專(zhuān)利名稱(chēng)：一種車(chē)載的嵌入式圖像監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種把視頻圖像及音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化高效壓縮記錄的嵌入式圖像監(jiān)控系統(tǒng)，其特點(diǎn)是體積小，功耗低，防震動(dòng)，可靠性高，操作簡(jiǎn)便，適宜于在普通交通工具內(nèi)部安裝使用，能夠自動(dòng)或通過(guò)人工操作來(lái)捕獲記錄事故圖像信息，為交通事故責(zé)任認(rèn)定以及發(fā)生在營(yíng)運(yùn)車(chē)輛上的搶劫等突發(fā)事件提供直接證據(jù)。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全社會(huì)機(jī)動(dòng)車(chē)的保有量不斷增加，隨之而來(lái)的是頻繁的交通事故。產(chǎn)生交通事故的原因很多，一方面可能是駕駛員違章駕駛，另一方面也有很多情況是在駕駛員完全遵章駕駛的情況下發(fā)生的交通事故，比如由于行人和非機(jī)動(dòng)車(chē)違章造成的交通事故，但是在駕駛員不能提供充分的證據(jù)來(lái)證明自己無(wú)責(zé)的情況下，本著同情弱者(非機(jī)動(dòng)車(chē)和行人)一方的精神，執(zhí)法部門(mén)還是傾向于判定讓駕駛員承擔(dān)部分或全部責(zé)任。此外對(duì)于“以身撞車(chē)”或“以車(chē)撞車(chē)”等蓄意制造撞車(chē)假相圖謀獲取巨額賠償?shù)仍p騙活動(dòng)，由于取證困難，使得執(zhí)法部門(mén)很難保證執(zhí)法的公正性。還有專(zhuān)門(mén)針對(duì)營(yíng)運(yùn)車(chē)輛的搶劫等刑事案件也時(shí)有發(fā)生。因此迫切需要一種適合于在汽車(chē)等交通工具內(nèi)部安裝使用，能夠保存記錄突發(fā)事件過(guò)程錄像的車(chē)載圖像監(jiān)控系統(tǒng)，來(lái)解決上述問(wèn)題。
在國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站上檢索已有的“車(chē)載監(jiān)控系統(tǒng)”相關(guān)專(zhuān)利，比如實(shí)用新型專(zhuān)利“車(chē)載監(jiān)控系統(tǒng)”(專(zhuān)利號(hào)02281517.1)，其結(jié)構(gòu)是由中央控制器相連的車(chē)外攝像機(jī)，全方位萬(wàn)向云臺(tái)，記錄器，減震器，操作面板和顯示器組成，能在運(yùn)動(dòng)的車(chē)輛上自動(dòng)攝取和保存高質(zhì)量圖像和聲音。還有發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)“車(chē)載圖像記錄系統(tǒng)中的圖像存儲(chǔ)用動(dòng)作裝置”(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?0103063.9)等相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)，也提出了類(lèi)似的車(chē)載監(jiān)控系統(tǒng)解決方案。以上所述專(zhuān)利在原理上可行，但在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施上存在以下局限性和不足1.以上所述專(zhuān)利中的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮都是基于全天候無(wú)中斷的長(zhǎng)時(shí)監(jiān)控，這也是目前在諸如銀行、大商場(chǎng)、寫(xiě)字樓和機(jī)場(chǎng)等重要場(chǎng)所廣泛使用的監(jiān)控系統(tǒng)的工作模式。而對(duì)于駕駛員所需的車(chē)載事故圖像監(jiān)控系統(tǒng)，沒(méi)有必要長(zhǎng)時(shí)記錄保存整個(gè)行駛過(guò)程，只需要記錄保留突發(fā)事件發(fā)生瞬間的短時(shí)過(guò)程，因此車(chē)載事故監(jiān)控系統(tǒng)不需配備大容量的存儲(chǔ)設(shè)備；2.以上所述專(zhuān)利中的監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)一般采用磁帶錄像機(jī)或硬盤(pán)錄像機(jī)兩種方案。