专利名称：四画面图像采集器智能监控方法
技术领域：
本发明是一种对四画面分割器加慢录录像机的普通视频监视与监控系统的革新，尤其是能进行自动图像报警的智能监控方法，属于计算机应用于安全防范与图像数据采集和压缩存储的技术领域。
背景技术：
为了对保安与防范目标进行监视与记录，目前均使用工业摄像头与视频监视器和普通电视录像机，但记录时间有限。欲延长记录时间，可选用时滞(慢录)录像机，除价格较贵外，图像帧速降低，同步亦受影响。此外，为了同时监视多个目标并降低系统总成本，采用视频切换器或多画面分割器使多个摄像头能公用同一个监视器和录像机，其中四画面分割器比较常见，这种采用摄像头+四画面分割器+视频监视器/时滞录像机的“模-数-模”或“模-数-模-数”系统的成本仍然比较高。另外采用模拟录像带作为存储介质的固有缺点是随着磁头与磁带的磨损，回放的图像质量会越来越差，并且受限于录像带的顺序记录方式和录像机的机械惯性，这些监控装置的智能化程度低，不能做到对被监视对象和记录内容有所取舍。
发明内容
本发明的目的就是提供一种存取速度快、自动化程度高且价格较低，将整个监控系统由“模-数-模”或“模-数-模-数”系统简化为“模-数”系统的四画面图像采集器的智能监控装置，以及能依据图像变化自动进行图像报警的智能监控方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案。
本发明的技术解决方案是直接将四画面分割器与微机图像采集卡合并集成为一块“四画面图像采集卡”。将现有的“模-数-模”和“模-数-模-数”系统简化为“模-数”系统，并采用了帧内编码与帧间编码相结合的压缩方法。具体是采用一个对视频信号进行放大和电平箝位的预处理(1)、一个视频信号四选一开关(2)、一个对经预处理后的视频信号采样的模数转换器(3)、一个对视频信号提取行场同步信号的同步分离器(4)、一个对整个图像采集和显示的时序进行控制的时序控制器(5)、一个在进行图像采集时帧存贮器的地址发生器(6)、一个选择采集图像时的数据、地址、控制总线和图像显示时的微机数据、地址、控制总线的二选一开关(7)、一个用于存储图像数据的帧存贮器(8)、及一个微机接口(9)，构成四画面图像采集卡，为本发明的硬件部分。其中预处理(1)包括四路相同的预处理电路，同步分离器(4)也有四路相同的同步分离电路，预处理(1)和同步分离器(4)的四个输入端分别接四个摄像头的输出端即AV1～AV4，预处理(1)的四个输出端分别接视频信号四选一开关(2)的四个输入端，视频信号四选一开关(2)的输出端接模数转换器(3)的输入端，模数转换器(3)的输出端接二选一开关(7)，同步分离器(4)的输出端与时序控制器(5)相接，时序控制电路(5)的控制输出“CB”端直接与二选一开关(7)相接，地址线通过地址发生器(6)与二选一开关(7)的地址线“AB”端相接，二选一开关(7)的数据线“DB”、控制线“CB”、地址线“AB”分别与帧存贮器(8)和微机接口(9)中对应的“DB”、“CB”、“AB”线相连接。
本发明的四画面图像采集器智能监控方法包括以下工作步骤微机经微机接口(9)向采集控制口发出采集命令，采集指定的四路视频信号(来自四个不同的摄像头)中的一路视频信号，微机不断查询采集控制口，直至查询到图像采集完毕，此时微机可接管图像采集卡上的帧存贮器，或者微机可采用用中断方法获知采集完毕，微机将图像数据送入视频图形阵列(VGA)的视频存贮器(VRAM)直接显示，也可以以数据文件存盘，微机根据与预先设定的运动门限的比较结果进行判断，如果超过阀值则自动发出相应的报警信号，或将现场画面传至远处，一幅数字图像传送完毕，再由软件发采集控制字，循环上述过程(采集、存贮、传送)。
所述的“采集命令”是指由微机程控选择采集四路中的任何一路、两路、三路或四路图像的采集控制字。
