一种智能视频监控系统技术方案

本发明专利技术涉及一种智能视频监控系统，其以单片的FPGA为核心设计，主要包括视频采集模块、视频预处理及算法模块、视频存储模块、视频传输模块以及人机交互模块。视频采集模块完成视频采集后将视频数据传送至视频预处理及算法模块中对每一帧视频数据进行预处理，视频存储模块将视频数据实时地存储至本地硬盘或通过视频传输模块网络传输至远程客户端，算法的调用及视频数据的网络传输都由人机交互模块进行参数设置。本发明专利技术的智能视频监控系统支持很好的二次开发，具有智能的自定义规则算法，同时核心处理器为单片的FPGA，有效地控制了成本和功耗，也具有很好的系统稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于视频监控
，涉及一种智能视频监控系统。
技术介绍
目前，智能视频监控系统多采用PC机或者采用带有一定视频处理能力的前端摄像机或采用ARM与DSP相结合的方式，系统功耗大、成本高、集成度不高、便携性差。在国内“平安城市”项目的推进，国内将会采用大量的智能视频监控系统，相对传统的设计，在PC机上实现的智能视频监控系统多采用高端配置，成本很高，布置系统不方便，但是还无法处理较高分辨率视频，各方面的要求都很高，对于未来发展来说肯定会有大限制；带有前端处理能力的智能摄像机大多都采用DSP芯片，通过中心计算机的控制，其实只是把部分算法处理能力转移到前端，没有从根本上解决问题；采用达芬奇系统（ARM+DSP）等微处理器构架的设计，由于DSP的顺序执行方式，限制其计算能力，使目前的DSP还无法在高清视频监控中应用。并且，基于该设计的智能视频监控系统功耗高，成本高，且便携性差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种智能视频监控系统，解决了现有技术中视频监控系统功耗高，成本高，便携性差的问题，降低了系统的功耗及成本，增加了系统的便携性。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种智能视频监控系统，主要包括视频采集模块、视频预处理及算法模块、视频存储模块、视频传输模块以及人机交互模块。所述视频采集模块中至少支持4路视频信号的采集，所支持的接口包括一般的通用输入输出（GPIO）数字视频接口和通用的模拟视频接口，采集之后通过GPIO接口和/或通用的模拟视频接口输送至视频预处理及算法模块，视频预处理模块对每一帧视频数据进行预处理，然后再调用FPGA硬件中的视频算法模块中算法，算法选择与参数选择由人机交互界面控制，接着可以通过视频存储模块将视频存储到本地硬盘或将通过视频传输模块视频数据实时传输至远程客户端。进一步，所述视频预处理算法包括二值化、边缘检测、形态学处理、滤波算法，算法模块包括目标跟踪、拌线检测、区域报警、违章停车、逆向检测，算法均在FPGA硬件中实现。具体的，所述智能视频监控的所有功能均基于单片FPGA芯片。所述视频采集模块包括数字CCD摄像头或者模拟视频摄像头外加A/D转换器，外界物体通过在摄像头传感器上成像，传感器通过A/D转换器将光学图像转换成数字图像信息，然后输送至视频预处理及算法模块。所述视频传输模块包括VGA接口和以太网通信装置。所述视频存储模块包括SDRAM、FLASH、SD存储卡和大容量硬盘，其中，FLASH中存储软件部分的程序，包括软核部分编译的可执行文件和读写数据，大容量硬盘用以存储经过处理和处理后的视频数据。相对于现有技术，本专利技术的智能视频监控系统采用单片FPGA，包括视频采集与显示、算法模块、传输模块和人机交互模块均在片内实现，更具有高清视频处理功能，不需要扩展其他处理芯片，系统简单，成本低，便携性好。此外，该系统的丰富的嵌入式人机交互功能，更加人性化，该系统广泛适用于摄像机等固定场合的安全需求和户外一栋拍摄等便携应用的安全需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例1的智能视频监控的结构框图。图2是本专利技术实施例1的视频跟踪算法流程图。图3是本专利技术实施例1的人机交互系统程序示意图。具体实施方式实施例1现场可编程逻辑阵列FPGA在最近几年发展迅速，也非常适合图像视频方面的应用，其具有强大的并行处理能力，已经在智能视频监控方面有所应用。采用单片FPGA设计，在有限资源中完成所有的功能设计，具有环保、低功耗、易集成、便携性、处理速度快、良好的二次开发能力等优点。因此，本专利技术采用FPGA来完成视频监控，而区别于传统的DSP与ARM的结合，或者FPGA与DSP/ARM的结合的方式，降低了成本，提高了便携性。请参阅图1，其是本专利技术智能视频监控的结构框图。