CN102186011A

CN102186011A - 一种基于全硬件的数字高清摄像机

Info

Publication number: CN102186011A
Application number: CN2011101245159A
Authority: CN
Inventors: 董宁; 唐世悦; 唐麟
Original assignee: HEFEI AIKE PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HEFEI AIKE PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2011-09-14

Abstract

本发明公开了一种基于全硬件的高清数字摄像机，包括电荷耦合模块、可变增益放大模块、模拟数字转换模块、现场可编程门阵列模块、随机存取存储模块、网络缓存模块和网络控制器模块；电荷耦合模块与可变增益放大模块连接，可变增益放大模块经过模拟数字转换模块将信号发送到现场可编程门阵列模块，随机存储模块和网络缓存模块均与现场可编程门阵列模块连接，现场可编程门阵列模块分析处理图像数据后，将数据发送到网络控制器模块输出，网络缓存用于网络占用时临时储存待发数据。本发明采用现场可编程门阵列模块为高清数字摄像机的系统核心，实现整个系统的控制和信号处理，相对于采用DSP的高清摄像机系统，具有低成本，高可靠性的优点。

Description

一种基于全硬件的数字高清摄像机

[技术领域]

本发明涉及数字摄像机，尤其涉及一种基于全硬件的数字高清摄像机。

[背景技术]

现目前，国内市场对于安防监控产品高清晰度和数字化的需求是十分迫切的，特别在一些民用市场和政府市场领域对于数字百万高清都有着非常强烈的渴望。现在的安防产品中，绝大多数的模拟摄像设备均不能满足使用环境的需要，导致大量的监控都是无效监控、形同虚设，每当事件发生时都起不到提供重要线索的关键作用。在交通系统中也存在相同的问题，交通部门必须采用清晰度较高的视频监控产品，而目前国内缺乏性能优秀的产品，进口产品价格又很高，急需性价比高的产品。

在线检测领域，由于检测质量的要求不断提高，对相机的分辨率要求也不断提高。相机是检测中信息获取的关键设备，无论后端处理多么强大，没有足够的信息也无法实现良好的检测，这就对相机的分辨率提出了越来越高的要求。因此，相机也随之由几十万像素不断发展到几百万像素的高清相机。

虽然高清相机的优势明显，但其昂贵的价格使得应用受到巨大的限制。目前主流的产品均采用DSP作为相机中的信号处理器件，高清摄像机中的高速大容量数据流必然要求功能强大的DSP，而对应的DSP价格很贵，这就导致了高清相机的成本无法得到合理的控制。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种基于全硬件的数字高清摄像机，其以现场可编程门阵列模块为系统核心来实现整个相机的控制和信号处理。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于全硬件的高清数字摄像机，包括电荷耦合模块、可变增益放大模块、模拟数字转换模块、现场可编程门阵列模块、随机存取存储模块、网络缓存模块和网络控制器模块。电荷耦合模块与可变增益放大模块连接，可变增益放大模块与模拟数字转换模块连接，模拟数字转换模块与现场可编程门阵列模块连接，现场可编程门阵列模块与随机存储模块连接。现场可编程门阵列模块对图像流数据分析处理后，根据网络控制器的状态将数据发送到网络控制器模块输出，当网络传输出现占用时，现场可编程门阵列模块将经分析处理后的图像流数据通过网络缓存模块适当缓存后再输出到网络控制器，以防止数据丢失。网络控制器除了实现数据流的输出功能，还能够将外部的配置参数输入到现场可编程门阵列模块，实现对摄像机的参数配置，以控制摄像机的工作方式。

上述的现场可编程门阵列模块为系统控制模块。

上述的现场可编程门阵列模块为电荷耦合模块提供时序控制信号，为随机存取存储模块提供读出和写入控制信号，为网络缓存模块提供读出和写入控制信号；所述的现场可编程门阵列模块通过串口控制可变增益放大模块，通过串口控制模拟数字转换模块，通过串口控制网络控制器模块。

上述的现场可编程门阵列模块对图像流数据实时处理和压缩编码。

上述的现场可编程门阵列模块采用JPEG标准对图像流数据压缩编码。

上述的现场可编程门阵列模块采用MPEG标准对图像流数据进行压缩编码。

上述的现场可编程门阵列模块采用H.264标准对图像流数据压缩编码。

本发明的有益效果是，采用全硬件体系实现高清摄像机系统，以现场可编程门阵列为系统核心，实现整个相机的控制和信号处理。相对于采用DSP的高清摄像机系统，具有低成本，高可靠性的优点。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明一种基于全硬件的高清数字摄像机实施例方框图。

