專利名稱：嵌入式前端智能視頻分析及圖像增強單元的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種嵌入式前端智能視頻分析及圖像增強單元，適用電力系統變電站視頻分析以及電力線保護視頻分析應用需求，屬視頻分析及網絡通訊技術領域。
背景技術：
現有的變電站網絡視頻監控系統(亦稱“遙視系統”)初步解決了變電站“無人值守”后的遠程監視問題。但是即使是遠程監控依然是依靠值班人員監控，未能解決事件的實時處理的問題，實驗數據表明，經過30分鐘的監控后，值班監控人員最多能錯過95%畫面中發生的行為。當發生人員越過警戒區，人員聚集，設備起火冒煙時，值班人員很可能會錯過這些重要的事件。目前業界一些知名廠商等都有類似的視頻分析加報警的產品，但報警都為IO 口報警。將視頻分析的結果通過以太網上報符合電力行業規約格式的報警信息，業界尚無先例。
發明內容本實用新型提出的是嵌入式前端智能視頻分析及圖像增強單元，在不對已部署的變電站視頻監控系統(遙視系統)做改動的情況下，無縫地增加視頻分析以及圖像增強功能。本發明應用于攝像機一側，當發生預定的場景時，經視頻分析產生報警，通過以太網上報符合電力行業規約格式的報警信息，聯動周圍攝像機監控同一個區域。本實用新型的技術解決方案其結構包括視頻采集模塊、網絡報警聯動模塊、開關量報警模塊、電源管理模塊和視頻分析及圖像增強模塊，其中視頻采集模塊的信號輸出/ 輸入端與視頻分析及圖像增強模塊的第一信號輸入/輸出端對應相接；視頻分析及圖像增強模塊的第二信號輸入/輸出端與網絡報警聯動模塊的信號輸出/輸入端對應相接；視頻分析及圖像增強模塊的第三信號輸入/輸出端與開關量報警模塊的信號輸出/輸入端對應連接；電源管理模塊的電源輸出端與視頻分析及圖像增強模塊電源輸入端對應相接，電源管理模塊的電源輸出端與視頻采集模塊的電源輸入端對應相接，電源管理模塊的電源輸出端與網絡報警聯動模塊的電源輸入端對應相接，電源管理模塊的電源輸出端與開關量報警模塊的電源輸入端對應相接。本實用新型具有以下優點1)本發明輸入為模擬復合視頻，或者網絡視頻流，輸出為網絡報警信息，可以無縫接入現有的視頻監控網絡中。2)本發明上報的報警信息符合電力行業規約，IEC 61870-5-104規約和⑶T，方便接入現有系統。3)本發明相較于后端視頻分析服務器，每臺前端視頻分析服務器處理一路視頻，分散了視頻分析的處理壓力。4)本發明是相對于后端視頻分析服務器是各自獨立的，一臺前端視頻分析服務器的癱瘓只會導致一路視頻的分析功能失效，而后端視頻服務器癱瘓會導致整個系統的視頻分析的失效。5) 本發明中圖像分析與圖像增強單元利用GPU分擔主處理器運算，相對于后端視頻分析服務器具有成本優勢。
附圖1是嵌入式前端智能視頻分析及圖像增強單元無縫接入已部署系統的示意圖。附圖2是嵌入式前端智能視頻分析及圖像增強單元結構示意圖。附圖3是視頻采集模塊與視頻分析及圖像增強模塊連接的模/數采集接口部分原理圖。附圖4是網絡報警聯動模塊與視頻分析及圖像增強模塊連接的媒體接入層以及物理層接口部分原理圖。附圖5是開關量報警模塊與視頻分析及圖像增強模塊連接的通用輸入輸出管腳保護部分原理圖。
具體實施方式