如果應(yīng)用于車(chē)載事故監(jiān)控，磁帶錄像機(jī)的缺陷是要經(jīng)常檢查錄像帶是否已到頭，假如事故發(fā)生瞬間正好錄像磁帶用完就可能錯(cuò)過(guò)事故過(guò)程的記錄。傳統(tǒng)的硬盤(pán)錄像機(jī)以數(shù)碼方式要清晰記錄高速移動(dòng)的車(chē)外信息就比較難以實(shí)現(xiàn)(隨著車(chē)速的增加需要更高的圖像編碼速率)。磁帶錄像機(jī)和硬盤(pán)錄像機(jī)還有一個(gè)共同的缺陷是記錄器中磁頭在車(chē)載情況下的防震與減震問(wèn)題，實(shí)用新型專(zhuān)利“車(chē)載監(jiān)控系統(tǒng)”(專(zhuān)利號(hào)02281517.1)給出了一個(gè)由振動(dòng)式復(fù)合傳感器，減震控制器和減震器泵閥等構(gòu)成的減震系統(tǒng)，雖然在原理上解決了減震問(wèn)題，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)也造成成本的上升；3.對(duì)于發(fā)生在營(yíng)運(yùn)車(chē)輛內(nèi)部的搶劫等突發(fā)事件，以上所述專(zhuān)利的監(jiān)控系統(tǒng)中沒(méi)有考慮安裝單獨(dú)而又隱蔽的監(jiān)控模式切換裝置，使得駕駛員可以在不被犯罪分子察覺(jué)的情況下將針對(duì)路面情況的車(chē)外監(jiān)控模式切換到記錄車(chē)內(nèi)信息的車(chē)內(nèi)監(jiān)控模式，從而安全地記錄下犯罪過(guò)程的圖像信息；
4.以上所述專(zhuān)利中的監(jiān)控系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)的原因，監(jiān)控系統(tǒng)的體積、重量和功耗都偏大，在特種車(chē)輛中安裝問(wèn)題不大，但在一般的車(chē)輛中，特別是對(duì)于私家車(chē)和出租車(chē)，如果占據(jù)很大的安裝空間對(duì)于車(chē)主來(lái)講是很難接受的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于以上的分析和考慮，以獨(dú)特的設(shè)計(jì)方案，應(yīng)用最新的圖像編解碼技術(shù)，設(shè)計(jì)出一種體積小、功耗低，防震動(dòng)，可靠性高，操作簡(jiǎn)便，適宜于在普通汽車(chē)等交通工具內(nèi)部安裝使用的，可以清晰記錄交通事故過(guò)程以及發(fā)生在交通工具內(nèi)部的突發(fā)事件過(guò)程的車(chē)載數(shù)字化圖像監(jiān)控記錄系統(tǒng)。
本發(fā)明提供了一種嵌入式圖像監(jiān)控記錄系統(tǒng)，能夠自動(dòng)或通過(guò)人工操作來(lái)捕獲記錄交通工具運(yùn)行中發(fā)生的突發(fā)事件的圖像信息，為交通事故責(zé)任認(rèn)定以及發(fā)生在營(yíng)運(yùn)車(chē)輛上的搶劫等刑事案件提供直接錄像證據(jù)。應(yīng)用該系統(tǒng)后將便于執(zhí)法部門(mén)對(duì)交通事故進(jìn)行責(zé)任判定，切實(shí)保護(hù)遵章守紀(jì)的駕駛員的利益，從而維護(hù)了執(zhí)法的公正性；推廣使用該系統(tǒng)對(duì)經(jīng)營(yíng)車(chē)險(xiǎn)的保險(xiǎn)公司而言可以有效地控制賠付支出，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)，公安機(jī)關(guān)可以據(jù)此有效的打擊并震懾相關(guān)的犯罪行為，保護(hù)營(yíng)運(yùn)車(chē)輛的安全，產(chǎn)生積極的社會(huì)效應(yīng)。
本發(fā)明解決了以下技術(shù)問(wèn)題1.采用了新的數(shù)字圖像存儲(chǔ)方案，本發(fā)明不使用傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中的磁帶存儲(chǔ)或硬盤(pán)存儲(chǔ)模式，采用小容量(256M到1G)的固體存貯器件，如CF卡(Compact Flash Card)，以循環(huán)交替的存儲(chǔ)模式捕獲存貯最近發(fā)生的突發(fā)事件的圖像信息，從而降低成本并減小監(jiān)控系統(tǒng)的體積。且CF卡防振動(dòng)，適用于在車(chē)載振動(dòng)的環(huán)境中使用。
