專利名稱：四畫面圖像采集器智能監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種對四畫面分割器加慢錄錄像機的普通視頻監(jiān)視與監(jiān)控系統(tǒng)的革新，尤其是能進行自動圖像報警的智能監(jiān)控方法，屬于計算機應(yīng)用于安全防范與圖像數(shù)據(jù)采集和壓縮存儲的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為了對保安與防范目標(biāo)進行監(jiān)視與記錄，目前均使用工業(yè)攝像頭與視頻監(jiān)視器和普通電視錄像機，但記錄時間有限。欲延長記錄時間，可選用時滯(慢錄)錄像機，除價格較貴外，圖像幀速降低，同步亦受影響。此外，為了同時監(jiān)視多個目標(biāo)并降低系統(tǒng)總成本，采用視頻切換器或多畫面分割器使多個攝像頭能公用同一個監(jiān)視器和錄像機，其中四畫面分割器比較常見，這種采用攝像頭+四畫面分割器+視頻監(jiān)視器/時滯錄像機的“模-數(shù)-模”或“模-數(shù)-模-數(shù)”系統(tǒng)的成本仍然比較高。另外采用模擬錄像帶作為存儲介質(zhì)的固有缺點是隨著磁頭與磁帶的磨損，回放的圖像質(zhì)量會越來越差，并且受限于錄像帶的順序記錄方式和錄像機的機械慣性，這些監(jiān)控裝置的智能化程度低，不能做到對被監(jiān)視對象和記錄內(nèi)容有所取舍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種存取速度快、自動化程度高且價格較低，將整個監(jiān)控系統(tǒng)由“模-數(shù)-?！被颉澳?數(shù)-模-數(shù)”系統(tǒng)簡化為“模-數(shù)”系統(tǒng)的四畫面圖像采集器的智能監(jiān)控裝置，以及能依據(jù)圖像變化自動進行圖像報警的智能監(jiān)控方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是直接將四畫面分割器與微機圖像采集卡合并集成為一塊“四畫面圖像采集卡”。將現(xiàn)有的“模-數(shù)-?！焙汀澳?數(shù)-模-數(shù)”系統(tǒng)簡化為“模-數(shù)”系統(tǒng)，并采用了幀內(nèi)編碼與幀間編碼相結(jié)合的壓縮方法。具體是采用一個對視頻信號進行放大和電平箝位的預(yù)處理(1)、一個視頻信號四選一開關(guān)(2)、一個對經(jīng)預(yù)處理后的視頻信號采樣的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)、一個對視頻信號提取行場同步信號的同步分離器(4)、一個對整個圖像采集和顯示的時序進行控制的時序控制器(5)、一個在進行圖像采集時幀存貯器的地址發(fā)生器(6)、一個選擇采集圖像時的數(shù)據(jù)、地址、控制總線和圖像顯示時的微機數(shù)據(jù)、地址、控制總線的二選一開關(guān)(7)、一個用于存儲圖像數(shù)據(jù)的幀存貯器(8)、及一個微機接口(9)，構(gòu)成四畫面圖像采集卡，為本發(fā)明的硬件部分。其中預(yù)處理(1)包括四路相同的預(yù)處理電路，同步分離器(4)也有四路相同的同步分離電路，預(yù)處理(1)和同步分離器(4)的四個輸入端分別接四個攝像頭的輸出端即AV1～AV4，預(yù)處理(1)的四個輸出端分別接視頻信號四選一開關(guān)(2)的四個輸入端，視頻信號四選一開關(guān)(2)的輸出端接模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)的輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)的輸出端接二選一開關(guān)(7)，同步分離器(4)的輸出端與時序控制器(5)相接，時序控制電路(5)的控制輸出“CB”端直接與二選一開關(guān)(7)相接，地址線通過地址發(fā)生器(6)與二選一開關(guān)(7)的地址線“AB”端相接，二選一開關(guān)(7)的數(shù)據(jù)線“DB”、控制線“CB”、地址線“AB”分別與幀存貯器(8)和微機接口(9)中對應(yīng)的“DB”、“CB”、“AB”線相連接。
