嵌入式數字ccd視頻採集模塊的製作方法

2023-10-08 07:42:54 2

專利名稱：嵌入式數字ccd視頻採集模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於視頻監控技術領域，尤其是涉及ー種嵌入式數字CCD視頻採集模塊。
背景技術：
由於歷史及觀念上的原因，我國大陸的安防監控行業較發達國家晚ニ三十年。但隨著我國經濟的快速發展、技術水平的提高，安防監控行業有了很大的進步。近年來一直以毎年15%至30%的速度快速增長，我國的安防監控行業正面臨著良好的發展機遇。 但現階段我國安防監控產品仍以模擬監控為主，模擬監控的缺點十分明顯。首先，模擬監控的圖像信號質量本身就不高，並且容易產生衰耗、畸變、延時，同時易受各種設備幹擾，使圖像質量進ー步下降。其次，模擬視頻監控系統施工難度大，布線複雜，距離長，而模擬視頻信號的傳輸對距離十分敏感。最後，模擬視頻監控系統的靈活性和擴展性差，不能實現多監控中心和多級監控管理，難以維護，具有很大的局限性。由於模擬監控的種種缺點，模擬監控系統被淘汰已成為必然趨勢，數字監控系統呼應而出。數字監控系統不僅實現了模擬監控的全部功能還具備更多的優勢。(I)提高了圖像的質量與監控效率。利用計算機可以對不清晰的圖像進行去噪、銳化等處理，通過調整圖像大小，藉助顯示器的高解析度，可以觀看到清晰的高質量圖像。(2)由於對視頻圖像進行了數位化，所以可以充分利用計算機的快速處理能力，對其進行壓縮、分析、存儲和顯示。通過視頻分析，可以及時發現異常情況並進行聯動報警，從而實現無人值守。(3)數字信息抗幹擾能力強，不易受傳輸線路信號衰減的影響，而且能夠進行加密傳輸，因而可以在數千公裡之外實時監控現場。(4)數位訊號的傳輸方式更豐富，利用乙太網、Wi_Fi、3G等技術可以實現不同的組網方式或混合組網方式，滿足各種複雜環境的監控要求。(5)便於查找。在傳統的模擬監控系統中，當出現問題時需要花大量時間觀看錄像帶才能找到現場記錄；而在數字視頻監控系統中，利用計算機建立的索引，在幾分鐘內就能找到相應的現場記錄。正是由於數字視頻監控具有傳統模擬監控無法比擬的優點，而且符合當前信息社會中數位化、網絡化和智能化的發展趨勢，所以數字視頻監控正在逐步取代模擬監控，廣泛應用於各行各業。但目前市場上絕大多數的數字監控系統通常採用模擬視頻採集前端+視頻解碼卡+PC機這種方式使用。這種方式儘管實現了視頻採集的數位化，但同時増加了視頻解碼卡這樣的設備，無疑増加了數字監控系統的成本，而且，現有技術中ARM微處理器成像產品所配置的數字視頻採集前端幾乎全部是CMOS傳感器，存在著靈敏度低、解析度低、噪聲大等缺陷和不足。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提供ー種嵌入式數字CCD視頻採集模塊，其結構簡單，設計合理，實現方便，成本低，解析度高，靈敏度高，視頻圖像噪聲低，接ロ標準、簡單，應用範圍廣，實用性強，推廣應用價值高。為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是ー種嵌入式數字CCD視頻採集模塊，其特徵在於包括用於採集視頻信號的CCD圖像傳感器、與CCD圖像傳感器相接的前置放大器、與前置放大器相接的A/D轉換器、與A/D轉換器相接的圖像處理器和與圖像處理器相接的數據存儲器，以及供電電源和與供電電源相接的電壓轉換電路模塊；所述CCD圖像傳感器、前置放大器、A/D轉換器、圖像處理器和數據存儲器均與所述電壓轉換電路模塊相接，所述CCD圖像傳感器和前置放大器均與所述圖像處理器相接。上述的嵌入式數字CXD視頻採集模塊，其特徵在於所述圖像處理器主要由DSP數位訊號處理器構成。上述的嵌入式數字CXD視頻採集模塊，其特徵在於所述DSP數位訊號處理器為晶片CXD3172AR，所述A/D轉換器集成在所述晶片CXD3172AR內部，所述CXD圖像傳感器與集成在所述晶片CXD3172AR內部的時鐘驅動脈衝電路相接，所述前置放大器與集成在所述晶片CXD3172AR內部的電子電位器相接。上述的嵌入式數字CXD視頻採集模塊，其特徵在於所述CXD圖像傳感器為SONY公司生產的CXD圖像傳感器ICX259AK。上述的嵌入式數字CXD視頻採集模塊，其特徵在於所述前置放大器主要由晶片CXA3796N 構成。上述的嵌入式數字CCD視頻採集模塊，其特徵在於所述數據存儲器為EEPROM存儲器。