2.設(shè)置了單獨(dú)的控制器和控制開(kāi)關(guān)。本發(fā)明把圖像壓縮編解碼器的操作控制部分功能分離出來(lái)，用一個(gè)或多個(gè)線(xiàn)控器完成，實(shí)現(xiàn)有線(xiàn)遙控操作。對(duì)于營(yíng)運(yùn)車(chē)輛，將對(duì)應(yīng)車(chē)內(nèi)圖像監(jiān)控和車(chē)外圖像監(jiān)控兩種監(jiān)控模式的切換開(kāi)關(guān)單獨(dú)安裝在靠近駕駛員左側(cè)的汽車(chē)面板，方向盤(pán)或車(chē)門(mén)等隱蔽位置。如遇緊急情況駕駛員可以在不被別人察覺(jué)的情況下將監(jiān)控模式由車(chē)外監(jiān)控切換到車(chē)內(nèi)監(jiān)控模式。而體積較大的圖像壓縮編解碼器可安裝在汽車(chē)的座位下或后備箱等其它隱蔽方便的地方。
3.本發(fā)明采用了嵌入式CPU和嵌入式Linux操作系統(tǒng)等嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最大限度地減小了監(jiān)控系統(tǒng)的體積和功耗，增加了系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)采用OSD(On Screen Display)菜單直接在視頻顯示器上顯示操作界面，省去了傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中顯示器，進(jìn)一步減小了監(jiān)控記錄系統(tǒng)的體積和功耗。本發(fā)明中的主機(jī)(音視頻數(shù)字編解碼器)體積不超過(guò)(200mm×80mm×160mm)，功耗小于5W。
4.本發(fā)明采用支持MPEG-4的自適應(yīng)可變碼率(VBR技術(shù))的圖像壓縮編碼器，能夠在高速運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)等交通工具上，清晰地記錄車(chē)內(nèi)外靜止或運(yùn)動(dòng)的物體的數(shù)字圖像信息。高速運(yùn)動(dòng)圖像的壓縮比靜止圖像需要分配更高的編碼碼率才能得到清晰的圖像，否則運(yùn)動(dòng)圖像的馬賽克現(xiàn)象會(huì)非常嚴(yán)重。而在記錄車(chē)內(nèi)相對(duì)靜止的圖像信息時(shí)則可以采用較低碼流從而可以獲得更長(zhǎng)的圖像記錄保存時(shí)間。
本發(fā)明的技術(shù)方案
圖像監(jiān)控系統(tǒng)由攝像頭(如CCD攝像頭)、音視頻數(shù)字編解碼器、麥克風(fēng)(可選配)、液晶顯示器(可選配)、揚(yáng)聲器(可選配)、有線(xiàn)遙控操作控制器和外部信號(hào)輸入接口組成。攝像頭的視頻信號(hào)和麥克風(fēng)的音頻信號(hào)線(xiàn)連接到音視頻數(shù)字編解碼器，提供需要壓縮的視頻和音頻信號(hào)；揚(yáng)聲器和液晶顯示器用來(lái)輸出音視頻數(shù)字編解碼器解壓縮的視頻和音頻信號(hào)；有線(xiàn)遙控操作控制器有控制圖像監(jiān)控系統(tǒng)工作狀態(tài)的各種功能鍵，便于伺機(jī)人工控制操作；外部信號(hào)輸入接口接收來(lái)自汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)信息或來(lái)自其它傳感器的信號(hào)，可自動(dòng)控制音視頻數(shù)字編解碼器的工作狀態(tài)。它們的連接關(guān)系如圖1所示。
音視頻數(shù)字編解碼器主要包括一個(gè)嵌入式微處理器(CPUSTPC5HEBC)、一個(gè)MPEG4數(shù)字音視頻編解碼DSP處理器(AVCodecTMS320 C6415 DSP)和固體存貯器件(Compact Flash Card)，以及同步存貯器SDRAM，視頻信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(SAA7115)，音頻信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(UDA1342)，視頻信號(hào)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片(SAA7121)，音頻信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(CS4330)以及外部信號(hào)輸入接口等，其連接關(guān)系如圖2所示。