该智能视频监控100基于单片的FPGA嵌入式系统，包括视频采集模块110、视频采集和视频预处理及算法模块120、视频传输模块130、视频存储模块140以及人机交互模块150。该视频采集和视频预处理及算法模块120通过GPIO接口和/或通用的模拟视频接口与视频采集和视频预处理及算法模块120相连，完成视频采集，并将视频数据传送至视频预处理及算法部分。由于拍摄的视频会受到各种条件的限制和干扰，如光线不均、线路传送所产生的噪声污染等影响到视频的清晰度和视频质量，因此视频预处理首先对视频数据进行预处理以改善其视频质量；然后再对视频数据进行相应的算法处理。在单机模式下，经过视频预处理及算法模块120处理后的视频数据将实时地存储在视频存储模块140中。视频传输模块130主要完成基于TCP/IP协议的网络通信，经过视频预处理及算法模块120处理后的视频数据可通过视频传输模块130实时地传送至客户端。具体的，所述视频采集模块110图像采集电路包括电荷藕合器件CCD传感器和A/D转换器，外界物体通过镜头在CCD传感器上成像，CCD传感器通过A/D转换器将光学图像转换成数字图像信息，然后输送至视频采集模块和视频预处理及算法模块120。所述视频预处理及算法模块120具体由FPGA芯片组成，其是该智能视频监控100的核心部分，用以处理来自视频采集模块110的图像数据，完成图像处理功能。所述视频存储模块140包括SDRAM（同步动态随机存储器）、FLASH ROM（闪存）、SD存储卡（安全数字存储卡）和大容量硬盘。其中，SDRAM主要软件部分的操作系统、内置程序、内核数据、图像数据等；FLASH中存储软件部分的程序，包括软核部分编译的可执行文件和读写数据；SD存储卡为一扩展卡，存储系统的一些图片与文本文件，FLASH ROM产生的一些重要文档或者程序可选择转存至该SD存储卡中；大容量硬盘用以存储经过处理和处理后的视频数据。所述人机交互模块150如图1所示，可以通过鼠标，键盘等与FPGA芯片进行交互，人机交互基于FPGA的软核设计，采用嵌入式操作系统，通过移植GUI软件，制作人机交互界面，软件部分的开发环境搭建好之后具有良好的二次开发性。所述视频传输模块130包括有视频图形阵列VGA（Video Graph本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能视频监控系统，其特征在于，所述智能视频监控系统基于单片的现场可编程逻辑阵列FPGA嵌入式系统，包括视频采集模块、视频预处理及算法模块、视频存储模块、视频传输模块以及人机交互模块，所述视频采集模块用于完成视频采集，并将以帧为单位的视频数据传送至所述视频预处理及算法模块；所述视频预处理及算法模块为FPGA芯片，通过通用输入输出GPIO接口和通用的模拟视频接口与所述视频采集模块相连，用于对每一帧视频数据进行预处理；所述视频存储模块与所述视频预处理及算法模块相连，用于将预处理之后的视频数据实时地存储；所述视频传输模块与所述视频预处理及算法模块相连，用于通过网络将所述预处理之后的视频数据发送至远程客户端；所述人机交互模块与所述视频预处理及算法模块相连，用于设置不同类型的算法的调用及视频数据的网络传输参数。

【技术特征摘要】
1.一种智能视频监控系统，其特征在于，所述智能视频监控系统基于单片
的现场可编程逻辑阵列FPGA嵌入式系统，包括视频采集模块、视频预处理及算
法模块、视频存储模块、视频传输模块以及人机交互模块，
所述视频采集模块用于完成视频采集，并将以帧为单位的视频数据传送至
所述视频预处理及算法模块；
所述视频预处理及算法模块为FPGA芯片，通过通用输入输出GPIO接口和
通用的模拟视频接口与所述视频采集模块相连，用于对每一帧视频数据进行预
处理；
所述视频存储模块与所述视频预处理及算法模块相连，用于将预处理之后
的视频数据实时地存储；
所述视频传输模块与所述视频预处理及算法模块相连，用于通过网络将所
述预处理之后的视频数据发送至远程客户端；
所述人机交互模块与所述视频预处理及算法模块相连，用于设置不同类型
的算法的调用及视频数据的网络传输参数。
2.根据权利要求1所述的智能视频监控系统，其特征在于，所述视频采集
模块包含一个或多个电荷藕合器件CCD传感器及与所述一个或多个CCD传感器
相连的模拟/数字A/D转换器，所述CCD传感器用于采集一路或多路视频信号，
所述A/D转换器用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李榕，朱建武，郑铿，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东;44