视频采集系统
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视频监控系统的工作原理视频监控系统是一种通过摄像机和视频录像机等设备,通过传输、存储和处理视频信号,以实现对特定区域进行实时监控和记录的系统。
它广泛应用于安保领域、交通管理、工业控制等各个领域。
本文将详细介绍视频监控系统的工作原理。
一、视频监控系统的基本组成视频监控系统由摄像机、传输介质、存储设备、视频处理器和监控显示器等多个组件组成。
1. 摄像机:摄像机是视频监控系统的核心部件,通过光学透镜将实时画面转化为电子信号,并传输给其他设备进行处理和显示。
2. 传输介质:传输介质负责将摄像机产生的电子信号传输到其他设备。
主要有有线传输和无线传输两种方式。
有线传输可以使用电缆或光纤进行数据传输,传输速度快、稳定性高;无线传输则通过无线电波将信号传输到接收设备,具有灵活性和便携性等优势。
3. 存储设备:存储设备用于将视频信号进行录制和存储。
常见的存储设备包括硬盘录像机(DVR)、网络硬盘录像机(NVR)等。
这些设备具有大容量、高稳定性和可靠性的特点,可以长时间保存视频数据。
4. 视频处理器:视频处理器负责对摄像机采集到的视频信号进行处理和编码。
它可以对图像进行增强、压缩、分割和分析等操作,以提高视频质量和减少存储空间的占用。
5. 监控显示器:监控显示器用于显示摄像机传输过来的视频画面。
它可以将多个摄像机的画面分屏显示,以便实时监控和比对。
二、视频监控系统的工作原理可以分为图像采集、信号传输、信号处理和图像展示四个步骤。
1. 图像采集:视频监控系统通过摄像机对特定区域的图像进行采集。
摄像机的镜头接收到光线,并将光线信息转换为电子信号。
这些信号包含着图像的亮度、饱和度、对比度等信息。
2. 信号传输:摄像机产生的电子信号需要通过传输介质传输到其他设备。
有线传输通过电缆或光纤将信号传输到存储设备或视频处理器等设备;无线传输通过无线电波将信号传输到接收设备。
传输过程中需要保证信号的稳定性和安全性。
3. 信号处理:视频处理器接收到图像采集设备传输过来的信号后,对信号进行处理和编码。
摘要随着机器视觉的广泛应用,以及工业4.0和“中国制造2025”的提出,在数字图像的采集、传输、处理等领域也提出了越来越高的要求。
传统的基于ISA接口、PCI接口、串行和并行等接口的图像采集卡已经不能满足人们对于高分辨率、实时性的图像采集的需求了。
一种基于FPGA和USB3.0高速接口,进行实时高速图像采集传输的研究越来越成为国内外在高速图像采集研究领域的一个新的热点。
针对高速传输和实时传输这两点要求,通过采用FPGA作为核心控制芯片与USB3.0高速接口协调工作的架构,实现高帧率、高分辨率、实时性的高速图像的采集和传输,并由上位机进行可视化操作和数据的保存。
整体系统采用先硬件后软件的设计方式进行设计,并对系统各模块进行了测试和仿真验证。
通过在FPGA 内部实现滤波和边缘检测等图像预处理操作,验证了FPGA独特的并行数据处理方式在信号及图像处理方面的巨大优势。
在系统硬件设计部分,采用OV5640传感器作为采集前端,选用Altera的Cyclone IV E系列FPGA作为系统控制芯片,由DDR2存储芯片进行数据缓存,采用Cypress公司的USB3.0集成型USB3.0芯片作为数据高速接口,完成了各模块的电路设计和采集卡PCB实物制作。
系统软件设计,主要分为FPGA逻辑程序部分、USB3.0固件程序部分和上位机应用软件部分。
通过在FPGA上搭建“软核”的方式,由Qsys系统完成OV5640的配置和初始化工作。
由GPIF II接口完成FPGA和FX3之间的数据通路。
通过编写状态机完成Slave FIFO的时序控制,在Eclipse中完成USB3.0固件程序的设计和开发。
上位机采用VS2013软件通过MFC方式设计,从而完成整体图像采集数据通路,并在上位机中显示和保存。
整体设计实现预期要求,各模块功能正常,USB3.0传输速度稳定在320MB/s,通过上位机保存至PC机硬盘的图像分辨率大小为1920*1080,与传感器寄存器设置一致,采集卡图像采集帧率为30fps,滤波及边缘检测预处理符合要求,采集系统具有实际应用价值和研究意义。
