四分频器(一)经数据线与主机(一)连接，图像压缩卡(一)插入主机(一)的插槽中，主机(一)通过数据线与数字切换器信号输入端连接，数字切换器信号输出端与监视器连接。摄像头将拍摄到的图像，经数据线传输到四分频器(一)，再经数据线传输到主机(一)的图像压缩卡(一)，主机(一)将显示信号流通过数据线送入数字切换器，再通过数据线将数字切换器输出的显示信号送到监视器。
第二路摄像头通过数据线与四分频器(二)连接，四分频器(二)经数据线与主机(二)连接，图像压缩卡(二)插入主机(二)的插槽中，主机(二)通过数据线与数字切换器信号输入端连接，数字切换器信号输入端与监视器连接。信号传输与第一路相同。
第三路摄像头经数据线与主机(三)连接，图像压缩卡(三)插入主机(三)插槽中，主机(三)通过数据线与数字切换器的信号输入端连接，数字切换器信号输出端与监视器连接。摄像头拍摄到的图像，经数据线传输到主机(三)的图像压缩卡(三)，主机(三)将显示信号流通过数据线送入数字切换器，再通过数据线将数字切换器输出的显示信号送到监视器。
第四路鼠标及键盘通过信号线直接接入数字切换器。
主机内置有防死机卡，该防死机卡通过数据线与主机内部的系统总线相连接。主机内置有大容量的存储器，该大容量的存储器通过数据线与主机内部的系统总线相连接。
本发明所述的装置至少包含三套录像系统(即内置图像压缩卡的主机，若为四画面情况，则还应包括四分频器)，本发明分成四画面和单画面两种信号通道。对于四画面这一通道(第一路或第二路)，与四分频器(一)或(二)相连接的四个摄像头，将各自的信号送入四分频器(一)或(二)，四分频器(一)或(二)将四路信号合成一路后，输入图像压缩卡(一)或(二)。在计算机的控制下，将采集到的视频信号压缩后存储到大容量的存储器上。同时，三台主机将各自采集到的视频流输入数字切换器，数字切换器再按照设定的时间间隔轮流将各路主机送入的视频信号送到显示器上显示出来。对于单画面这一通道(第三路)，单个摄像头将信号直接接入图像压缩卡(三)。其中，两个主机(一)和(二)分别负责两路四画面的监控，另一个主机(三)负责一路单画面的监控。主机数目具体配置可按实际要求确定。
本发明中的录像系统可按用户要求配置。在四画面录像系统中，由四个摄像头共享一个四分频器，而三台主机则共享一个显示器。
本发明装置工作时，打开电源，启动本装置，根据预先设置录帧的大小(720*540或360*270)、帧捕获的速度(小于30帧/秒)、压缩比、视频剪辑段的大小(缺省为60秒/段)、缓存大小等参数，启动视频捕获命令，装置即进入视频捕获状态。此时，对于单画面来说，由摄像头进来的信号源源不断地送入主机压缩卡中，主机将捕获的视频流压缩后，一方面存入存储器，一方面解压后回显示器。录制的视频文件在存入存储器时，是用视频流开始捕获的时间为文件名的，这就大大方便了后阶段的视频文件的检索。只要输入要检索的时间段，装置就可以从存储器中取出符合要求的每一个视频剪辑段。对于四画面，由于是四个视频流共用一个画面，所以每路视频流的画面相对较小，本装置能够根据要求从四路中取出单路回放出来，在回放时还可以对图像进行放大。另外，通过软件在视频流播放中使用了对播放速度的控制，这样就可以播放慢镜头和快镜头。
本发明应用了Motion-JPEG、MPEG和小波变换等处理方法，结合计算机高速运算功能对图像进行处理和存储功能。当监视区内没有运动目标时，装置在监视状态下，并处于目标等待位。此时，装置进行相邻两帧的比较算法，即截获相邻两帧的彩色图像，并将它们从彩色空间转化至灰度空间，然后在灰度平面上对它们进行区域的比较，当灰度差的积累平方和超过预设的阈值时，就认为监视区内有目标出现，装置即时启动捕获程式，开始视频采集，此时装置进入录制状态，并处于捕获目标位。