固體存貯器件(如Compact Flash Card)的容量一般在幾百兆到幾個(gè)G，不能長(zhǎng)時(shí)間存貯數(shù)字壓縮圖像。我們使用了循環(huán)交替存貯和機(jī)動(dòng)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)信息(或其它傳感器的信號(hào))自動(dòng)觸發(fā)記錄的工作方式。循環(huán)記錄就是，把CF卡的有效存貯空間分為至少兩個(gè)文件進(jìn)行存貯，每個(gè)文件存貯空間的最大值就是總的存貯空間除以文件數(shù)，數(shù)字壓縮記錄存貯開(kāi)始后，先從一個(gè)文件開(kāi)始記錄，文件的達(dá)到其存貯空間最大值時(shí)，我們實(shí)現(xiàn)了在不中斷圖像壓縮記錄的同時(shí)打開(kāi)第二個(gè)文件繼續(xù)進(jìn)行記錄并關(guān)閉第一個(gè)文件，當(dāng)最后一個(gè)文件達(dá)到其存貯空間最大值時(shí)，我們又打開(kāi)第一個(gè)文件，并把文件寫(xiě)指針設(shè)定在文件開(kāi)頭，然后以覆蓋方式記錄新的視頻壓縮數(shù)據(jù)，并這樣一直重復(fù)下去。這種方式最大限度的保存最近時(shí)間段以?xún)?nèi)所記錄的視頻圖像數(shù)據(jù)，通常1G容量的CF卡，能夠保存最近2個(gè)小時(shí)以?xún)?nèi)相當(dāng)于MPEG1(VCD)質(zhì)量的視頻圖像(碼率1Mbps)，或保存1個(gè)小時(shí)以?xún)?nèi)相當(dāng)于MPEG2(DVD)質(zhì)量的視頻圖像(碼率2Mbps)。機(jī)動(dòng)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)觸發(fā)記錄方式是，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，給音視頻數(shù)字編解碼器一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，從而使圖像監(jiān)控系統(tǒng)啟動(dòng)并開(kāi)始圖像壓縮記錄工作，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，又給音視頻數(shù)字編解碼器一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，圖像監(jiān)控系統(tǒng)即刻停止工作繼續(xù)工作一段時(shí)間(時(shí)長(zhǎng)可自由設(shè)定)后停止圖像壓縮并保存最近的圖像信息。由于事故基本上是在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)前發(fā)生的，因此循環(huán)存貯和機(jī)動(dòng)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)觸發(fā)記錄方式實(shí)現(xiàn)了在小容量存貯器上自動(dòng)捕獲存貯突發(fā)事件圖像信息的功能。
有線(xiàn)遙控操作控制器配備了控制圖像監(jiān)控系統(tǒng)工作狀態(tài)的各種功能鍵，它們有電源開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)、停止，播放、暫停、快進(jìn)、快退，和允許機(jī)動(dòng)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)信息觸發(fā)記錄工作的自動(dòng)監(jiān)控模式開(kāi)關(guān)以及車(chē)內(nèi)監(jiān)控和車(chē)外監(jiān)控模式切換開(kāi)關(guān)(可單獨(dú)設(shè)置安裝)，并可方便按需新增功能鍵。
音視頻編解碼DSP處理器，可以把圖像壓縮成MPEG1、MPEG2和MPEG4格式，我們把數(shù)據(jù)壓縮格式設(shè)定為MPEG4格式，這種模式圖像壓縮效率最高。圖像編碼碼率可以設(shè)置為恒定碼率，也可以根據(jù)圖像編碼中運(yùn)動(dòng)矢量的變化來(lái)判斷視頻圖像，當(dāng)圖像處于高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，增加碼率，低速時(shí)減小碼率，實(shí)現(xiàn)可變碼率圖像壓縮功能。