快速列车车辆视频图像采集系统曾惠明(南宁铁路局 科学技术研究所,广西 南宁 530029)摘 要:针对铁路货运快速化和专用化的发展趋势,对快速列车车辆视频图像采集系统进行研究,确定采集系统需满足的基本条件,形成采集方案。
该方案可对快速运行中的动车组列车进行图像采集,通过图像可清晰辨别出车身上的最小字符标识;提出消除镜像光斑的方法,使夜间补光拍摄能够获得良好的图像效果。
关键词:快速列车;动车组;快速摄像机;图像采集;视频监控;镜像光斑0 引言快速化和专用化是当今世界铁路货运的发展趋势,其中以欧洲发展最为迅速。
欧美一些发达国家先后研制出多种形式的、能满足120~160 km/h速度运行的快速货车。
法国研制成功的快速货车最高试验速度达到了281.8 km/h,创造了货车运行速度的世界纪录。
根据《铁路主要技术政策》及铁路有关技术发展规划,我国铁路货车最高运行速度将提高到160 km/h。
铁路要全面增加运能和提高运输效率,提高货物列车运行速度是必然趋势。
目前南宁铁路局货车速度为80 km/h,高铁开通及客货分线后有望提速到120 km/h。
2012年,已针对分界口车辆视频监控进行研究,成功研制了一套可对速度低于100 km/h的列车进行监控的视频监控系统,为货运与公安部门及时发现货车被盗以及案件的快速侦破提供了有效手段。
但如果货车速度提高至160 km/h,现有系统就无法满足获得清晰车辆图像的需求。
2013年底,南宁铁路局开通高铁,动车组列车运营速度达200 km/h以上,为快速列车车辆图像采集的相关研究提供了试验条件。
通过理论研究,并在柳南客运专线K196+006—K196+250上行线旁(距离南宁东站18.7 km)实施现场试验(见图1),形成快速列车车辆视频图像采集方案,为铁路快速货车视频监控提供技术支持。
图1 试验现场设备安装情况中图分类号:U298 文献标识码:A 文章编号:1001-683X(2017)01-0086-05DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2017.01.086作者简介:曾惠明(1985—),男,工程师,硕士。
地面视频采集系统在道路交通安全管理中的应用地面视频采集系统是一种重要的技术工具,能够广泛应用于道路交通安全管理中。
该系统利用摄像机、图像处理技术以及数据存储与分析系统,对道路交通情况进行实时采集、监控和分析,从而提供有效的交通管理手段。
本文将探讨地面视频采集系统在道路交通安全管理中的应用,并分析其带来的效益与挑战。
首先,地面视频采集系统在道路交通安全管理中的应用可大大提升交通监控和控制的效率。
传统的交通监控主要依靠人工巡逻和监控站点,效率低下且容易受限于人为因素。
然而,地面视频采集系统可以实时、全天候地监控道路交通情况,并自动检测交通违法行为、事故等异常情况,对违法行为进行录像和采集证据。
这样,交通管理部门可以更加迅速地对交通违法行为进行处罚,并有效提高道路交通的安全性。
其次,地面视频采集系统还可以辅助交通规划与设计。
通过分析交通摄像头所采集到的交通数据,可以获得道路通行流量、交通状况等信息,为交通规划与设计提供科学依据。
交通管理部门可以根据采集到的数据调整道路布局、交通信号灯设置等,优化道路资源配置,提高交通的流畅性和效率。
此外,地面视频采集系统还可以用于交通事故调查与处理。
交通事故经常发生,尤其是交通违法行为引发的事故。
地面视频采集系统可以提供事故发生时的实时画面,帮助交通管理部门更准确地判断责任,并进行及时的处理。
同时,采集系统还可以存储大量的交通数据,有助于事故原因的分析和事故预防。
然而,地面视频采集系统在应用中也面临一些挑战。
首先是隐私问题。
由于视频采集系统需要对道路上的行人和车辆进行监控,涉及到隐私权的问题。
交通管理部门需要明确监控范围与权限,并严格遵守相关法律法规,保护个人隐私。
其次是数据处理和存储的挑战。
地面视频采集系统会产生大量的视频数据,这些数据需要大量的存储空间,并且需要进行实时分析和处理。
交通管理部门需要保证数据的安全性和可靠性,并善于利用大数据分析技术,将海量数据转化为有用的信息。