所述的“将图像数据送入视频图形阵列(VGA)的视频存贮器(VRAM)直接显示”是指在同一微机显示器上同时显示来自四个不同摄像头的图像画面，或由微机程控选择显示四路中的任何一路、两路或三路图像。
所述的“以数据文件存盘”是指采用了帧内编码与帧间编码相结合的压缩方法进行压缩存贮。
所述的“运动门限”是指图像报警的报警门限，可进行设定。
本发明的四画面图像采集器智能监控方法还包括以下工作步骤所存贮的图像在恢复显示时可放大、增强及进行其它处理，本发明的优点在于本发明直接将四画面分割器与微机图像采集卡合并集成为一块“四画面图像采集卡”，以独特的“时空复用”方式分时数字化、读取及直接在同一微机显示器上同时显示来自四个不同摄像头的图像画面，也可由主机程控选择采集、显示四路中的任何一路、两路或三路图像，并相应地加快了显示速度，由此首创将现有的“模-数-模”和“模-数-模-数”系统简化为“模-数”系统。为了缩小体积、降低成本并提高可靠性，为了快速有效地直接利用主机的硬盘存储尽可能多的图像数据，采用了帧内编码与帧间编码相结合的压缩方法。通过图像自动识别以解决现有模拟监控系统不能做到对被监视对象和记录内容有所取舍的缺点。在压缩存贮的同时可根据与预先设定的运动门限的比较结果进行判断，使得一旦有异常情况则自动报警，或将现场画面传至远处。由于计算机的采用，图像在恢复显示时可放大、增强及进行其它处理，功能可不断扩充。该装置和方法使得监控从模拟向网络化、数字化、智能化的大转变。
它综合了电视技术和计算机技术，充分利用视频图形阵列(VGA)卡本身提供的视频合成功能，从而省略传统采集卡的数模变换器(D/A)视频合成及监视器，降低成本、提高性价比。另外图像采集卡接口控制简单，给软件工作者以极大的自由度。图像压缩效率高，报警门限可根据实际情况设定，智能程度高，应用面广。
根据自身技术储备和市场需求信息自行开发。因为随着市场经济的发展，银行、交通、电力、铁路、商场、公安、安全保安、博物馆、仓库、宾馆、写字楼及军事设施等领域对于安全防范和现场记录报警系统的需求越来越大、要求越来越高，而现有录像机系统已难适应，本发明可作为一种换代产品，直接与间接经济和社会效益难以估量。
图1是四画面图像采集器智能监控装置的结构框图，其中包括微型计算机(10)。
图2是四画面图像采集器智能监控装置中预处理(1)、视频信号四选一开关(2)、模数转换器(3)、同步分离器(4)、时序控制器(5)的电路原理图。
图3是四画面图像采集器智能监控装置中地址发生器(6)、二选一开关(7)、帧存贮器(8)的电路原理图。
图4是四画面图像采集器智能监控装置中微机接口(9)的电路原理图。
图5是本发明的四画面图像采集器智能监控方法的流程图。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述图1是四画面图像采集器智能监控装置的结构框图。它包括一个对视频信号进行放大和电平箝位的预处理(1)、一个视频信号四选一开关(2)、一个对经预处理后的视频信号采样的模数转换器(3)、一个对视频信号提取行场同步信号的同步分离器(4)、一个对整个图像采集和显示的时序进行控制的时序控制器(5)、一个在进行图像采集时帧存贮器的地址发生器(6)、一个选择采集图像时的数据、地址、控制总线和图像显示时的微机数据、地址、控制总线的二选一开关(7)、一个用于存储图像数据的帧存贮器(8)、及一个微机接口(9)，构成四画面图像采集卡。
图2、图3、图4是四画面图像采集器智能监控装置的各部分电路原理图。本发明中的预处理(1)的四个输出端与视频信号四选一开关(2)的输入端直接相连构成一个可以对输入视频信号进行放大、电平提升、电平箝位的初级视频信号输出装置；初级视频信号送入模数转换器(3)进行采样，采样后的数字图像数据和微机数据总线经微机接口(9)通过二选一开关(7)与帧存贮器(8)的数据线相连；地址发生器(6)和微机地址总线经微机接口(9)通过二选一开关(7)与帧存贮器(8)的地址线相连；时序控制器(5)产生的对帧存贮器的控制信号和微机控制总线通过二选一开关(7)与帧存贮器(8)的控制端相连；同步分离器(4)输出的行场同步信号和奇偶场识别信号送入时序控制器(5)；微机数据、控制总线通过微机接口(9)与时序控制器(5)相连，相互传递控制信息；另外整个图像采集和显示所需的各种时序控制信号均由时序控制器(5)产生，送往视频信号四选一开关(2)、模数转换器(3)、地址发生器(6)、二选一开关(7)、帧存贮器(8)、微机接口(9)。