嵌入式微處理器STPC5HEBC，主要負(fù)責(zé)設(shè)定音視頻編解碼的工作方式，并把音視頻編解碼器的視頻壓縮數(shù)據(jù)通過(guò)PCI總線(xiàn)取出并以循環(huán)記錄方式存入CF卡中，或把數(shù)據(jù)從CF卡中取出通過(guò)PCI總線(xiàn)送入音視頻編解碼器中進(jìn)行解壓縮。
我們把計(jì)算機(jī)的控制信息，如控制選擇菜單用OSD(On Screen Display)方式實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)編程，把菜單信息疊加到視頻信號(hào)上進(jìn)行輸出，因此在液晶顯示器上既顯示了視頻圖像信息，又顯示了計(jì)算機(jī)的控制菜單信息，這樣省去計(jì)算機(jī)顯示器，從而減少設(shè)備，降低功耗。
嵌入式微處理器STPC5HEBC中采用Linux操作系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)剪裁，其占用資源少，可靠性高，且沒(méi)有發(fā)行版權(quán)費(fèi)用，降低了成本。
本發(fā)明的有益效果是體積小，功耗低，可靠性高，操作簡(jiǎn)便，適宜于在汽車(chē)等交通工具內(nèi)部安裝，可自動(dòng)或人工操作來(lái)捕獲存貯突發(fā)事件的圖像信息。


圖1.應(yīng)用于營(yíng)運(yùn)車(chē)輛的嵌入式圖像監(jiān)控系統(tǒng)的基本設(shè)備組成及連接示意1中，1.麥克風(fēng)，2a和2b.攝像頭，3.音視頻數(shù)字編解碼器，4.液晶視頻顯示器，5.揚(yáng)聲器，6.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況信息，7.有線(xiàn)遙控操作控制器，8.汽車(chē)內(nèi)外監(jiān)控模式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。
圖2.音視頻數(shù)字編解碼器的電路原理2中，視頻解碼芯片SAA7115將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，芯片UDA1342完成模擬到數(shù)字的音頻采樣，視頻編碼芯片SAA7121轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)，芯片CS4330完成數(shù)字到模擬音頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換，圖像編解碼芯片使用同步動(dòng)態(tài)存貯芯片SDRAM，MPEG4音視頻編解碼使用DSP處理器(AVCodecTMS320C6415DSP)，CF卡作為存貯器，ST CPU微處理器使用同步動(dòng)態(tài)存貯芯片SDRAM，IO輸入輸出接口用于連接有線(xiàn)遙控操作控制器和汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況信息接口。
圖3.應(yīng)用于私家車(chē)等非營(yíng)運(yùn)車(chē)輛的嵌入式圖像監(jiān)控系統(tǒng)基本設(shè)備組成圖3中，、1.麥克風(fēng)，2.攝像頭，3.音視頻數(shù)字編解碼器，4.液晶視頻顯示器，5.揚(yáng)聲器，6.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況信息，7.有線(xiàn)遙控操作控制器。
具體實(shí)施例方式
1.應(yīng)用于營(yíng)運(yùn)車(chē)輛的嵌入式圖像監(jiān)控系統(tǒng)圖1是基本設(shè)備組成及連接示意圖。麥克風(fēng)(1)將音頻信號(hào)以及攝像頭(2a)(或攝像頭(2b)，由監(jiān)控模式切換開(kāi)關(guān)(8)來(lái)控制切換)將視頻信號(hào)分別輸入到音視頻編解碼器(3)，經(jīng)過(guò)解壓縮的音頻和視頻信號(hào)輸出到液晶顯示器(4)和揚(yáng)聲器(5)，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況信息(6)和有線(xiàn)遙控操作控制器(7)以及監(jiān)控模式切換開(kāi)關(guān)(8)連接到音視頻數(shù)字編解碼器。其中麥克風(fēng)(1)安裝在汽車(chē)內(nèi)頂部的中央位置，用于記錄車(chē)內(nèi)聲音，攝像頭(2a)還是安裝在汽車(chē)內(nèi)部靠近前擋風(fēng)玻璃上端中央的位置，攝像頭水平對(duì)準(zhǔn)汽車(chē)正前方以捕獲汽車(chē)行駛中正前方的圖像信息(為了獲得更大的監(jiān)控視角同時(shí)在夜間使用可以選用帶夜視功能的廣角攝像頭)。