基于达芬奇技术的视频采集系统设计近年来,随着建筑工地安全事故的频发,建筑工地安全监控管理越来越受到人们的重视。
建筑工地由于地形复杂、疏于人员管理、环境更迭快等原因,存在很多安全隐患,所以需要在建筑工地中安装视频监控设备进行安全管理监控,以防止事故的发生。
但是,现在市面上的视频监控系统普遍由一个摄像头搭配一套视频监控设备组成,而建筑工地往往需要安装很多视频监控设备,成本代价会很高。
本文为节约建筑工地成本,设计了多个摄像头搭配一套视频监控设备的多路视频监控系统。
论文根据建筑工地对视频监控系统的需求,在研究视频监控系统结构和功能的基础上,对几种视频采集方案进行对比,设计基于TMS320DM6437+TVP5158的多路视频采集系统。
具体工作主要有四部分。
首先,分析建筑工地视频监控系统的应用需求,设计系统的总体方案,并对方案进行分析。
其次,对视频监控系统硬件进行设计,硬件设计主要包括核心板模块、电源模块、时钟模块、以太网模块以及视频采集模块,给出设计方案和部分原理图。
再次,对视频监控系统软件进行设计,基于德州仪器(Texas Instruments, TI)公司提供的DSP/BIOS操作系统进行视频采集、视频编码和网络传输的设计,其中,视频采集部分包括视频前端驱动以及视频解码器驱动的设计;视频编码部分采用达芬奇平台提供的编解码引擎(Codec Engine)算法库对视频进行编码压缩;网络传输部分利用网络开发工具包设计视频的网络传输。
最后,搭建测试环境,对系统方案进行测试验证,主要包括系统硬件平台测试、系统功能以及性能测试。
测试结果表明:基于达芬奇技术的视频采集系统能够正常采集视频并在计算机上显示,性能整体达到设计之初提出的应用需求。
关键词:建筑工地,DM6437,多路采集,DSP/BIOSI第1章绪论1.1 课题研究背景与意义近年来,我国正处于经济高速发展的重要时期,建筑市场规模越来越大,但是存在很多因素使得安全管理越来越难,比如工作流程复杂、人员流动大、工作环境差、工程质量要求高等,这对建筑安全造成了严峻的挑战[1]。
交通视频采集系统第一章建设背景1.1视频监控系统现状1.1.1交通应急指挥中心系统职能威海市交通运输局作为威海市重要的政府主管部门,主要负责:全市公路、水路和地方铁路交通行业管理和运输组织管理,协调道路、水路运输与其它运输方式的衔接;组织实施上级下达的重点物资运输、紧急客货运输和军事运输。
作为市交通运输局下属事业单位,威海市交通应急指挥与信息服务中心将负责本次视频采集系统的建设,必将进一步改善城市整体交通环境,提高城市交通管理水平、提升城市形象和品味° 0UUS9NF»1.1.2视频在应急指挥中的作用威海市交通应急视频监控系统通过视频监控布局,可实时反馈监控区域的图像信息,有利于在执法工作中提高现场即时办公效率,提高事件处理的真实性、准确性、实时性及宏观调配能力。
NLh9lus威海市交通应急指挥与信息服务中心的视频采集系统主要负责通过统一视频监控系统对全市二级以上客运站、客运站周边违章行为高发区域、站外广场等客流密集地进行管理。
工作人员可通过图像采集来了解各站点的实时状况,实时传输的图像要保证清晰度高、连贯性高,不能出现拖尾、马赛克等情况,保证交通各职能部门的管理员在第一时间掌握实时的、清晰的高品质视频图像。
系统一方面要做到事件即时处理,另一方面也要为交通管理职能部门保留数据信息,这就要求在图像实时采集的同时,根据具体需求进行录像存储。
旧eP3B1.2视频监控系统存在的问题部署分散,监控系统资源共享性差。
交通、公安、交警、公路、港航等相尖部门的各类监控设备部署较为分散,由于之前缺乏实现信息互联互通的技术手段,加之跨域查阅视频的审批手续繁冗,视频信息共享性差,不能对应急事件即时处理、即时响应。
nTG0jW9覆盖面广,但仍存在监控的“死角”。
在汽车客运站、码头、机场、旅游集散地、景区景点等违章行为高发地、其他人员密集地仍存在诸多应急指挥监控死角,存在打击黑车黑导、即时处理应急事件的隐患,需增加相应监控点位,以确保应急事件的即时指挥与处理。
基于ARM11的视频采集与编码系统的设计摘要:基于嵌入式技术的无线视频监控以其灵活性、高集成性、便捷性等诸多优点必将取代传统的有线视频监控。
