專利名稱：網(wǎng)絡數(shù)字攝像機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及攝像機。
背景技術：
閉路監(jiān)控電視系統(tǒng)主要用在工業(yè)、交通、商業(yè)、金融、樓宇等領域，是現(xiàn)代化管理、監(jiān)測控制的重要方法之一，它能實時、形象、真實地反映監(jiān)控對象的狀態(tài)，人們可以及時獲得大量豐富的信息，極大地提高了管理效率和自動化水平。
攝像機是閉路監(jiān)控電視系統(tǒng)中的重要組成部件之一，目前廣泛使用的監(jiān)控攝像機，主要包括攝像頭、麥克風、三可變鏡頭和攝像頭的云臺，都采用有線模擬視頻信號輸出，它存在以下局限性1、用有線模擬視頻信號輸出的攝像機構成閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，需配置監(jiān)視器、錄像機、視頻轉換器、畫面分割器、矩陣控制器等，設備繁瑣，可靠性低，安裝維護費用高。
2、有線模擬視頻信號的傳輸對距離十分敏感，當傳輸距離大于1000米時，信號容易產(chǎn)生衰耗、畸變、群延時，并且易受干擾，使圖像質量下降；有線模擬視頻信號在經(jīng)過四畫面(九畫面)處理后的圖像在回放時會出現(xiàn)丟幀現(xiàn)象，影響查詢效果。
3、有線模擬視頻監(jiān)控無法聯(lián)網(wǎng)，只能以點對點的方式監(jiān)視現(xiàn)場，并且布線工程量極大。
4、有線模擬視頻信號的存儲會耗費大量存儲介質，維護復雜，每天都需要更換錄像帶。
5、查詢困難，想要查找一個畫面常需要經(jīng)過長時間的倒帶或者快進才能完成。
此外，如對攝像機的云臺進行控制，對鏡頭、焦距等進行調節(jié)，都需增加專門的控制器和信號線，對系統(tǒng)組成帶來了許多不便；同時，增加了系統(tǒng)的投資費用、安裝強度和維護難度。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是要徹底改變現(xiàn)有模擬攝像機的諸多弊病，以適應計算機網(wǎng)絡的發(fā)展，提供使所有的攝像圖像都能在網(wǎng)絡上傳輸?shù)木W(wǎng)絡數(shù)字攝像機。
本發(fā)明提供的數(shù)字網(wǎng)絡攝像機，包括攝像頭、麥克風、三可變鏡頭和攝像頭的云臺，在攝像機內還設有音頻信號采集電路、圖像信號采集電路、視音頻壓縮電路、中央處理器和控制云臺旋轉的驅動電路，控制三可變鏡頭調焦的驅動電路，攝像頭輸出的模擬視頻信號和麥克風輸出的模擬音頻信號分別經(jīng)圖像信號采集電路和音頻信號采集電路轉換成數(shù)字視頻信號和數(shù)字音頻信號后輸入視音頻壓縮電路，視音頻壓縮電路的輸出端與中央處理器相連，中央處理器上接有與外部計算機相連的TCP/IP接口，并且與控制云臺的驅動電路相連，與控制三可變鏡頭的驅動電路相連。
工作時，由攝像頭獲取物體圖像，其輸出的模擬視頻信號，送至圖像信號采集電路，經(jīng)模數(shù)轉換后，形成符合CCIR601標準的Y/U/V數(shù)字視頻信號。由麥克風拾得的環(huán)境聲音信號送至音頻信號采集電路，將音頻信號進行模數(shù)轉換為PCM數(shù)字音頻信號。轉換后的視、音頻數(shù)字信號，均輸入視音頻壓縮電路，經(jīng)視音頻壓縮電路硬件壓縮芯片對圖像、語音信號進行實時同步壓縮、打包、復用處理后，輸出單一數(shù)據(jù)碼流到中央處理器，通過10M/100M自適應TCP/IP以太網(wǎng)接口電路轉發(fā)，將數(shù)據(jù)輸送至所需的外部計算機及相關設備，進行監(jiān)視、存儲、處理等。同時，外部計算機發(fā)給網(wǎng)絡數(shù)字攝像機的有關控制信號，如云臺旋轉，鏡頭、焦距調節(jié)等，通過TCP/IP接口送至網(wǎng)絡數(shù)字攝像機的中央處理器，由該中央處理器負責接收，并根據(jù)要求，通過驅動電路，對攝像頭的云臺，三可變鏡頭進行調節(jié)，完全控制任務。
本發(fā)明的優(yōu)點是1)網(wǎng)絡數(shù)字攝像機送出的是滿足TCP/IP以太網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)字圖像信號，所有的攝像圖像都能在網(wǎng)絡上傳輸；2)不需要專門的監(jiān)視器和畫面分割器，便可在計算機的顯示器上監(jiān)視單畫面、四畫面、九畫面等圖像；3)通過TCP/IP以太網(wǎng)能進行遠程監(jiān)視和網(wǎng)上瀏覽；4)網(wǎng)上的多臺計算機可同時監(jiān)視同一畫面；5)不需要硬件錄象設備，可將高質量的圖像保存在計算機的硬盤上；6)檢索方便靈活，通過計算機鍵盤操作，就可在顯示器上顯示相應的監(jiān)視畫面。