對照附圖1，嵌入式前端智能視頻分析及圖像增強單元，通過模擬輸入獲取復合視頻流CVBS，視頻分析后將報警信息通過網絡輸出。同時開關量報警信息也可以通過傳統的方式接到數字硬盤錄像機DVR。對照附圖2，視頻采集模塊的信號輸出/輸入端與視頻分析及圖像增強模塊的第一信號輸入/輸出端對應相接，模擬復合視頻CVBS經過抗混疊濾波器濾波，經視頻采集模塊A/D變換，亮度/色度處理，格式化以后，變為YUV Sbit 4:2:2數據通過符合BT. 656標準的^Dit接口輸入至視頻分析及圖像增強模塊的圖像處理器(Image processor)中，圖像處理器對YUV數據進行必要的預處理后，轉交中央處理器進行視頻分析處理；網絡報警聯動模塊的信號輸出/輸入端與視頻分析及圖像增強模塊的第二信號輸出/輸入端對應相接，網絡報警模塊通過符合PCI Express VI. 1標準的接口與視頻分析及圖像增強模塊相接，視頻分析處理及圖像增強模塊產生的報警數據、聯動信息將以符合電力行業規約IEC 61870-5-104 規約(104 規約)IEC 61870-5-104 規約，DL451-91 規約(CDT 規約)的形式經由PCI Express收發器，3速IEEE802. 3兼容媒體接入控制器MAC，千兆媒體獨立接口 GMII 的物理收發器，到達視頻監控系統的網絡中；開關量報警模塊的信號輸出/輸入端與視頻分析及圖像增強模塊的第三信號輸出/輸入端對應連接，開關量報警模塊通過通用輸入/ 輸出引腳GPIO與視頻分析及圖像增強模塊連接，視頻分析及圖像增強模塊產生的開關量將通過光電隔離，電平轉換等處理后輸出，實現與后端報警服務器的兼容；電源管理模塊的電源輸出端與視頻分析及圖像增強模塊電源輸入端對應相接，電源管理模塊向視頻分析及圖像模塊提供3. 3v, 1. 8v, 1. Ov ；工作電壓，電源管理模塊的電源輸出端與視頻采集模塊的電源輸入端對應相接，電源管理模塊向視頻采集模塊提供3. 3v, 1. 5v工作電壓，電源管理模塊的電源輸出端與網絡報警聯動模塊的電源輸入端對應相接，電源管理模塊向網絡報警聯動模塊提供3. 3v, 1. 8v工作電壓，電源管理模塊的電源輸出端與開關量報警模塊的電源輸入端對應相接，電源控制模塊向開關量報警模塊提供3. 3v工作電壓。所述的視頻采集模塊以TI公司的具有可靠同步檢測器的超低功耗NTSC/PAL/ SECAM視頻解碼器為核心模塊，配合自主設計的抗混疊濾波器，將模擬視頻經濾波，自動增益，模數變換，亮度色度分離與處理，格式編碼等處理后，變為符合ITU-R BT. 656 8 bit4 2 2格式的數字視頻信號輸入視頻分析及圖像增強模塊中，進行下一步的分析與處理。所述的網絡報警聯動模塊以Realtek公司的PCI-Express接口的RTL8111C-GR 為核心，視頻分析及圖像增強模塊產生的報警結果經PCI-Express總線發送至網絡報警模塊，網絡報警模塊將其轉換為符合802. 3標準的數據格式發送至以太網。所述的開關量報警模塊通過與視頻分析及圖像增強模塊核心處理器圖睿2的通用輸入輸出管腳相連接，并通過光電隔離，繼電器等方式將通用輸入輸出的電壓變為驅動能力較高的開關量信號，這些開關量信號將被連接至網絡中的數字硬盤錄像機，用以匯報視頻分析的報警結果。所述的視頻分析及圖像增強模塊以NVIDIA公司的圖睿2處理器為核心，其圖像處理器獲取到視頻采集模塊的ITU-R BT. 656 8 bit 4:2:2格式的數字視頻信號后將其轉換為適合處理的YUV 4:20格式，并交由內部的8核甚低功率Gei^orce核心圖像處理單元GPU 配合軟件算法進行分析和處理，分析產生的報警結果交由圖睿2內部的雙核ARM cortex A9 處理器進一步并通過PCI-Express總線交由網絡報警聯動模塊發送。對照附圖3，模擬復合視頻流(CVBS)從附圖3的VIDE0_IN進入抗混疊濾波器中， 濾除高頻信號后，送入德州儀器公司的視頻采集芯片TVP5150中，由圖中AIPlA進入，經AD 采集，亮度色度處理，格式變換等多個步驟后，變位BT656接口的8bit YUV422數據(圖中 Y0UIXTY0UT7)輸出至視頻分析及圖像增強模塊的Image processor接口。