攝像頭(2b)安裝在車(chē)內(nèi)駕駛員上方對(duì)準(zhǔn)車(chē)內(nèi)的乘客坐位方向，用以捕獲汽車(chē)內(nèi)部的圖像信息(為了獲得更大的監(jiān)控視角同時(shí)在夜間使用可以選用帶夜視功能的廣角攝像頭)。音視頻數(shù)字編解碼器(3)可以安裝在汽車(chē)座位下，汽車(chē)行李箱或汽車(chē)內(nèi)部其它隱蔽處。液晶顯示器(4)可以安裝在駕駛員上方的遮陽(yáng)板等位置，對(duì)于已經(jīng)配置了顯示器的汽車(chē)如果其顯示器有外部視頻輸入接口可不必再安裝單獨(dú)的液晶顯示器，將視頻輸出直接接入已配的顯示器。揚(yáng)聲器(5)可以安裝在汽車(chē)內(nèi)部方便的位置，也可以不單獨(dú)安裝而直接使用汽車(chē)內(nèi)部已配置的音像系統(tǒng)中的一個(gè)適合的揚(yáng)聲器。有線(xiàn)遙控操作控制器(7)安裝在汽車(chē)前面板駕駛員觸手可及的地方。對(duì)應(yīng)車(chē)內(nèi)圖像監(jiān)控和車(chē)外圖像監(jiān)控兩種監(jiān)控模式的監(jiān)控模式切換開(kāi)關(guān)(8)單獨(dú)安裝在靠近駕駛員左側(cè)的汽車(chē)面板，方向盤(pán)或車(chē)門(mén)等隱蔽位置。如遇緊急情況駕駛員可以在不被別人察覺(jué)的情況下將監(jiān)控模式從車(chē)外監(jiān)控切換到車(chē)內(nèi)監(jiān)控模式。
圖2是音視頻編解碼器的電路原理圖，音視頻編解碼器可以工作在三種模式下，第一是壓縮編碼模式，第二是解碼模式，第三是編碼解碼模式。壓縮編碼模式的工作流程是，芯片SAA7115把復(fù)合視頻信號(hào)或S型視頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，UDA1342把音頻信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，音視頻數(shù)字信號(hào)被傳送到音視頻編解碼DSP處理器進(jìn)行壓縮編碼成MPEG4數(shù)據(jù)，CPU處理器把壓縮后的音視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)PCI總線(xiàn)接收進(jìn)來(lái)并按循環(huán)存貯方式存貯到CFlashCard中，在圖像壓縮過(guò)程中還可設(shè)定音視頻編解碼DSP處理器工作于恒定碼率壓縮方式或可變碼率壓縮方式，在可變碼率壓縮方式中音視頻編解碼DSP處理器可根據(jù)圖像的運(yùn)動(dòng)快慢程度自適應(yīng)分配碼率；解碼模式的工作流程是，CPU處理器把壓縮存貯的音視頻壓縮數(shù)據(jù)從CFlashCard中取出經(jīng)過(guò)PCI總線(xiàn)送入音視頻編解碼DSP處理器進(jìn)行解碼，解碼后的視頻數(shù)字信號(hào)送入芯片SAA7121，它把數(shù)字視頻信號(hào)編碼為模擬復(fù)合視頻信號(hào)或S型視頻信號(hào)，解碼后的音頻數(shù)字信號(hào)送入CS4330，它把數(shù)字音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號(hào)；編碼解碼模式的工作流程是，其中編碼功能完全等同于第一種壓縮編碼模式，解碼功能是把壓縮好的數(shù)據(jù)在音視頻編解碼DSP處理器中立刻再解碼，并分別輸出到芯片SAA7121和CS4330進(jìn)行解碼回放，該工作模式實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)視和記錄的功能。IO控制接口的作用是用來(lái)輸入有線(xiàn)遙控操作控制器和發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)信息，有線(xiàn)遙控操作控制器可以設(shè)定音視頻編解碼器的工作狀態(tài)，例如啟動(dòng)、停止，播放、暫停、快進(jìn)、快退等功能，還可以設(shè)置讓機(jī)動(dòng)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)信息觸發(fā)記錄的自動(dòng)工作模式以及其它的監(jiān)控系統(tǒng)工作模式。