上述的嵌入式數字CXD視頻採集模塊，其特徵在於所述EEPROM存儲器主要由晶片BR9080AF構成。本實用新型與現有技術相比具有以下優點I、本實用新型採用模塊化、集成化的設計，以最少的元件實現了視頻圖像採集的數位化，結構簡単，設計合理，實現方便。2、本實用新型採用了 C⑶技術，所輸出視頻圖像的通透性、明銳度、色彩還原、曝光、噪點等方面都優於CMOS技術，本實用新型的解析度高，靈敏度高，視頻圖像噪聲小。3、本發明提出的方案可以在不使用額外的視頻解碼晶片情況下，僅做一次A/D轉換就直接得到符合ITU-RBT. 601或ITU-RBT. 656標準的數位訊號，這樣不僅保護了視頻圖像信號質量，同時還降低了成本。4、本實用新型中的圖像處理器提供了標準的ITU-R BT. 656數字視頻接ロ，該接ロ標準、簡單，可與目前市場上任意的支持ITU-R BT. 656數字視頻接ロ的DSP，ARM處理器完美對接；能夠應用於數字CCTV監控系統採集前端，如IP Camera視頻採集前端；嵌入式ARM開發板視頻採集前端，如S3C6410開發板；以及各種需要ITU-R BT. 656格式數字視頻採集iu端的廣品中。5、本實用新型的實用性強，推廣應用價值高。綜上所述，本實用新型結構簡単，設計合理，實現方便，成本低，解析度高，靈敏度高，視頻圖像噪聲低，接ロ標準、簡單，應用範圍廣，實用性強，推廣應用價值高。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進ー步的詳細描述。

圖I為本實用新型的電路原理框圖。附圖標記說明 I-CCD圖像傳感器；2_前置放大器；3_A/D轉換器；4-圖像處理器；5_電壓轉換電路模塊；6_數據存儲器；7-供電電源。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型包括用於採集視頻信號的CXD圖像傳感器I、與CXD圖像傳感器I相接的前置放大器2、與前置放大器2相接的A/D轉換器3、與A/D轉換器3相接的圖像處理器4和與圖像處理器4相接的數據存儲器6，以及供電電源7和與供電電源7相接的電壓轉換電路模塊5 ;所述CXD圖像傳感器I、前置放大器2、A/D轉換器3、圖像處理器4和數據存儲器6均與所述電壓轉換電路模塊5相接，所述CCD圖像傳感器I和前置放大器2均與所述圖像處理器4相接。本實施例中，所述圖像處理器4主要由DSP數位訊號處理器構成。具體地，所述DSP數位訊號處理器為晶片CXD3172AR，所述A/D轉換器3集成在所述晶片CXD3172AR內部，所述CCD圖像傳感器I與集成在所述晶片CXD3172AR內部的時鐘驅動脈衝電路相接，所述前置放大器2與集成在所述晶片CXD3172AR內部的電子電位器相接。晶片CXD3172AR是專為CXD圖像傳感器使用的圖像信號處理器，CXD3172AR支持510H/760H的(XD，支持NTSC/PAL兩種模式，內置水平和垂直時鐘驅動脈衝電路，內置10位A/D轉換器、10位D/A轉換器和數字編碼器，支持複合模擬輸出和符合ITU-RBT. 601，ITU-R BT. 656標準接ロ的數字輸出，亮度/色度信號處理，自動曝光/自動對焦/自動白平衡處理。本實施例中，所述CXD圖像傳感器I為SONY公司生產的CXD圖像傳感器ICX259AK。ICX259AK是專用於PAL制式彩色視頻攝像機的1/3英寸隔行掃描CXD圖像傳感器，它的有效像素為752(H) X 582 (V), ICX259AK應用了黃、青、洋紅和綠四色濾色片，相比與傳統的紅、綠、藍三色濾色片相比，四色濾色片的色彩還原能力更強，調配後的顏色更加鮮豔；同時ICX259AK採用先進的「EXVIEW HAD CXD」技術，可以將以前未能有效利用的近紅外線光，有效轉換成為圖像資料而用。使得可視光範圍擴充到紅外線，讓感亮度能大幅提高。利用「EXVIEW HAD CXD」組件，在黑暗的環境下也可得到高亮度的照片。而且之前在矽晶板深層中做的光電變換時，會漏出到垂直CCD部分的SMEAR成分，也可被收集到傳感器內，所以影響畫質的雜訊也會大幅降低。本實施例中，所述前置放大器2主要由晶片CXA3796N構成。晶片CXA3796N是專為數字C⑶攝像機使用的前置放大器晶片，該晶片具備以下優勢功能I、集成高増益的CXD信號自動增益放大器，使得CCD圖像傳感器具有很高的靈敏度；2、能對CCD信號進行雙關採樣；3、使用Blanking技術校正CXD輸出信號中黒色水平基準信號；4、能夠為DSP的A/D轉換提供參考電壓；5、能夠為外部A/D轉換器提供的圖像信號提供內置採樣電路。