针对目前视频监控的实际需求,结合嵌入式技术、图像处理技术,设计并实现了一种可靠性高、成本低的嵌入式视频采集及编码系统。
它是视频监控的前端,是无线视频监控系统的一个子系统。
系统选用S3C6410微处理器作为核心板的控制器,采用USB接口的摄像头进行采集,利用S3C6410的硬件编解码模块进行H.264编码。
根据系统的功能要求,开发了zc301摄像头和MFC的设备驱动程序,并采用内存映射方式和双缓冲思想编写了基于V4L的视频采集程序。
探讨了H.264的编码特性和码流结构,利用MFC驱动中的API函数,开发了基于H.264算法的视频编码程序。
测试表明,设计的系统视频采集效率高、图像连续性好、运行稳定。
关键词:嵌入式系统;ARM11;S3C6410;视频采集;视频编码;H.264ABSTRACT:In the future, Wireless video monitoring system based on embedded technology, with many advantages such as flexibility, integration, convenience and so on, will replace existing wired video monitoring system inevitably. Aiming at actual demand of present video monitoring, this paper designs and realizes a reliable and cheap embedded video capturing and compression system, with the combination of embedded technology and image processing technology. This system is the front end of video monitoring and a subsystem of wireless video monitoring system. This system chooses S3C6410 as the kernel board's controller uses the camera with USB interface to capture pictures and encodes the video data using the codec of S3C6410. According to functional requirements of the system, device drivers of MFC and zc301 camera are developed, and video capturing application based on V4L using Memory Mapping and the idea of the double buffer are also developed. After a brief study on the feature and stream structure of H.264, video encoding application based on H.264 with the MFC driver’s API is completed. The test shows that this system has a high efficiency to capture video data, has good continuity for pictures and can run stably.KEY WORD:Embedded system; ARM11; S3C6410; Video capturing; Video encoding; H.264引言视频具有表达客观事物直观、生动、形象,信息丰富等优点,它在各行各业的应用日益受到人们的关注。
ElectronicComponent&DeviceApplicationsJan.20082008年1月0引言视频采集的主流实现方案有两种:一是基于ASIC,该方案一般采用意法、AMD等公司的专用视频处理芯片;二是基于DSP,主要采用TI、A-DI等公司的DSP信号处理器。
