一種網絡監控攝像機的製作方法

2023-10-17 23:58:09

專利名稱：一種網絡監控攝像機的製作方法
技術領域：
一種網絡監控攝像機本實用新型涉及監控攝像裝置領域，具體指一種網絡監控攝像機。 [背景技術]目前在教學、安防、工業生產等各種場合得到廣泛使用的攝像機，大部分基於閉路 有線電視(CCTV)方式進行模擬視頻信號傳輸。該類攝像機具有一定的局限性，表現為第一 採用模擬視頻信號傳輸時，由於信號在傳輸過程中不可避免地受到各種幹擾以及信號的衰 減，使得在長距離傳輸方面存在一定的困難。通常採用中繼放大的方式解決這一個問題，但 是會增加系統的成本。第二由於模擬信號傳輸通常採用基帶方式進行，使得攝像機和監視 終端的結構只能採用一對一的形式。這使得整個系統的拓撲結構變得複雜，增加了綜合布 線的成本。第三當攝像機接有可控制的雲臺、鏡頭或者其他輸入輸出信號時，通常需要外加 控制線路，使得系統的結構更加複雜。本實用新型目的在於解決現有技術上述的不足，而提供一種結構簡單、性能可靠 的網絡監控攝像機。一種網絡監控攝像機，包括殼體，攝像鏡頭、雲臺組、視頻壓縮編碼處理器，還具有 與IP位址相關聯的唯一標識信息的網絡模塊、控制器；所述控制器用於將所述視頻壓縮編 碼器發送的視頻信號通過所述網絡模塊發送到外部網絡，所述控制器包括視音頻控制器和 雲臺組控制器。所述雲臺組包括水平轉動雲臺和垂直轉動雲臺；所述水平轉動雲臺設置在所述殼 體上，所述垂直轉動雲臺設置在所述水平轉動雲臺頂部，所述鏡頭設置在所述垂直轉動雲 臺上。在所述殼體上還設置有麥克風，所述殼體內還設置有音頻壓縮編碼處理器，所述 麥克風與所述音頻壓縮編碼處理器電連接，所述音頻壓縮編碼處理器與所述控制器電連 接。所述視頻壓縮編碼處理器對圖像信號進行MPEG4、H. 263, H. 264或M-JPEG壓縮編碼。所述攝像鏡頭包括至少一個鏡頭、以及圖像傳感器。所述圖像傳感器是CXD圖像傳感器或CMOS圖像傳感器。在所述殼體上還設置有聲光報警器，所述控制器還用於接收外部報警信號並驅動 所述聲光報警器進行報警。本實用新型網絡監控攝像機，使得圖像監控技術有了一個質的飛躍；首先，網絡的 綜合布線代替了傳統的視頻模擬布線實現了真正的視頻、音頻、數據合一，可即插即用，工 程實施簡便，統擴充方便；其次，實現跨區域遠程監控，特別地，通過利用網際網路，使得圖像 監控不受距離限制，而且圖像清晰，穩定可靠；再者，圖像的存儲、檢索十分安全、方便、可異地存儲，多機備份存儲以及快速非線性查找等。可不藉助於PC進行獨立運行，使得處於同 一網絡環境下的用戶可以在任何時候，在任意一臺計算機上通過Web瀏覽器進行遠程監控 和管理。使得用戶可以在一個地方擁有一臺攝像機，卻可以在另一個地方通過IP網絡獲得 這個地方的現場視訊。這些視頻資料可以經過授權只允許特定用戶看到，也可以是在特定 網區內發布給大眾的公共資訊。

圖1是本實用新型網絡監控攝像機的結構示意圖；圖2是圖1所示的數字網絡攝像機的電路原理框圖。為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解此處所描述的具體實施實例僅僅用以解 釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。如圖1、2所示，在本實用新型的數字網絡攝像機中，其具有與I P地址相關聯的唯 一的標識信息，並包括殼體1、麥克風6、至少一個鏡頭3、雲臺組2、圖像傳感器5、視頻壓 縮編碼處理器7、音頻壓縮編碼器61、網絡模塊8、控制器9 ；其中，麥克風6和雲臺組2設置 在殼體1上，鏡頭3設置在雲臺組2上；音頻壓縮編碼處理器61、視頻壓縮編碼處理器7、網 絡模塊8和控制器9設置在殼體1內；鏡頭3作為前端部件，有固定光圈、自動光圈、自動變 焦、自動變倍等種類，與模擬攝像機相同。