图2是本发明一种基于全硬件的高清数字摄像机实施例现场可编程门阵列(FPGA)模块的控制线路连接方框图。

[具体实施方式]

在图1中，一种基于全硬件的高清数字摄像机，包括电荷耦合模块(CCD)、可变增益放大模块(VGA)、模拟数字转换模块(ADC)、现场可编程门阵列模块(FPGA)、随机存取存储模块(RAM)、网络缓存模块和网络控制器模块；电荷耦合模块(CCD)与可变增益放大模块(VGA)连接，可变增益放大模块(VGA)与模拟数字转换模块(ADC)连接，模拟数字转换模块(ADC)与现场可编程门阵列模块(FPGA)连接，随机存取存储模块(RAM)和网络缓存模块与现场可编程门阵列模块(FPGA)连接，由其控制图像数据的读写和分析处理，并根据网络控制器的状态输出数据。当需要对摄像机进行参数配置时，外部命令通过网络控制器作为外界控制信号发往现场可编程门阵列模块，对摄像机参数进行配置。

如图2所示，现场可编程门阵列(FPGA)模块为系统控制模块，其具体控制方式如下：

现场可编程门阵列模块(FPGA)给电荷耦合模块(CCD)提供时序控制；

现场可编程门阵列模块(FPGA)控制随机存取存储模块(RAM)的读出和写入；

现场可编程门阵列模块(FPGA)控制网络缓存的读出和写入；

现场可编程门阵列模块(FPGA)通过串口控制可变增益放大模块(VGA)；

现场可编程门阵列模块(FPGA)通过串口控制模拟数字转换模块(ADC)；

现场可编程门阵列模块(FPGA)通过串口控制网络控制器。

现场可编程门阵列模块(FPGA)对图像数据实时处理和压缩编码。

压缩编码方式为JPEG压缩编码方式。本实例所采用的压缩编码方式还可以是MPEG或H264压缩编码方式。

本实施例中所采用的装有电荷耦合模块(CCD)的数字摄像机是灰度摄像机或彩色摄像机。

工作原理：

电荷耦合模块(CCD)首先将镜头成像的光信号转换为模拟电信号，然后通过可变增益放大模块(VGA)对模拟电信号进行预处理，然后再通过模拟数字转换模块(ADC)将模拟电信号转换为数字信号。转换后的数字信号存入内存，现场可编程门阵列模块(FPGA)再读取内存中的数据进行图像处理和JPEG(或MPEG或H264)压缩编码，最后通过网络控制器传出。当网络传输出现占用时，现场可编程门阵列模块之(FPGA)能够通过网络缓存模块进行适当的缓存，避免数据丢失。当需要对摄像机进行参数配置时，外部命令通过网络控制器发往可编程门阵列模块，对摄像机参数进行配置。

Claims

1.一种基于全硬件的高清数字摄像机，其特征在于，包括电荷耦合模块、可变增益放大模块、模拟数字转换模块、现场可编程门阵列模块、随机存取存储模块、网络缓存模块和网络控制器模块；电荷耦合模块与可变增益放大模块连接，可变增益放大模块与模拟数字转换模块连接，模拟数字转换模块与现场可编程门阵列模块连接，现场可编程门阵列模块与随机存储模块连接；现场可编程门阵列模块将经分析处理后的图像流数据输出到网络控制器，当网络传输出现占用时，现场可编程门阵列模块将经分析处理后的图像流数据通过网络缓存模块适当缓存后再输出到网络控制器。

2.根据权利要求1所述的一种基于全硬件的高清数字摄像机，其特征在于，所述的现场可编程门阵列模块为系统控制模块。

3.根据权利要求2所述的一种基于全硬件的高清数字摄像机，其特征在于，所述的现场可编程门阵列模块为电荷耦合模块提供时序控制信号，为随机存取存储模块提供读出和写入控制信号，为网络缓存模块提供读出和写入控制信号；所述的现场可编程门阵列模块通过串口控制可变增益放大模块，通过串口控制模拟数字转换模块，通过串口控制网络控制器模块。

4.根据权利要求1所述的一种基于全硬件的高清数字摄像机，其特征在于，所述的现场可编程门阵列模块对图像流数据实时处理和压缩编码。

5.根据权利要求4所述的一种基于全硬件的高清数字摄像机，其特征在于，所述的现场可编程门阵列模块采用JPEG标准对图像流数据压缩编码。

6.根据权利要求4所述的一种基于全硬件的高清数字摄像机，其特征在于，所述的现场可编程门阵列模块采用MPEG标准对图像流数据进行压缩编码。

7.根据权利要求4所述的一种基于全硬件的高清数字摄像机，其特征在于，所述的现场可编程门阵列模块采用H.264标准对图像流数据压缩编码。