[0037]本實施例中，所述數據存儲器6為EEPROM存儲器。具體地，所述EEPROM存儲器主要由晶片 BR9080AF 構成。晶片 BR9080AF 是ー個 512words X 16bit 的 EEPROM 存儲器，3. 3V供電，5mA工作電流，串行輸入輸出接ロ，100000次擦除、寫入操作，寫入前自動擦除操作，10年數據保存時間。本實用新型的工作原理及工作過程是(XD圖像傳感器I實時採集視頻信號，前置放大器2對CCD圖像傳感器I所採集到的視頻信號進行增益放大和雙關採樣處理，A/D轉換器3對前置放大器2輸出的信號進行A/D轉換後，圖像處理器4再根據存儲在數據存儲器6內的固件程序對視頻信號進行亮度/色度、自動曝光/自動對焦/自動白平衡等各種處理，然後生成ITU-R BT. 656數字視頻信號並輸出。其中，圖像處理器4能夠對前置放大器2的增益進行調節，圖像處理器4還能產生時鐘脈衝信號，控制CXD圖像傳感器I正常エ作。本實用新型所輸出視頻圖像的通透性、明銳度、色彩還原、曝光、噪點等方面都優於CMOS技術。本實用新型能夠應用於數字CCTV監控系統採集前端，如IP Camera視頻採集前端；嵌入式ARM開發板視頻採集前端，如S3C6410開發板；以及各種需要ITU-R BT. 656格式數字視頻採集前端的產品中。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本實用新型技術方案的保護範圍內。
權利要求1.ー種嵌入式數字CCD視頻採集模塊，其特徵在於包括用於採集視頻信號的CCD圖像傳感器(I)、與CCD圖像傳感器⑴相接的前置放大器(2)、與前置放大器⑵相接的A/D轉換器(3)、與A/D轉換器(3)相接的圖像處理器⑷和與圖像處理器⑷相接的數據存儲器(6)，以及供電電源(7)和與供電電源(7)相接的電壓轉換電路模塊(5);所述CCD圖像傳感器(I)、前置放大器(2)、A/D轉換器(3)、圖像處理器(4)和數據存儲器(6)均與所述電壓轉換電路模塊(5)相接，所述CCD圖像傳感器(I)和前置放大器(2)均與所述圖像處理器⑷相接。
2.按照權利要求I所述的嵌入式數字CCD視頻採集模塊，其特徵在於所述圖像處理器(4)主要由DSP數位訊號處理器構成。
3.按照權利要求2所述的嵌入式數字CCD視頻採集模塊，其特徵在於所述DSP數位訊號處理器為晶片CXD3172AR，所述A/D轉換器(3)集成在所述晶片CXD3172AR內部，所述CCD圖像傳感器(I)與集成在所述晶片CXD3172AR內部的時鐘驅動脈衝電路相接，所述前置放大器(2)與集成在所述晶片CXD3172AR內部的電子電位器相接。
4.按照權利要求1、2或3所述的嵌入式數字CCD視頻採集模塊，其特徵在於所述CCD圖像傳感器(I)為SONY公司生產的CXD圖像傳感器ICX259AK。
5.按照權利要求1、2或3所述的嵌入式數字CCD視頻採集模塊，其特徵在於所述前置放大器(2)主要由晶片CXA3796N構成。
6.按照權利要求1、2或3所述的嵌入式數字CCD視頻採集模塊，其特徵在於所述數據存儲器(6)為EEPROM存儲器。
7.按照權利要求6所述的嵌入式數字CCD視頻採集模塊，其特徵在於所述EEPROM存儲器主要由晶片BR9080AF構成。
專利摘要本實用新型公開了一種嵌入式數字CCD視頻採集模塊，包括用於採集視頻信號的CCD圖像傳感器、與CCD圖像傳感器相接的前置放大器、與前置放大器相接的A/D轉換器、與A/D轉換器相接的圖像處理器和與圖像處理器相接的數據存儲器，以及供電電源和與供電電源相接的電壓轉換電路模塊；所述CCD圖像傳感器、前置放大器、A/D轉換器、圖像處理器和數據存儲器均與所述電壓轉換電路模塊相接，所述CCD圖像傳感器和前置放大器均與所述圖像處理器相接。本實用新型結構簡單，設計合理，實現方便，成本低，解析度高，靈敏度高，視頻圖像噪聲低，接口標準、簡單，應用範圍廣，實用性強，推廣應用價值高。
文檔編號H04N5/374GK202444551SQ201220059028
公開日2012年9月19日 申請日期2012年2月22日 優先權日2012年2月22日
發明者代新冠, 徐克強, 李文峰, 王志凱, 韓非 申請人:西安科技大學