當(dāng)選擇機(jī)動(dòng)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)信息觸發(fā)記錄的工作模式后，機(jī)動(dòng)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)從停止開(kāi)始啟動(dòng)后，監(jiān)控系統(tǒng)也開(kāi)始啟動(dòng)工作，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)從啟動(dòng)變?yōu)橥Ｖ购?，監(jiān)控系統(tǒng)停止工作或繼續(xù)工作一段時(shí)間后自動(dòng)關(guān)機(jī)，停止圖像壓縮記錄并保存最新的圖像數(shù)據(jù)。兩塊SDRAM是CPU和編解碼芯片所需的工作內(nèi)存。
2.應(yīng)用于私家車(chē)等非營(yíng)運(yùn)車(chē)輛的嵌入式圖像監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于私家車(chē)等不需要車(chē)內(nèi)監(jiān)控模式的非營(yíng)運(yùn)車(chē)輛，可以不必安裝監(jiān)控車(chē)內(nèi)的攝像頭和單獨(dú)的監(jiān)控模式切換開(kāi)關(guān)。圖3是基本設(shè)備組成及連接示意圖，麥克風(fēng)(1)將音頻信號(hào)以及攝像頭(2)將視頻信號(hào)分別輸入到音視頻數(shù)字編解碼器(3)，經(jīng)過(guò)解壓縮的音頻和視頻信號(hào)輸出到液晶顯示器(4)和揚(yáng)聲器(5)，有線(xiàn)遙控操作控制器(7)和汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況信息(6)連接到音視頻數(shù)字編解碼器(3)。其中麥克風(fēng)(1)安裝在汽車(chē)前保險(xiǎn)杠上，攝像頭(2)安裝在汽車(chē)內(nèi)部靠近前擋風(fēng)玻璃上端中央的位置，攝像頭水平對(duì)準(zhǔn)汽車(chē)正前方以捕獲汽車(chē)行駛中正前方的圖像信息(為了獲得更大的監(jiān)控視角同時(shí)可在夜間使用可以選用帶夜視功能的廣角攝像頭)。音視頻數(shù)字編解碼器(3)可以安裝在汽車(chē)座位下，汽車(chē)行李箱或汽車(chē)內(nèi)部其它隱蔽處。液晶顯示器(4)可以安裝在駕駛員上方的遮陽(yáng)板等位置，對(duì)于已經(jīng)配置了顯示器的汽車(chē)如果其顯示器有外部視頻輸入接口可不必安裝單獨(dú)的液晶顯示器，將視頻輸出直接接入已配的顯示器。揚(yáng)聲器(5)可以安裝在汽車(chē)內(nèi)部方便的位置，也可以不單獨(dú)安裝而直接使用汽車(chē)內(nèi)部已配置的音像系統(tǒng)中的一個(gè)適合的揚(yáng)聲器。有線(xiàn)遙控操作控制器(7)安裝在汽車(chē)前面板駕駛員觸手可及的地方。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)還可以只保留攝像頭、音視頻數(shù)字編解碼器和有線(xiàn)遙控操作控制器，可以選配麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器和液晶顯示器等設(shè)備以節(jié)約成本，在需要查看事故錄像時(shí)可臨時(shí)外接顯示器或取出存貯卡在計(jì)算機(jī)上顯示圖像。
該系統(tǒng)的音視頻數(shù)字編解碼器的電路原理圖同圖2。
權(quán)利要求
1.一種車(chē)載的嵌入式圖像監(jiān)控系統(tǒng)，主要由攝像頭、麥克風(fēng)、音視頻數(shù)字編解碼器、液晶顯示器、揚(yáng)聲器和有線(xiàn)遙控操作控制器組成，其中音視頻數(shù)字編解碼器主要包括，嵌入式CPU控制器，音視頻編解碼處理器和存貯器件構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式圖像監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是采用固體存貯器件，如CF卡(Compact Flash Card)作為存儲(chǔ)介質(zhì)，可以在車(chē)載移動(dòng)情況下防振動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式圖像監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是壓縮的數(shù)字圖像在固體存貯器件上以循環(huán)存貯方式工作，即把固體存貯器上的存貯空間分為至少兩個(gè)文件進(jìn)行存貯，每個(gè)文件存貯空間的最大值就是總的存貯空間除以文件數(shù)，數(shù)字壓縮記錄存貯開(kāi)始后，先從一個(gè)文件開(kāi)始記錄，文件達(dá)到其存貯空間最大值時(shí)，在不中斷圖像壓縮記錄的同時(shí)打開(kāi)第二個(gè)文件繼續(xù)進(jìn)行記錄并關(guān)閉第一個(gè)文件，當(dāng)最后一個(gè)文件達(dá)到其存貯空間最大值時(shí)，系統(tǒng)又打開(kāi)第一個(gè)文件，并把文件寫(xiě)指針設(shè)定在文件開(kāi)頭，然后以覆蓋方式記錄新的視頻壓縮數(shù)據(jù)，并這樣一直重復(fù)下去。