圖1是本發(fā)明的原理方框圖；圖2、圖3是本發(fā)明一種具體電路實例(圖2的P1、P2端與圖3的P1、P2端對應相連)。
具體實施例方式
參照圖1，本發(fā)明的網(wǎng)絡數(shù)字攝像機，包括攝像頭1、麥克風2、三可變鏡頭3、攝像頭的云臺4、音頻信號采集電路5、圖像信號采集電路6、視音頻壓縮電路7、中央處理器(CPU)8和控制云臺4旋轉的驅動電路10，控制三可變鏡頭3調焦的驅動電路11，攝像頭1輸出的模擬視頻信號和麥克風2輸出的模擬音頻信號分別經(jīng)圖像信號采集電路6和音頻信號采集電路5轉換成數(shù)字視頻信號和數(shù)字音頻信號輸入視音頻壓縮電路7，視音頻壓縮電路7的輸出端與中央處理器8相連，中央處理器8上接有與外部計算機相連的TCP/IP接口9，并且與控制云臺4的驅動電路10相連，與控制三可變鏡頭3的驅動電路11相連。
為能快速從網(wǎng)絡中找到相應的網(wǎng)絡數(shù)字攝像機，通常在中央處理器上還接入ICP/IP網(wǎng)址設定12，ICP/IP網(wǎng)址可用8只十六進制撥盤開關。
參照圖2、圖3具體電路實例，這里，圖像信號采集電路6采用CMOS芯片SAA7113，音頻信號采集電路5采用PCM3008芯片，視音頻壓縮電路7由芯片Z1510及K4S161622D組成，中央處理器(CPU)8選用芯片TMS320VC5402。
用于將模擬視頻信號轉換成YUV數(shù)字信號的芯片SAA7113有雙通道模擬處理電路，包括信號源選擇、抗混疊濾波器、ADC、自動增益控制、失重發(fā)生電路、數(shù)字多協(xié)議解碼器(PAL BGHI，PAL M，PAL N，NTSC M和NTSCN)、亮度/對比度/飽和度控制電路和顏色空間矩陣等。它具有四個模擬信號入口，能夠將PAL和NTSC信號轉化成與CCIR-601兼容的顏色成分。該芯片可由I2C總線控制。SAA7113電路可輸入PAL制式或NTSL制式的四路全電視復合視頻信號或者兩路S-VIDEO信號(亮度Y(t)、色度C(t)分離)或者兩路全電視復合視頻信號和一路S-VIDEO信號，四路視頻信號接在SAA7113的VI11、VI12、VI21、VI22輸入引腳。SAA7113輸出為符合CCIR601標準的YUV422(8位)數(shù)字視頻信號，通過VPO0～VPO7輸出引腳與視音頻壓縮電路的壓縮芯片Z1510的VID0～VID7引腳相連。SAA7113的RTS0、RTS1、SDA、SCL、LCC引腳分別與壓縮芯片Z1510的VIVS_N、VIHS_N、GPIO3、GPIO2、VICLK引腳相連。
音頻信號采集電路PCM3008芯片為總和增量調制編碼(Δ-∑)型音頻A/D轉換器，內部有單端-差分轉換電路。麥克風獲取的左右聲道音頻信號分別輸入PCM3008的輸入引腳VINL、VINR，模擬音頻信號的采樣速率可由DEM0，DEM1引腳控制。輸出16位立體聲數(shù)字音頻信號通過I2S接口，即引腳DOUT、LRCK、SYSCK、BCK與視音頻壓縮電路的壓縮芯片Z1510的ASDI1、AFSYNC1、AMCK1、ASCLK1引腳相連。
輸入視音頻壓縮電路的視音頻信號采用MPEG1 Lay II壓縮。K4S161622D用于存放經(jīng)過MPEG1壓縮后的圖像聲音的系統(tǒng)數(shù)據(jù)流。
芯片Z1510有專門的接口與K4S161622D無縫連接，Z1510的MD0～MD15引腳分別與K4S161622D的DQ0～DQ15引腳相連，為16位數(shù)據(jù)總線；MA0～MA10引腳分別與K4S161622D的A0～A10引腳相連，為11位地址總線；MCLK、MRAS_N、MCAS_N、MWE_N、MA13引腳分別與K4S161622D的CLK、RAS、CAS、BA引腳相連。Z1510的HAD0～HAD15引腳分別與TMS320VC5402的D0～D15引腳聯(lián)；HWR_N、HRD_N、HINT_N、HALE、RESET_N引腳分別與TMS320VC5402的W/R、/IOSTRB、/INT3、A0、/RS引腳相連。Z1510的引腳HCS_N與可編程器件G16LV8的IO7相連。