它们作为辅处理器,可在主CPU控制下进行视频信号的采集压缩。
随着FPGA的发展,通过SOPC技术实现视频采集已成为一种易于开发、设计灵活的方案。
而这主要得益于IP复用技术的发展。
在FPGA上构建复杂嵌入式系统可利用既有的功能模块及其驱动程序。
该方案具有更大的集成度和灵活性,因而必将成为电子设计发展的一大趋势。
本文介绍了采用Xilinx公司的Spartan-3FPGA实现通用视频采集系统的设计方案。
该系统外接模拟PAL/NTAL制式的摄像头,就能实时采集视频信号并进行MPEG-4格式压缩编码,码流可通过USB接口传给PC机,或通过以太网接口进行网络传输。
本系统选用的是Spartan-3FPGA系列的XC3S200芯片,该芯片有4320个逻辑单元(LC)、216KbitBlockRAM、4个数字延迟锁相环(DDL)、173个用户I/O,而且逻辑密度高、I/O多、成本低。
本设计主要涉及电路板级硬件设计、FPGA片级硬件系统设计和系统软件设计。
1板级硬件设计FPGA在电源和配置电路的支持下,即可构成嵌入式系统的最小化系统,并能实现片内的所有功能。
在此最小化系统上,就可以根据本设计的应用需求,来扩展外部存储模块、视频采集模块、USB接口模块、以太网接口模块等功能模块电路,从而形成电路板级硬件平台。
该板级硬件平台的结构组成如图1所示。
1.1最小化系统该FPGA是基于SRAM存储结构的器件,每次上电时可将配置数据从外部配置存储器加载到内部SRAM中,以使其构建逻辑结构从而实现逻辑功能。
配置调试模块主要包括配置存储器、配置模式跳线开关和JTAG调试端口,其中JTAG调试端口是系统开发阶段PC机与FPGA的通信接口,可用于从PC机下载FPGA配置数据,并在程序调试阶段作为联机接口。
随着人们安全意识的提高,许多公司和家庭为了保护自身和房屋财产等的安全,都安装了视频监控系统。
那么视频监控系统是由哪几部分组成的呢?下边我们一起来了解一下吧。
视频监控系统是由前端采集、传输、控制、显示及记录五个部分组成。
1、前端采集部分前端采集部分多由一台或多台摄像机及红外灯、声音采集设备、防护罩等组成,主要是为了采集画面、声音、报警信息和状态信息。
摄像机录制了画面之后,传输到监控系统中,并可以实现镜头的拉近、推远、变焦控制等,解码器作为控制镜头和云台的重要设备,可以在监控台通过电脑来控制镜头的移动。
2、传输部分视频监控系统中的传输过程是指利用光纤、双绞线、无线网络等传输、控制指令、状态信息。
传输部分根据输送的类型不同,分为数字信号和模拟信号。
这两种信号系统的成本、传输性能等不太相同,大家可以根据自己的需要进行选择和组合。
3、控制部分控制部分是视频监控系统的最重要的部分,它可以控制视频、音频信号的显示切换、整个系统资源的分配,镜头的推拉、控制云台、切换各个通信接口、控制监视器、配套电源等设备。
在现代的新型数字化系统中,监控系统与计算机最新技术相互结合,控制部分拥有了更为强大的功能,可以设置管理权限、控制区域、掌控网络、带宽控制等,成为了更为强大的安保系统。
4、显示部分显示部分主要负责将得到的视频、音频信号在终端设备输出。
终端显示设备经过了几个时代的更新,从很早的监视器、液晶监视器到投影仪、现在的LCD 拼接屏等。
5、记录部分这部分主要保证图像等数据最终被完好的存储于归档。
记录部分采用的设备包括硬盘录像机、网络硬盘录像机和网络存储等,小型监控系统与大中型监控系统采用的设备各有不同。
以上就是有关视频监控系统组成的一些相关介绍,希望对您进一步的认识了解有所帮助。
数字图象处理技术在电子通信与信息处理领域得到了广泛的应用,设计一种功能灵活、使用方便、便于嵌入到监控系统中的视频信号采集电路具有重要的实用意义。
在研究基于DSP的视频监控系统时,考虑到高速实时处理及实用化两方面的具体要求,需要开发一种具有高速、高集成度等特点的视频图象信号采集监控系统,为此监控系统采用专用视频解码芯片和复杂可编程逻辑器件(CPLD)构成前端图象采集部分。