對照附圖4，網絡報警聯動模塊使用了 Realtek公司的RTL8111C-GR，網絡報警模塊通過符合PCI Express VI. 1標準的接口與視頻分析及圖像增強模塊相接，視頻分析處理及圖像增強模塊產生的報警數據、聯動信息將以符合電力行業規約IEC 61870-5-104規約 (104 規約)IEC 61870-5-104 規約，DL451-91 規約(CDT 規約)的形式經由 PCI Express 收發器，3速IEEE802.3兼容媒體接入控制器(MAC)，千兆媒體獨立接口(GMII)的物理收發器，到達視頻監控系統的網絡中。對照附圖5，視頻分析及圖像增強模塊產生的報警開關量接口經由附圖5中的 PC14，PC15光電隔離后，控制右側的繼電器，充分地隔離，防瞬變脈沖，防浪涌，開關量報警信號可以接入硬盤錄像機或者視頻監控及環境量采集主機中。本發明則可以將視頻分析結果通過以太網上報報警信息，其格式符合電力行業規約格式，當畫面滿足預設的智能分析場景時，智能分析設備將產生報警信息。由于智能分析需要大量的計算，智能分析設備通常采用高性能服務器集中對多路視頻進行分析的模式。報警聯動是智能變電站監控的重要系統，通常由報警服務器完成該功能。報警服務器收到報警信息后，經過解析協議，查找數據庫，發送聯動信息等工作，控制一臺或多臺攝像機觀察一個或多個點，向值班人員提供最完畢的報警事件發生地點的實時視頻資料。實時視頻智能分析與報警聯動相結合，變電站內發生人員越過危險區域，室外區域人員未帶安全帽，設備燃燒等預設事件時，可以在不依賴監控人員監視的情況下，產生報警，并聯動附近的攝像機均照向同一區域，向值班人員提供及時，全面的視頻資料。
權利要求1.嵌入式前端智能視頻分析及圖像增強單元，其特征是包括視頻采集模塊、視頻分析及圖像增強模塊、網絡報警聯動模塊、開關量報警模塊、電源管理模塊，其中視頻采集模塊的信號輸出/輸入端與視頻分析及圖像增強模塊的第一信號輸入/輸出端對應相接，網絡報警聯動模塊的信號輸出/輸入端與視頻分析及圖像增強模塊的第二信號輸入/輸出端對應相接，開關量報警模塊的信號輸出/輸入端與視頻分析及圖像增強模塊的第三信號輸入 /輸出端對應連接，電源管理模塊的電源輸出端與視頻分析及圖像增強模塊的電源輸入端、 視頻采集模塊的電源輸入端、網絡報警聯動模塊的電源輸入端、開關量報警模塊的電源輸入端對應相接。
專利摘要本實用新型是嵌入式前端智能視頻分析及圖像增強單元，包括視頻采集模塊、視頻分析及圖像增強模塊、網絡報警聯動模塊、開關量報警模塊、電源管理模塊。優點可作為前端攝像機的智能輔助增強補充，多途徑獲取攝像機的視頻并進行視頻分析以及圖像增強處理。處理結果上傳至視頻監控平臺。實現特定事件檢測以及圖像質量改善。產品以外掛形式接入原有的視頻監控網絡，在幾乎不對原有視頻監控系統結構做任何改動的情況下，完成視頻監控系統的功能升級。當發生特定事件時，經視頻分析產生報警，通過以太網上報符合電力標準規約格式的報警信息，聯動周圍攝像機監控同一個區域。與現有技術相比本實用新型分散了系統視頻分析的壓力，可靠性高，結構簡化成本低。
文檔編號G08B13/196GK201993865SQ201120123900
公開日2011年9月28日 申請日期2011年4月25日 優先權日2011年4月25日
發明者景文林, 朱方, 田宏英, 費章君, 陳飛凌 申請人:南京南自信息技術有限公司