中央處理器(CPU)TMS320C5402芯片，指令周期為10ns，運算能力100MIPS。TMS320C5402數(shù)據(jù)總線寬度為16位，地址總線寬度20位，片內含8k×16bitk可雙向訪問RAM，片外擴展了512kFlash存儲器。其DSP負責系統(tǒng)各部分電路的協(xié)調，包括對可編程芯片GL16V8的初始化，讀取經(jīng)過MPEG-1壓縮芯片Z1510完成的視音頻系統(tǒng)數(shù)據(jù)流，并將其打包，完成TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議部分工作。網(wǎng)絡部分的IP地址的硬件設定是通過DSP讀取GPIO口連接的8只16進制撥盤開關來完成。
TMS320VC5402的/IS、A15、/RS、A14、A13引腳分別與可編程芯片G16LV8的IN1～IN5引腳相連，TMS320VC5402的HD0～HD3引腳分別與復位電路25043的SO、SI、SCK、CS引腳相連，25043的RESET分別與TMS320VC5402的/RS和Z1510的RESET_N相連。TMS320VC5402與異步串行接口電路MAX232相連，構成一個標準串行接口，與E2PROM電路AT29LV040相連，構成一個32KW的程序存儲器，與10/100M以太網(wǎng)控制芯片AX88796相連，構成10/100M自適應的計算機以太網(wǎng)。TMS320VC5402的D0～D15引腳分別與AX88796的SD0～SD15引腳相連，A0～A8引腳分別與AX88796的SA1～SA9引腳相連。
AX88796的TPO+、TPO-、TPI+、TPI-引腳分別與接口電路16ST8515的TD+、TD-、RD+、RD-引腳相連。IP地址設定電路93LC46與AX88796相連，用來設定IP地址。AX88796的PD0～PD5引腳分別與由功放三極管、繼電器等構成的驅動電路的輸入端相連，驅動并控制云臺和三可變鏡頭動作。
權利要求
1.網(wǎng)絡數(shù)字攝像機，包括攝像頭[1]、麥克風[2]、三可變鏡頭[3]和攝像頭的云臺[4]，其特征是在攝像機內還設有音頻信號采集電路[5]、圖像信號采集電路[6]、視音頻壓縮電路[7]、中央處理器[8]和控制云臺[4]旋轉的驅動電路[10]，控制三可變鏡頭[3]調焦的驅動電路[11]，攝像頭[1]輸出的模擬視頻信號和麥克風[2]輸出的模擬音頻信號分別經(jīng)圖像信號采集電路[6]和音頻信號采集電路[5]轉換成數(shù)字視頻信號和數(shù)字音頻信號輸入視音頻壓縮電路[7]，視音頻壓縮電路[7]的輸出端與中央處理器[8]相連，中央處理器[8]上接有與外部計算機相連的TCP/IP接口[9]，并且與控制云臺[4]的驅動電路[10]相連，與控制三可變鏡頭[3]的驅動電路[11]相連。
2.按權利要求1所述的網(wǎng)絡數(shù)字攝像機，其特征是在中央處理器[8]上接有ICP/IP網(wǎng)址設定[12]。
3.按權利要求1所述的網(wǎng)絡數(shù)字攝像機，其特征是所說的視音頻壓縮電路[7]是由芯片Z1510及K4S161622D組成。
4.按權利要求1所述的網(wǎng)絡數(shù)字攝像機，其特征是所說的音頻信號采集電路[5]是PCM3008芯片。
5.按權利要求1所述的網(wǎng)絡數(shù)字攝像機，其特征是所說的圖像信號采集電路[6]是CMOS芯片SAA7113。
6.按權利要求1所述的網(wǎng)絡數(shù)字攝像機，其特征是所說的中央處理器[8]是芯片TMS320VC5402。
全文摘要
本發(fā)明涉及攝像機。它包括攝像頭、麥克風、三可變鏡頭和攝像頭的云臺，在攝像機內還設有音頻信號采集電路、圖像信號采集電路、視音頻壓縮電路、中央處理器和控制云臺旋轉的驅動電路，控制三可變鏡頭調焦的驅動電路，攝像頭輸出的模擬視頻信號和麥克風輸出的模擬音頻信號分別經(jīng)圖像信號采集電路和音頻信號采集電路轉換成數(shù)字視頻信號和數(shù)字音頻信號后輸入視音頻壓縮電路，視音頻壓縮電路的輸出端與中央處理器相連，中央處理器上接有與外部計算機相連的TCP/IP接口，并且與控制云臺的驅動電路相連，與控制三可變鏡頭的驅動電路相連。該攝像機使用時不需配置硬件設備，能使所有的攝像圖像都在網(wǎng)絡上傳輸，檢索方便靈活。
文檔編號H04N7/18GK1427628SQ0113912
公開日2003年7月2日 申請日期2001年12月17日 優(yōu)先權日2001年12月17日
發(fā)明者胡協(xié)和 申請人:浙江大學