本發(fā)明的四畫面圖像采集器智能監(jiān)控方法包括以下工作步驟微機經(jīng)微機接口(9)向采集控制口發(fā)出采集命令，采集指定的四路視頻信號(來自四個不同的攝像頭)中的一路視頻信號，微機不斷查詢采集控制口，直至查詢到圖像采集完畢，此時微機可接管圖像采集卡上的幀存貯器，或者微機可采用用中斷方法獲知采集完畢，微機將圖像數(shù)據(jù)送入視頻圖形陣列(VGA)的視頻存貯器(VRAM)直接顯示，也可以以數(shù)據(jù)文件存盤，微機根據(jù)與預(yù)先設(shè)定的運動門限的比較結(jié)果進行判斷，如果超過閥值則自動發(fā)出相應(yīng)的報警信號，或?qū)F(xiàn)場畫面?zhèn)髦吝h(yuǎn)處，一幅數(shù)字圖像傳送完畢，再由軟件發(fā)采集控制字，循環(huán)上述過程(采集、存貯、傳送)。
所述的“采集命令”是指由微機程控選擇采集四路中的任何一路、兩路、三路或四路圖像的采集控制字。
所述的“將圖像數(shù)據(jù)送入視頻圖形陣列(VGA)的視頻存貯器(VRAM)直接顯示”是指在同一微機顯示器上同時顯示來自四個不同攝像頭的圖像畫面，或由微機程控選擇顯示四路中的任何一路、兩路或三路圖像。
所述的“以數(shù)據(jù)文件存盤”是指采用了幀內(nèi)編碼與幀間編碼相結(jié)合的壓縮方法進行壓縮存貯。
所述的“運動門限”是指圖像報警的報警門限，可進行設(shè)定。
本發(fā)明的四畫面圖像采集器智能監(jiān)控方法還包括以下工作步驟所存貯的圖像在恢復(fù)顯示時可放大、增強及進行其它處理，本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明直接將四畫面分割器與微機圖像采集卡合并集成為一塊“四畫面圖像采集卡”，以獨特的“時空復(fù)用”方式分時數(shù)字化、讀取及直接在同一微機顯示器上同時顯示來自四個不同攝像頭的圖像畫面，也可由主機程控選擇采集、顯示四路中的任何一路、兩路或三路圖像，并相應(yīng)地加快了顯示速度，由此首創(chuàng)將現(xiàn)有的“模-數(shù)-?！焙汀澳?數(shù)-模-數(shù)”系統(tǒng)簡化為“模-數(shù)”系統(tǒng)。為了縮小體積、降低成本并提高可靠性，為了快速有效地直接利用主機的硬盤存儲盡可能多的圖像數(shù)據(jù)，采用了幀內(nèi)編碼與幀間編碼相結(jié)合的壓縮方法。通過圖像自動識別以解決現(xiàn)有模擬監(jiān)控系統(tǒng)不能做到對被監(jiān)視對象和記錄內(nèi)容有所取舍的缺點。在壓縮存貯的同時可根據(jù)與預(yù)先設(shè)定的運動門限的比較結(jié)果進行判斷，使得一旦有異常情況則自動報警，或?qū)F(xiàn)場畫面?zhèn)髦吝h(yuǎn)處。由于計算機的采用，圖像在恢復(fù)顯示時可放大、增強及進行其它處理，功能可不斷擴充。該裝置和方法使得監(jiān)控從模擬向網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化的大轉(zhuǎn)變。
它綜合了電視技術(shù)和計算機技術(shù)，充分利用視頻圖形陣列(VGA)卡本身提供的視頻合成功能，從而省略傳統(tǒng)采集卡的數(shù)模變換器(D/A)視頻合成及監(jiān)視器，降低成本、提高性價比。另外圖像采集卡接口控制簡單，給軟件工作者以極大的自由度。圖像壓縮效率高，報警門限可根據(jù)實際情況設(shè)定，智能程度高，應(yīng)用面廣。
根據(jù)自身技術(shù)儲備和市場需求信息自行開發(fā)。因為隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，銀行、交通、電力、鐵路、商場、公安、安全保安、博物館、倉庫、賓館、寫字樓及軍事設(shè)施等領(lǐng)域?qū)τ诎踩婪逗同F(xiàn)場記錄報警系統(tǒng)的需求越來越大、要求越來越高，而現(xiàn)有錄像機系統(tǒng)已難適應(yīng)，本發(fā)明可作為一種換代產(chǎn)品，直接與間接經(jīng)濟和社會效益難以估量。


圖1是四畫面圖像采集器智能監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)框圖，其中包括微型計算機(10)。