预处理(1)包括四路相同的预处理电路即预处理器(1-1)、预处理器(1-2)、预处理器(1-3)、预处理器(1-4)，其中预处理器(1-1)包括电容CP101-103、电阻RP101-104，运算放大器U101；视频信号四选一开关(2)主要包括U210A-201D，预处理(1)中的四路输出即运算发达器的输出端分别与视频信号四选一开关(2)的四个输入端相接。模数转换器(3)由U301为主构成，视频信号四选一开关(2)的输出端通过电容C201与模数转换(3)的输入端即U301的“VIN”端相连接。同步分离器(4)也由四路相同的同步分离电路构成，即同步分离(4-1)、同步分离(4-2)、同步分离(4-3)、同步分离(4-4)。时序控制器(5)主要包括U501、U502，摄像头1-4的四个信号输出线AV1～AV4分别对应地与预处理器1-4和同步分离1-4的输入端相连接。同步分离(4-1)主要由电容CP401-403，电阻RP401-403及集成电路U401构成，其输出端即U401的“VSN、CSN、ODEN”分别与U501的“IN0、IN1、IN2”相连接，对应的同步分离(4-2)、同步分离(4-3)、同步分离(4-4)的输出端也分别与U501的“IN7～IN13”相连接，U501的“IN3～IN6”分别对应地与视频信号四选一开关(2)中的开关控制端即U201A-D的“C”端连接。地址发生器(6)包括U601-604；二选一开关(7)包括U701-704；帧存贮器(8)包括U801和U802；微机接口(9)包括U901-904。其中二选一开关(7)的输出端即U701-703的“1Y-4Y”和U704的“1Y-3Y”分别与帧存贮器(8)的数据线即U801、U802的“A0～A14”相连接，这样经过预处理(1)和视频信号四选一开关(2)处理的视频信号经过模数转换器(3)的采样，将采样后的数字图像数据和微机数据总线经微机接口(9)，通过二选一开关(7)送入帧存贮器(8)。帧存贮器(8)的地址线“D2～D7”与微机接口(9)中U902的“B3-B8”端相连。二选一开关(7)中U701-704的“1A-4A”端分别接地址发生器(6)中U601-604的“QA、QB、QC、QD”端，U701-704的“1B～4B”端分别接微机接口(9)总线中“MA1～MA15”，这样时序控制器(5)产生的对帧存贮器的控制信号和微机控制总线信号通过二选一开关(7)送入帧存贮器(8)的控制端。另外，模数转换器(3)中U301的“B0～B5”端分别接时序控制器(5)中的“IN8～IN13”。
图5是本发明的四画面图像采集器智能监控方法的流程图。步骤501为开始步骤。步骤502为微机经微机接口(9)向采集控制口发出采集命令，由主机程控选择采集四路中的任何一路、两路、三路或四路图像。时序控制器(5)(由可编程器件构成)接收到之后，产生图像采集所需的各种控制信号。此时二选一开关(7)选择图像采集所需的数据、地址、控制总线。步骤503为微机采集采集指定四路视频信号(来自四个不同的摄像头)中某一路视频。四路视频信号经过预处理(1)，由视频信号四选一开关(2)选择一路信号进入模数转换器(3)，输出的数字图像数据经二选一开关(7)送入帧存贮器(8)。此时的帧存贮器地址由地址发生器(6)产生，控制总线由时序控制器(5)产生。步骤504为微机查询采集控制口。