在一个固定长度(如一分钟)的视频剪辑段后，装置进入目标搜索位，此时装置要做两个判断(1)原先出现的目标是否在监视区内。为了杜绝漏录缓慢移动的物体，此时装置通过图像压缩卡，将截获的一帧视频图像，变换至灰度空间，与目标出现开始视频录制前截获的两帧视频图像在灰度平面上分别进行比较，当积累灰度差的平方和达到预设的阈值时，表示目标仍在监视区内，装置继续进行视频录制。(2)有无新的目标出现。截获视频剪辑段末段末端点的左右两侧各一帧视频图像，变换至灰度空间后进行比较，当灰度平面上的灰度差的积累平方和超过预设的阈值时，就认为有新的目标出现，装置通过图像压缩卡继续下一个视频段的录制。当两种判断都为假时，装置进入监视状态，并处于目标等待位。如此循环下去，在目标监视状态和视频捕获状态之间进行切换。
本发明中通过图像压缩卡获取的图像质量远远高于模拟装置中获得的图像质量，而且存储器可以重复使用无限次，克服了模拟磁带因重复使用导致画面质量降低的特点。在模拟装置中视频检索较困难，工作效率较低，而在本发明中可通过软件，根据银行指定的时间段，检索出相应的内容，直接检索精度可达到一分钟。另外，本发明还加强了通过软件的图像后处理过程，对于那些较差工况下得到的图像进行有效的恢复。
本发明与现有技术相比，具有以下优点使用本发明装置，图像质量有了较大的改善，而且由于意外因素造成的低图像质量，可以应用高级图像处理技术来恢复其本来面目；主机内置的大容量存储器可以连续使用半个月，无需更换，给使用和维护带来了很大便利；以视频段为单位的存储方式，更便于检索，只要提供要检索的大概时间，本发明就会自动找出符合要求的每一个视频段；主机内置特制的防死机卡，能够通过软硬件的适当配合，自动监测主机的当前工作状态，一旦发现死机即可立即自动复位并重启主机，可有效防止主机死机造成的监控失效，这是本发明最为突出的创新点。
本发明具有优良的技术性能，在各行各业有着广泛的应用前景。在银行监控应用中，可以实时监控柜台的业务过程，在无人值守的ATM机以及重要的场所(如客房、金库等)可以监控人员的流动；在博物馆中，可以用来监控贵重文物的安全；在机场、车站、码头、高速公路等的入口，及大型超市和高档住宅也有着广泛的应用，具有很大的社会效益。
图1本发明结构示意图具体实施方式
如图1所示，本发明包括监视器(1)，数字切换器(2)，四分频器(3)、(4)，鼠标及键盘(5)，主机(6)、(7)、(8)，图像压缩卡(9)、(10)、(11)，摄像头(12)～(20)。具体连接分为以下四路第一路摄像头(12)、(13)、(14)、(15)通过数据线与四分频器(3)连接，四分频器(3)经数据线与主机(6)连接，图像压缩卡(9)插入主机(6)的插槽中，主机(6)通过数据线与数字切换器(2)信号输入端连接，数字切换器(2)信号输出端与监视器(1)连接；摄像头(12)、(13)、(14)、(15)将拍摄到的图像，经数据线传输到四分频器(3)，再经数据线传输到主机(6)的图像压缩卡(9)上，主机(6)将显示信号流通过数据线送入数字切换器(2)，再通过数据线将数字切换器(2)输出的显示信号送到监视器(1)；第二路摄像头(16)、(17)、(18)、(19)通过数据线与四分频器(4)连接，四分频器(4)经数据线与主机(7)连接，图像压缩卡(10)插入主机(7)的插槽中，主机(7)通过数据线与数字切换器(2)信号输入端连接，数字切换器(2)信号输入端与监视器(1)连接；第三路摄像头(20)经数据线与主机(8)连接，图像压缩卡(11)插入主机(8)插槽中，主机(8)通过数据线与数字切换器(2)的信号输入端连接，数字切换器(2)信号输出端与监视器(1)连接；第四路鼠标及键盘(5)通过信号线直接接入数字切换器(2)。