圖像傳感器5可以是CMOS圖像傳感器或CCD圖 像傳感器，其中CMOS圖像傳感器是利用矽和鍺這兩種材料所做成的半導體，通過其上帶負 電和帶正電的電晶體來實現基本的功能的。這兩個互補效應所產生的電流即可被處理晶片 記錄和解讀成影像。CMOS圖像傳感器最主要的優勢就是非常省電，幾乎沒育靜態電量消耗。 這就使得CMOS圖像傳感器的耗電量只有COKCharge-coupledDevice)圖像傳感器的1/3 左右。CXD圖像傳感器由在單晶矽基片上呈二維排列的光電二級管及其傳輸電路構成。光 電二極體把光轉化成電荷，再經轉化電路傳送和輸出。通常，傳送優良圖像質量的設備都採 用CCD圖像傳感器，而注重功耗和成本的產品則選擇CMOS圖像傳感器。但新的技術正在克 服每種器體固有的弱點，同時保留了適合於特定用途的某些特性。這一部分與模擬攝像機 相同。如圖2所示，鏡頭3與圖像傳感器5電連接，圖像傳感器5與視頻壓縮編碼處理 器7電連接，麥克風6與音頻壓縮編碼處理器7電連接；視頻壓縮編碼處理器7、音頻壓縮 編碼處理器61、網絡模塊8和雲臺組8分別與控制器9電連接；其中，所述雲臺組用於驅動 所述鏡頭水平和垂直轉動；控制器9用於將視頻壓縮編碼器7和音頻壓縮編碼處理器61發 送的視頻和音頻信號通過網絡模塊8發送到外部網絡，以及在出現異常情況時發送報警信 號，並接收外部網絡通過網絡模塊8發送的控制信號從而驅動雲臺組2。在實施中，雲臺組 2包括水平轉動雲臺和垂直轉動雲臺；水平轉動雲臺設置在殼體1上，垂直轉動雲臺設置在 水平轉動雲臺頂部，鏡頭3設置在垂直轉動雲臺上。工作中，水平轉動雲臺可控制鏡頭3進 行水平180度範圍的轉到，垂直轉動雲臺可控制鏡頭3進行垂直90度範圍的轉動。在實施中，視頻壓縮編碼處理器7採用了幀內預測、幀間預測、運動估值和運動補償、整數變換等方式，以提高對圖像的壓縮率。其中幀內預測是視頻壓縮編碼處理器7根 據圖像中相鄰像素可能相同的性質，利用相鄰像素的相關性，採用新的幀內預測模式，通過 當前像素塊的左邊和上邊的像素進行預測，只對實際值和預測值的差值進行編碼，從而能 用較少的比特數來表達幀內編碼的像素塊信息；而幀間預測通過多幀參考和更小運動預測 區域等方法對下一幀進行精確預測，從而減少傳輸的數據量，實現降低圖像的時域相關性。 視頻壓縮編碼處理器7把運動估值和幀內預測的殘差結果從時域變換到頻域，使用了類似 於4X4離散餘弦變換(DCT)的整數變換，而不是像MPEG-2和MPEG-4那樣採用8X8DCT 的浮點數變換。以整數為基礎的空間變換具備效果好、計算快，反變換過程中不會出現適 配問題等優點，並且結合量化過程，保證了在16位計算系統中，計算結果有最大精度且不 會溢出。4X4的變換塊也8X8更能減少塊效應和震鈴效應。該視頻壓縮編碼處理器7採 用ARM+DSP+硬體加速引擎的多核高集成度的SOC構架，具備強大的視頻處理功能。可實 現DVD畫質的實時編碼性能，能自適應各種網絡環境，確保畫面的清晰度和實時性，低碼率 的視頻壓縮編碼處理器7編碼技術極大減少網絡存儲空間，並通過集成DES13DES加解密 硬體引擎確保網絡安全。視頻壓縮編碼處理器7採用0. 13um工藝、LFBGA400封裝，大小 為19X19mm，引腳間距為0. 8mm，片內集成了包括數字視頻接口、USB、ΕΤΗ、I2S、I2C、GPI0、 SPI> UART、SDRAM、DDR等接口，滿足各種應用場景的設備開發的同時能大大降低了設備的 BOM成本。