圖2是四畫面圖像采集器智能監(jiān)控裝置中預(yù)處理(1)、視頻信號四選一開關(guān)(2)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)、同步分離器(4)、時序控制器(5)的電路原理圖。
圖3是四畫面圖像采集器智能監(jiān)控裝置中地址發(fā)生器(6)、二選一開關(guān)(7)、幀存貯器(8)的電路原理圖。
圖4是四畫面圖像采集器智能監(jiān)控裝置中微機接口(9)的電路原理圖。
圖5是本發(fā)明的四畫面圖像采集器智能監(jiān)控方法的流程圖。
下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述圖1是四畫面圖像采集器智能監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)框圖。它包括一個對視頻信號進行放大和電平箝位的預(yù)處理(1)、一個視頻信號四選一開關(guān)(2)、一個對經(jīng)預(yù)處理后的視頻信號采樣的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)、一個對視頻信號提取行場同步信號的同步分離器(4)、一個對整個圖像采集和顯示的時序進行控制的時序控制器(5)、一個在進行圖像采集時幀存貯器的地址發(fā)生器(6)、一個選擇采集圖像時的數(shù)據(jù)、地址、控制總線和圖像顯示時的微機數(shù)據(jù)、地址、控制總線的二選一開關(guān)(7)、一個用于存儲圖像數(shù)據(jù)的幀存貯器(8)、及一個微機接口(9)，構(gòu)成四畫面圖像采集卡。
圖2、圖3、圖4是四畫面圖像采集器智能監(jiān)控裝置的各部分電路原理圖。本發(fā)明中的預(yù)處理(1)的四個輸出端與視頻信號四選一開關(guān)(2)的輸入端直接相連構(gòu)成一個可以對輸入視頻信號進行放大、電平提升、電平箝位的初級視頻信號輸出裝置；初級視頻信號送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)進行采樣，采樣后的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)和微機數(shù)據(jù)總線經(jīng)微機接口(9)通過二選一開關(guān)(7)與幀存貯器(8)的數(shù)據(jù)線相連；地址發(fā)生器(6)和微機地址總線經(jīng)微機接口(9)通過二選一開關(guān)(7)與幀存貯器(8)的地址線相連；時序控制器(5)產(chǎn)生的對幀存貯器的控制信號和微機控制總線通過二選一開關(guān)(7)與幀存貯器(8)的控制端相連；同步分離器(4)輸出的行場同步信號和奇偶場識別信號送入時序控制器(5)；微機數(shù)據(jù)、控制總線通過微機接口(9)與時序控制器(5)相連，相互傳遞控制信息；另外整個圖像采集和顯示所需的各種時序控制信號均由時序控制器(5)產(chǎn)生，送往視頻信號四選一開關(guān)(2)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)、地址發(fā)生器(6)、二選一開關(guān)(7)、幀存貯器(8)、微機接口(9)。
預(yù)處理(1)包括四路相同的預(yù)處理電路即預(yù)處理器(1-1)、預(yù)處理器(1-2)、預(yù)處理器(1-3)、預(yù)處理器(1-4)，其中預(yù)處理器(1-1)包括電容CP101-103、電阻RP101-104，運算放大器U101；視頻信號四選一開關(guān)(2)主要包括U210A-201D，預(yù)處理(1)中的四路輸出即運算發(fā)達器的輸出端分別與視頻信號四選一開關(guān)(2)的四個輸入端相接。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)由U301為主構(gòu)成，視頻信號四選一開關(guān)(2)的輸出端通過電容C201與模數(shù)轉(zhuǎn)換(3)的輸入端即U301的“VIN”端相連接。同步分離器(4)也由四路相同的同步分離電路構(gòu)成，即同步分離(4-1)、同步分離(4-2)、同步分離(4-3)、同步分離(4-4)。時序控制器(5)主要包括U501、U502，攝像頭1-4的四個信號輸出線AV1～AV4分別對應(yīng)地與預(yù)處理器1-4和同步分離1-4的輸入端相連接。