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式圖像監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是采用嵌入式CPU控制器和嵌入式LINUX操作系統(tǒng)，其特點(diǎn)是體積小，功耗低，操作簡(jiǎn)便，性能可靠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式圖像監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是音視頻數(shù)字編解碼器的控制菜單以O(shè)SD方式在視頻顯示器上顯示，即菜單的文字信息疊加到視頻圖像數(shù)據(jù)上輸出顯示。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式圖像監(jiān)控記錄系統(tǒng)，其特征是音視頻數(shù)字編解碼器的操作控制部分功能可以與主機(jī)一體，也可以分離出來(lái)，用一個(gè)或多個(gè)線(xiàn)控制器完成，實(shí)現(xiàn)有線(xiàn)遙控操作，這樣體積較大的音視頻編解碼器可安裝在汽車(chē)內(nèi)部安全方便的地方，而體積較小的線(xiàn)控制器可安裝到駕駛員可以方便操作控制的汽車(chē)儀表臺(tái)面附近。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式圖像監(jiān)控記錄系統(tǒng)，其特征是可以在監(jiān)控系統(tǒng)中增加一個(gè)監(jiān)控車(chē)內(nèi)信息的攝像頭和麥克風(fēng)并在車(chē)內(nèi)單獨(dú)安裝監(jiān)控模式切換開(kāi)關(guān)，觸動(dòng)該開(kāi)關(guān)可以將監(jiān)控系統(tǒng)的工作模式在車(chē)外監(jiān)控和車(chē)內(nèi)監(jiān)控兩種模式之間進(jìn)行切換。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式圖像監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是音視頻數(shù)字編解碼器可以以恒定的圖像編碼速率工作，也可以根據(jù)圖像的運(yùn)動(dòng)情況自適應(yīng)改變圖像的編碼速率。
全文摘要
一種嵌入式圖像監(jiān)控系統(tǒng)，由攝像頭、麥克風(fēng)、音視頻數(shù)字編解碼器、液晶顯示器、揚(yáng)聲器、有線(xiàn)操作控制器等組成。本發(fā)明采用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和OSD技術(shù)，可靠性高，體積小，功耗低且操作簡(jiǎn)便，適宜于在汽車(chē)等交通工具內(nèi)部安裝使用。采用小容量的固體存儲(chǔ)器件(CF卡)和循環(huán)交替的存儲(chǔ)模式，以及支持MPEG－4的自適應(yīng)可變碼率(VBR技術(shù))的圖像編碼技術(shù)，解決了在車(chē)輛高速運(yùn)動(dòng)的環(huán)境下系統(tǒng)防振動(dòng)和記錄清晰圖像的技術(shù)難題。本系統(tǒng)能夠自動(dòng)或通過(guò)人工操作記錄最近發(fā)生事件的錄像，通過(guò)錄像回放可以為交通事故責(zé)任的認(rèn)定以及發(fā)生在營(yíng)運(yùn)車(chē)輛上的搶劫等突發(fā)事件提供直接證據(jù)。
文檔編號(hào)H04N5/00GK1825362SQ20051004911
公開(kāi)日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2005年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月22日
發(fā)明者馬海華 申請(qǐng)人:馬海華