设计上采用专用视频解码芯片,以CPLD器件作为控制单元和外围接口,以FIFO为缓存结构,能够有效地实现视频信号的采集与读取的高速并行,具有整体电路简单、可靠性高、集成度高、接口方便等优点,无需更改硬件电路,就可以应用于各种视频信号处理监控系统中。
使得原来非常复杂的电路设计得到了极大的简化,并且使原来纯硬件的设计,变成软件和硬件的混合设计,使整个监控系统的设计增加柔韧性。
1 监控系统硬件平台结构
监控系统平台硬件结构如图1所示。
整个监控系统分为两部分,分别是图象采集监控系统和基于DSP主监控系统。
前者是一个基于SAA7110A/SAA7110视频解码芯片,由复杂可编程逻辑芯片CPLD实现精确采样的高速视频采集监控系统;后者是通用数字信号处理监控系统,它主要包括:64K WORD程序存储器、64K WORD数据存储器、DSP、时钟产生电路、串行接口及相应的电平转换电路等。
监控系统的工作流程是,首先由图象采集监控系统按QCIF格式精确采集指定区域的视频图象数据,暂存于帧存储器FIFO中;由DSP将暂存于FIFO中的数据读入DSP的数据存储器中,与原先的几帧图象数据一起进行基于H.263的视频数据压缩;然后由DSP将压缩后的视频数据平滑地从串行接口输出,由普通MODEM或ADSL MODEM传送到远端的监控中心,监控中心的PC机收到数据后进行相应的解码,并将还原后的视频图象进行显示或进行基于WEB的广播。
2 视频信号采集监控系统
2.1 视频信号采集监控系统的基本特性
一般的视频信号采集监控系统一般由视频信号经箝位放大、同步信号分离、亮度/色度信号分离和A/D变换等部分组成,采样数据按照一定的时序和总线要求,输出到数据总线上,从而完成视频信号的解码,图中的存储器作为帧采样缓冲存储器,可以适应不同总线、输出格式和时序要求的总线接口。
视频信号采集监控系统是高速数据采集监控系统的一个特例。
过去的视频信号采集监控系统采用小规模数字和模拟器件,来实现高速运算放大、同步信号分离、亮度/色度信号分离、高速A/D变换、锁相环、时序逻辑控制等电路的功能。
但由于监控系统的采样频率和工作时钟高达数十兆赫兹,且器件集成度低,布线复杂,级间和器件间耦合干扰大,因此开发和调试都十分困难;另一方面,为达到精确采样的目的,采样时钟需要和输人的视频信号构成同步关系,因而,利用分离出来的同步信号和监控系统采样时钟进行锁相,产生精确同步的采样时钟,成为设计和调试过程中的另一个难点。
同时,通过实现亮度、色度、对比度、视频前级放大增益的可编程控制,达到视频信号采集的智能化,又是以往监控系统难以完成的。
关于这一点,在监控系统初期开发过程中已有深切体会[1]。
基于以上考虑,本监控系统采用了SAA7110A作为视频监控系统的输入前端视频采样处理器。
2.2 视频图象采集监控系统设计
SAA7110/SAA7110A是高集成度、功能完善的大规模视频解码集成电路[2]。
它采用PLCC68封装,内部集成了视频信号采样所需的2个8bit模/数转换器,时钟产生电路和亮度、对比度、饱和度控制等外围电路,用它来替代原来的分立电路,极大地减小监控系统设计的工作量,并通过内置的大量功能电路和控制寄存器来实现功能的灵活配置。
SAA7110/SAA7110A可应用的范围包括桌面视频、多媒体、数字电视机、图象处理、可视电话、视频图象采集监控系统等领域。
SAA7110/SAA7110A的控制总线接口为I2C总线。
SAA7110/SAA7110A作为I2C总线的从器件,根据SA管脚的电平,器件的读写地址可以分别设置为9CH/9DH(W/R,SA=0)或9DH/9FH(W/R,SA=1)。
其内部共计47个寄存器,分别控制解码器(00H~19H)和视频接口(20H~34H)。
通过I2C总线读、写片内的上述寄存器,可以完成输入通道选择、电平箝位和增益控制、亮度、色度和饱和度控制等功能。
但是,有一个问题必须解决,那就是DSP芯片没有内置I2C总线接口,为此,本监控系统提出并采用了对DSP芯片的两个可编程I/O引脚进行软件仿真来实现I2C总线控制的方法。
由于受C2000程序存储空间最大仅有64KB的限制,为了减小I2C总线控制仿真软件的规模,仿真软件全部用汇编语言完成,因而给本监控系统的设计带来了相当的难度和工作量。