同步分離(4-1)主要由電容CP401-403，電阻RP401-403及集成電路U401構(gòu)成，其輸出端即U401的“VSN、CSN、ODEN”分別與U501的“IN0、IN1、IN2”相連接，對應(yīng)的同步分離(4-2)、同步分離(4-3)、同步分離(4-4)的輸出端也分別與U501的“IN7～IN13”相連接，U501的“IN3～IN6”分別對應(yīng)地與視頻信號四選一開關(guān)(2)中的開關(guān)控制端即U201A-D的“C”端連接。地址發(fā)生器(6)包括U601-604；二選一開關(guān)(7)包括U701-704；幀存貯器(8)包括U801和U802；微機接口(9)包括U901-904。其中二選一開關(guān)(7)的輸出端即U701-703的“1Y-4Y”和U704的“1Y-3Y”分別與幀存貯器(8)的數(shù)據(jù)線即U801、U802的“A0～A14”相連接，這樣經(jīng)過預(yù)處理(1)和視頻信號四選一開關(guān)(2)處理的視頻信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)的采樣，將采樣后的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)和微機數(shù)據(jù)總線經(jīng)微機接口(9)，通過二選一開關(guān)(7)送入幀存貯器(8)。幀存貯器(8)的地址線“D2～D7”與微機接口(9)中U902的“B3-B8”端相連。二選一開關(guān)(7)中U701-704的“1A-4A”端分別接地址發(fā)生器(6)中U601-604的“QA、QB、QC、QD”端，U701-704的“1B～4B”端分別接微機接口(9)總線中“MA1～MA15”，這樣時序控制器(5)產(chǎn)生的對幀存貯器的控制信號和微機控制總線信號通過二選一開關(guān)(7)送入幀存貯器(8)的控制端。另外，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)中U301的“B0～B5”端分別接時序控制器(5)中的“IN8～IN13”。
圖5是本發(fā)明的四畫面圖像采集器智能監(jiān)控方法的流程圖。步驟501為開始步驟。步驟502為微機經(jīng)微機接口(9)向采集控制口發(fā)出采集命令，由主機程控選擇采集四路中的任何一路、兩路、三路或四路圖像。時序控制器(5)(由可編程器件構(gòu)成)接收到之后，產(chǎn)生圖像采集所需的各種控制信號。此時二選一開關(guān)(7)選擇圖像采集所需的數(shù)據(jù)、地址、控制總線。步驟503為微機采集采集指定四路視頻信號(來自四個不同的攝像頭)中某一路視頻。四路視頻信號經(jīng)過預(yù)處理(1)，由視頻信號四選一開關(guān)(2)選擇一路信號進入模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)，輸出的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)經(jīng)二選一開關(guān)(7)送入幀存貯器(8)。此時的幀存貯器地址由地址發(fā)生器(6)產(chǎn)生，控制總線由時序控制器(5)產(chǎn)生。步驟504為微機查詢采集控制口。在步驟505中，判斷圖像采集是否完畢。若為是，則在步驟506中微機可接管圖像采集卡上的幀存貯器，二選一開關(guān)(7)選擇微機的數(shù)據(jù)、地址、控制總線，這時可將圖像數(shù)據(jù)送入視頻圖形陣列(VGA)的視頻存貯器(VRAM)直接顯示。若步驟505中為否，則回至步驟504，繼續(xù)查詢。步驟504和步驟505為查詢方式檢測圖像是否采集完畢，也可以通過中斷方法進行，即如果圖像采集完畢則中斷方式觸發(fā)微機執(zhí)行步驟506。在步驟507中，判斷是否需要存貯圖像。若步驟507中為是，則在步驟508中將圖像以數(shù)據(jù)文件存貯到微機的硬盤中，為節(jié)省存貯空間，采用幀內(nèi)編碼與幀間編碼相結(jié)合的壓縮方法進行存貯。若步驟507中為否，則直接執(zhí)行步驟509。如果處于監(jiān)控狀態(tài)，則步驟509進行圖像自動識別，可根據(jù)與預(yù)先設(shè)定的運動門限的比較結(jié)果進行判斷。若步驟509中判斷超過閥值為是，則執(zhí)行步驟510。步驟510自動發(fā)出相應(yīng)的報警信號。