其工作原理視頻輸入單元通過ITU-R BT. 601/656接口接收由VADC輸出的數字 視頻信息，並通過AHB總線把接收到的原始圖像寫入到外存(SDRSDRAM或DDR SDRAM)中 視頻編解碼器從外存中讀取圖像，進行運動估計、DCT變換、量化、熵編碼等操作，最後將符 合H. 264協議的裸碼流和編碼重構幀寫入到外存中；視頻輸出單元從外存中讀取圖像並通 過ITU-R BT. 601/656接口送給VDAC進行顯示，應用的需求不同，視頻輸出單元從外存中讀 取的圖像內容也不同，當需要對輸入圖像進行預覽時，視頻輸出單元從外存中讀取原始圖 像，當需要觀察視頻編碼器的編碼效果時，視頻輸出單元從外存中讀取編碼重構幀；ARM對 視頻編碼器輸出的碼流進行協議棧的封裝，然後送網口發送，以實現視頻點播業務。控制器9是該數字網絡攝像機的心臟，它肩負著數字網絡攝像機的管理和控制工 作。如果是硬體壓縮編碼，控制器9是一個獨立部件；如果是軟體編碼壓縮，控制器9是運 行編碼壓縮軟體的DSP，即二者合而為一。在實施中，控制器9包括視音頻控制器91和雲臺 控制器92，其中視音頻控制器91接收視頻壓縮編碼處理器7和音頻壓縮編碼處理器61發 送的視音頻信號，然後通過網絡模塊8發送到外部網絡，以便進行遠程監控的用戶查看；另 外，如果出現異常，視音頻控制器還可將報警信號通過網絡模塊發送到外部網絡，以告知用 戶出現異常情況。遠程監控的用戶也可通過網絡向網絡模塊發送控制信號，並進一步發送 到雲臺組控制器92，使得雲臺組控制器92驅動水平轉動雲臺21和垂直轉動雲臺22轉動， 從而帶動鏡頭3轉動。網絡模塊8提供該數字網絡攝像機的網絡功能，它採用了 RTP/RTCP、UDP、HTTP、 TCP/IP等相關網絡協議，允許用戶從自己的PC機使用標準的瀏覽器根據數字網絡攝像機 的唯一的IP位址對該數字網絡攝像機進行訪問，觀看實時圖像，及控制鏡頭3和雲臺組2。 網絡模塊8其實是將嵌入式TOB伺服器以及乙太網接口合在一起的統稱。集中到一個設備 內，可以直接連入區域網，達到即插即看，省掉多種複雜的電纜，安裝方便，用戶無需安裝人 任何硬體設備，僅用瀏覽器即可觀看。嵌入式WEB伺服器是整個監控系統的核心，有硬體和軟體兩個部分，其主要功能包括為監控端提供WEB訪問頁面對監控端的訪問進行有效 性、安全性檢查；響應監控端的請求，為監控端提供所需要的視頻圖像；接收監控端的控制 信息，經過軟硬體轉換後對攝像機進行控制。每個伺服器有自己的IP位址，在監控端可以 通過瀏覽器界面訪問伺服器。監控端的功能則是顯示現場視頻，並根據需要向伺服器發送 視頻請求以及對攝像機的控制信號。在實施中，網絡模塊採用嵌入式實時多任務作業系統。網絡上用戶可以直接用瀏覽器觀看網絡模塊8上的視頻信號，經授權的用戶還可 以控制雲臺組2、鏡3的動作或對系統配置進行操作。由於把視頻壓縮編碼處理器7和網 絡模塊8功能集中到一個體積很小的設備內，可以直接連入區域網，達到即插即看，省掉多 種複雜的電纜，安裝方便，用戶也無需安裝任何硬體設備，僅用瀏覽器即可觀看。嵌入式網 絡模塊8監控系統與其它監控系統的比較，其布控區域廣闊；網絡模塊將該數字網絡攝像 機直接連入網絡，沒有線纜長度和信號衰減的限制，同時網絡是沒有距離概念的，徹底拋棄 了地域的概念，擴展布控區域。系統具有幾乎無限的無縫擴展能力，所有數字網絡攝像機設 備都以IP位址進行標識，增加設備只是意味著I P地址的擴充。