在步骤505中，判断图像采集是否完毕。若为是，则在步骤506中微机可接管图像采集卡上的帧存贮器，二选一开关(7)选择微机的数据、地址、控制总线，这时可将图像数据送入视频图形阵列(VGA)的视频存贮器(VRAM)直接显示。若步骤505中为否，则回至步骤504，继续查询。步骤504和步骤505为查询方式检测图像是否采集完毕，也可以通过中断方法进行，即如果图像采集完毕则中断方式触发微机执行步骤506。在步骤507中，判断是否需要存贮图像。若步骤507中为是，则在步骤508中将图像以数据文件存贮到微机的硬盘中，为节省存贮空间，采用帧内编码与帧间编码相结合的压缩方法进行存贮。若步骤507中为否，则直接执行步骤509。如果处于监控状态，则步骤509进行图像自动识别，可根据与预先设定的运动门限的比较结果进行判断。若步骤509中判断超过阀值为是，则执行步骤510。步骤510自动发出相应的报警信号。若步骤509中为否，则直接执行步骤511。在步骤511中，判断是否需要将现场画面传送到远端。若步骤511中为是，则执行步骤512。步骤512将现场现场画面传送到远端。若步骤511中为否，则直接执行步骤513。在步骤513中，判断是否继续进行图像采集。若步骤513中为否，则回至步骤502，由软件发采集控制字，循环上述过程(采集、存贮、传送)。若步骤513中为是，则执行步骤514。步骤514为结束步骤。
由于计算机的采用，所存贮的图像在恢复显示时可放大、增强及进行其它处理，功能可不断扩充。本发明四画面图像采集器智能监控装置和方法使得监控从模拟向网络化、数字化、智能化的大飞跃。
权利要求
1.一种四画面图像采集器智能监控方法，包括以下步骤微机经微机接口向采集控制口发出采集命令，采集指定的四路视频信号中的一路视频信号，微机不断查询采集控制口，直至查询到图像采集完毕，此时微机可接管图像采集卡上的帧存贮器，或者微机可采用用中断方法获知采集完毕，微机将图像数据送入视频图形阵列的视频存贮器直接显示，也可以以数据文件存盘，微机根据与预先设定的运动门限的比较结果进行判断，如果超过阀值则自动发出相应的报警信号，或将现场画面传至远处，一幅数字图像传送完毕，再由软件发采集控制字，循环上述过程(采集、存贮、传送)。
2.根据权利要求1所述的四画面图像采集器智能监控方法，其特征是，所述的“采集命令”是指由微机程控选择采集四路中的任何一路、两路、三路或四路图像的采集控制字。
3.根据权利要求1所述的四画面图像采集器智能监控方法，其特征是，所述的“将图像数据送入视频图形阵列的视频存贮器直接显示”是指在同一微机显示器上同时显示来自四个不同摄像头的图像画面，或由微机程控选择显示四路中的任何一路、两路或三路图像。
4.根据权利要求1所述的四画面图像采集器智能监控方法，其特征是，所述的“以数据文件存盘”是指采用了帧内编码与帧间编码相结合的压缩方法进行压缩存贮。
5.根据权利要求1所述的四画面图像采集器智能监控方法，其特征是，所述的“运动门限”是指图像报警的报警门限，可进行设定。
6.根据权利要求1所述的四画面图像采集器智能监控方法，其特征是，还包括以下工作步骤所存贮的图像在恢复显示时可放大、增强处理。
全文摘要
四画面图像采集器智能监控方法，包括步骤微机发出采集命令，采集一路或多路视频信号，查询或中断方式检测是否图像采集完毕，图像采集完毕后可直接显示或以数据文件存盘，微机根据与预先设定的运动门限的比较结果进行判断，如果超过阀值则自动发出相应的报警信号，或将现场画面传至远处，再由软件发采集控制字，循环上述过程(采集、存贮、传送)。本发明可直接对一路、二路、三路或四路视频进行采集与显示，并能进行自动图像报警，实现了模拟监控向数字监控的大飞跃。
文档编号G08B13/196GK1514396SQ0215620
公开日2004年7月21日 申请日期1995年4月19日 优先权日1995年4月19日
发明者吴乐南, 陈坚 申请人:吴乐南, 陈坚