若步驟509中為否，則直接執(zhí)行步驟511。在步驟511中，判斷是否需要將現(xiàn)場畫面?zhèn)魉偷竭h(yuǎn)端。若步驟511中為是，則執(zhí)行步驟512。步驟512將現(xiàn)場現(xiàn)場畫面?zhèn)魉偷竭h(yuǎn)端。若步驟511中為否，則直接執(zhí)行步驟513。在步驟513中，判斷是否繼續(xù)進行圖像采集。若步驟513中為否，則回至步驟502，由軟件發(fā)采集控制字，循環(huán)上述過程(采集、存貯、傳送)。若步驟513中為是，則執(zhí)行步驟514。步驟514為結(jié)束步驟。
由于計算機的采用，所存貯的圖像在恢復(fù)顯示時可放大、增強及進行其它處理，功能可不斷擴充。本發(fā)明四畫面圖像采集器智能監(jiān)控裝置和方法使得監(jiān)控從模擬向網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化的大飛躍。
權(quán)利要求
1.一種四畫面圖像采集器智能監(jiān)控方法，包括以下步驟微機經(jīng)微機接口向采集控制口發(fā)出采集命令，采集指定的四路視頻信號中的一路視頻信號，微機不斷查詢采集控制口，直至查詢到圖像采集完畢，此時微機可接管圖像采集卡上的幀存貯器，或者微機可采用用中斷方法獲知采集完畢，微機將圖像數(shù)據(jù)送入視頻圖形陣列的視頻存貯器直接顯示，也可以以數(shù)據(jù)文件存盤，微機根據(jù)與預(yù)先設(shè)定的運動門限的比較結(jié)果進行判斷，如果超過閥值則自動發(fā)出相應(yīng)的報警信號，或?qū)F(xiàn)場畫面?zhèn)髦吝h(yuǎn)處，一幅數(shù)字圖像傳送完畢，再由軟件發(fā)采集控制字，循環(huán)上述過程(采集、存貯、傳送)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四畫面圖像采集器智能監(jiān)控方法，其特征是，所述的“采集命令”是指由微機程控選擇采集四路中的任何一路、兩路、三路或四路圖像的采集控制字。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四畫面圖像采集器智能監(jiān)控方法，其特征是，所述的“將圖像數(shù)據(jù)送入視頻圖形陣列的視頻存貯器直接顯示”是指在同一微機顯示器上同時顯示來自四個不同攝像頭的圖像畫面，或由微機程控選擇顯示四路中的任何一路、兩路或三路圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四畫面圖像采集器智能監(jiān)控方法，其特征是，所述的“以數(shù)據(jù)文件存盤”是指采用了幀內(nèi)編碼與幀間編碼相結(jié)合的壓縮方法進行壓縮存貯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四畫面圖像采集器智能監(jiān)控方法，其特征是，所述的“運動門限”是指圖像報警的報警門限，可進行設(shè)定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四畫面圖像采集器智能監(jiān)控方法，其特征是，還包括以下工作步驟所存貯的圖像在恢復(fù)顯示時可放大、增強處理。
全文摘要
四畫面圖像采集器智能監(jiān)控方法，包括步驟微機發(fā)出采集命令，采集一路或多路視頻信號，查詢或中斷方式檢測是否圖像采集完畢，圖像采集完畢后可直接顯示或以數(shù)據(jù)文件存盤，微機根據(jù)與預(yù)先設(shè)定的運動門限的比較結(jié)果進行判斷，如果超過閥值則自動發(fā)出相應(yīng)的報警信號，或?qū)F(xiàn)場畫面?zhèn)髦吝h(yuǎn)處，再由軟件發(fā)采集控制字，循環(huán)上述過程(采集、存貯、傳送)。本發(fā)明可直接對一路、二路、三路或四路視頻進行采集與顯示，并能進行自動圖像報警，實現(xiàn)了模擬監(jiān)控向數(shù)字監(jiān)控的大飛躍。
文檔編號G08B13/196GK1514396SQ0215620
公開日2004年7月21日 申請日期1995年4月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月19日
發(fā)明者吳樂南, 陳堅 申請人:吳樂南, 陳堅