可組成非常複雜的監控網 絡，採用基於嵌入式網絡模塊為核心的監控系統，在組網方式上與傳統的模擬監控和基於 PC平臺的監控方式有極大的不同，由於網絡模塊輸出已完成模擬到數字的轉換並壓縮，採 用統一的協議在網絡上傳輸，支持跨網關、跨路由器的遠程視頻傳輸。性能穩定可靠，無需 專人管理。該數字網絡攝像機為工程應用提供了實用的外部接口，如控制雲臺組的接口，用 於報警信號輸入輸出的I/O埠。如紅外探頭發現有目標出現，發報警信號給數字網絡攝 像機，數字網絡攝像機自動調整鏡頭方向並實時錄像；另一方面，當數字網絡攝像機偵測到 有移動目標出現時，亦可向外發出報警信號。在工作中，圖像信號經過鏡頭3輸入到圖像傳感器5，聲音信號經過麥克風6輸入 後，由圖像傳感器5和麥克風轉6化為電信號，A/D轉換器將模擬電信號轉換為數字電信號， 再經過視音頻壓縮編碼處理器7進行處理，其中視音頻壓縮編碼處理器7編碼器按MPEG4、 H. 263, H. 264或M-JPEG編碼標準進行編碼壓縮，再發送到視音頻控制器91，最後由網絡模 塊8按一定的網絡協議送上區域網。在實施中，可在數字網絡攝像機的殼體1上設置報警裝置，優選的設置一聲光報 警器，在工作中，遠程監控的用戶如發現異常時，可通過網絡模塊8發送報警信號到控制器 9，控制器9接收到報警信號後可驅動聲光報警器進行報警。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型 的保護範圍之內。
權利要求1.一種網絡監控攝像機，包括殼體，攝像鏡頭、雲臺組、視頻壓縮編碼處理器，其特徵在 於還具有與IP位址相關聯的唯一標識信息的網絡模塊、控制器；所述控制器用於將所述 視頻壓縮編碼器發送的視頻信號通過所述網絡模塊發送到外部網絡，所述控制器包括視音 頻控制器和雲臺組控制器。
2.根據權利要求1所述的網絡監控攝像機，其特徵在於，所述雲臺組包括水平轉動雲 臺和垂直轉動雲臺；所述水平轉動雲臺設置在所述殼體上，所述垂直轉動雲臺設置在所述 水平轉動雲臺頂部，所述鏡頭設置在所述垂直轉動雲臺上。
3.根據權利要求1或2所述的網絡監控攝像機，其特徵在於，在所述殼體上還設置有麥 克風，所述殼體內還設置有音頻壓縮編碼處理器，所述麥克風與所述音頻壓縮編碼處理器 電連接，所述音頻壓縮編碼處理器與所述控制器電連接。
4.根據權利要求1所述的網絡監控攝像機，其特徵在於，所述視頻壓縮編碼處理器對 圖像信號進行MPEG4、H. 263, H. 264或M-JPEG壓縮編碼。
5.根據權利要求1或2所述的網絡監控攝像機，其特徵在於，所述攝像鏡頭包括至少一 個鏡頭、以及圖像傳感器。
6.根據權利要求5所述的網絡監控攝像機，其特徵在於，所述圖像傳感器是CCD圖像傳 感器或CMOS圖像傳感器。
7.根據權利要求1或2所述的網絡監控攝像機，其特徵在於，在所述殼體上還設置有聲 光報警器，所述控制器還用於接收外部報警信號並驅動所述聲光報警器進行報警。
專利摘要本實用新型涉及監控攝像裝置領域，具體指一種網絡監控攝像機，包括殼體，攝像鏡頭、雲臺組、視頻壓縮編碼處理器，還具有與IP位址相關聯的唯一標識信息的網絡模塊、控制器；所述控制器用於將所述視頻壓縮編碼器發送的視頻信號通過所述網絡模塊發送到外部網絡，所述控制器包括視音頻控制器和雲臺組控制器，使得處於同一網絡環境下的用戶可以在任何時候，在任意一臺計算機上通過Web瀏覽器進行遠程監控和管理。使得用戶可以在一個地方擁有一臺攝像機，卻可以在另一個地方通過IP網絡獲得這個地方的現場視訊。
文檔編號G08B21/18GK201860413SQ20102027461
公開日2011年6月8日 申請日期2010年7月28日 優先權日2010年7月28日
發明者張小平 申請人:深圳市廣越視通電子有限公司