主机(6)、(7)、(8)内置有防死机卡，该防死机卡通过数据线与主机内部的系统总线相连接。
主机(6)、(7)、(8)内置有大容量的存储器，该大容量的存储器通过数据线与主机内部的系统总线相连接。
本发明所述的装置至少包含三套录像系统，录像系统可按用户要求配置，主机的具体配置可按实际要求确定，在四画面录像系统中，由四个摄像头共享一个四分频器，而三台主机则共享一个显示器。
权利要求
1.一种多功能数字监控装置，包括监视器(1)，数字切换器(2)，四分频器(3)、(4)，鼠标及键盘(5)，主机(6)、(7)、(8)，图像压缩卡(9)、(10)、(11)，摄像头(12)～(20)，其特征在于，具体连接分为以下四路第一路摄像头(12)、(13)、(14)、(15)通过数据线与四分频器(3)连接，四分频器(3)经数据线与主机(6)连接，图像压缩卡(9)插入主机(6)的插槽中，主机(6)通过数据线与数字切换器(2)信号输入端连接，数字切换器(2)信号输出端与监视器(1)连接；第二路摄像头(16)、(17)、(18)、(19)通过数据线与四分频器(4)连接，四分频器(4)经数据线与主机(7)连接，图像压缩卡(10)插入主机(7)的插槽中，主机(7)通过数据线与数字切换器(2)信号输入端连接，数字切换器(2)信号输入端与监视器(1)连接；第三路摄像头(20)经数据线与主机(8)连接，图像压缩卡(11)插入主机(8)插槽中，主机(8)通过数据线与数字切换器(2)的信号输入端连接，数字切换器(2)信号输出端与监视器(1)连接；第四路鼠标及键盘(5)通过信号线直接接入数字切换器(2)。
2.根据权利要求1所述的多功能数字监控装置，其特征是，主机(6)、(7)、(8)内置有防死机卡，该防死机卡通过数据线与主机内部的系统总线相连接。
3.根据权利要求1所述的多功能数字监控装置，其特征是，主机(6)、(7)、(8)内置有大容量的存储器，该大容量的存储器通过数据线与主机内部的系统总线相连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的多功能数字监控装置，其特征是，至少包含三套录像系统，录像系统根据用户要求配置，在四画面录像系统中，由四个摄像头共享一个四分频器，而三台主机则共享一个显示器。
全文摘要
一种多功能数字监控系统，属于计算机图像信号处理领域。本发明结构分四路第一路摄像头通过数据线与四分频器(一)连接，四分频器(一)经数据线与主机(一)连接，图像压缩卡(一)插入主机(一)的插槽中，主机(一)通过数据线与数字切换器信号输入端连接，数字切换器信号输出端与监视器连接。第二路摄像头、四分频器(二)、主机(二)、图像压缩卡、数字切换器、监视器，连接关系通第一路；第三路摄像头经数据线与主机(三)连接，图像压缩卡(三)插入主机(三)插槽中，主机(三)通过数据线与数字切换器的信号输入端连接，数字切换器信号输出端与监视器连接。第四路鼠标及键盘通过信号线直接接入数字切换器。
文档编号G06T1/00GK1529283SQ20031010796
公开日2004年9月15日 申请日期2003年10月16日 优先权日2003年10月16日
发明者陈泽宇, 盛焕烨, 戚飞虎, 周颢, 李楠 申请人:上海交通大学