摄像机组水平扫描视频拼接及显示系统

1.概述

通过一个由8摄像机垂直放置并可水平旋转扫描的摄像机组来获取现场的全景,通过拼接技术形成高分辨率的巨幅全景实时视图并显示于电视墙上;再通过PTZ摄像机可以精细观察和自动跟踪全景场景中的局部细节。从而达到全局和局部细节的周全监视。系统组成如下图:

 

1)垂直摄像机组:由8个摄像机垂直固定安装在可水平旋转平台上,从而实现对场景的探测,平台实时反馈其位置信息。
2)PTZ摄像机:实现对局部细节的精细观察和目标的自动跟踪。PTZ摄像机应该能够实时反馈其俯仰和方位信息。
3)电视墙:显示拼接后的全景视频,也可以画中画形式显示PTZ摄像机的视频(此时可省略PTZ视频显示器)。
4)PTZ视频显示:显示PTZ摄像机视频图像。
5)拼接显示控制器:实现视频的拼接及PTZ摄像机的控制。

2.硬件组成

系统的核心是拼接显示控制器。设计采用了模块化设计方法,系统仅由多块具备相同功能和处理能力的拼接处理模块和一块PTZ控制模块组成。系统结构如下图:

视频拼接模块

因为每个拼接模块可以输出2路2DVI信号,因此,对于3*4的电视墙,应该需要6块拼接模块。拼接模块完成视频的全景拼接和显示墙的显示控制等功能。其核心是TI高性能多核多媒体处理器TMS320DM8168芯片。这是一块功能强大的SOC,内置ARM cortex A8、高性能DSP、3D图形加速器、高清压缩协处理器、视频输入输出协处理器;外部接口丰富:千兆网口、SATA、USB、PCIe、Uart等非常适合高清图像的处理。
拼接模块的技术参数如下:

  1. 输入能力:8路PAL/NTSC制式模拟视频信号和1路分辨率最高达1080p60高清视频信号(DVI接口和模拟VGA接口)。
  2. 输出能力:2路分辨率最高达1080p60的高清视频信号(DVI接口和模拟RGB接口)。
  3. 1路千兆网口。
  4. 3路RS232串行接口。
  5. 2路SATA接口。
  6. 电源+5V,功耗12W。

拼接模块内部结构如下图:

PTZ控制模块

该模块实现对PTZ的控制和图像处理功能。

该模块内置了多种目标捕获、跟踪和图像处理算法:质心跟踪算法、相关跟踪算法、边缘跟踪算法、多目标跟踪算法、相位相关跟踪算法、场景锁定跟踪算法及组合算法等。该模块使用场景锁定算法实现实时的电子稳像功能。该模块还可以实现对图像的增强处理算法。该模块可以通过RS232/422接口与其它设备进行通讯,从而可以使其它设备控制本模块的工作模式并可获得本模块的状态信息。

特点:

  1. 两路视频输入和输出;
  2. 支持NTSC/RS170和PAL/CCIR(60/50Hz)视频制式;
  3. 支持2路高速RS232和2路高速RS422通讯接口;
  4. 内置多种图像增强预处理算法,提高跟踪的鲁棒性;
  5. 视频捕获:内置多种目标捕获算法:质心、相关、边缘、多目标、移动目标检测、相位相关、场景锁定等捕获算法;
  6. 视频跟踪:内置多种跟踪算法且支持多目标检出和多目标跟踪,智能目标短暂丢失的锁定和重捕获算法;
  7. 可编程两轴平台驱动控制(PID);支持速率和位置控制;
  8. 图像处理功能:基于场景锁定的实时电子稳像;
  9. OSD功能,支持标准的和用户自定义的字符和符号,如:跟踪窗口、符号标记、瞄准线、状态等等;
  10. 图像平移、缩放和旋转功能;
  11. 图像增强算法;
  12. 支持固定视场、可切换视场、连续变化(ZOOM)视场的摄像机;
  13. 结构紧凑、功耗低。

技术参数:

  1. 模拟视频输入(2路):复合视频,1Vp-p,625/525线,CCIR,PAL或RS170,NTSC;
  2. 模拟视频输出(2路):复合视频输出1.0Vp-p,75欧姆。输出1:数字处理后的视频输出,可选叠加:字符、各种窗口、各种符号标记、瞄准线、状态条等信息;输出2:跟随输出1选择的视频通道,不做任何数字处理。
  3. 通讯接口:4路,2路RS232 / 2路RS422,异步、8位数据、1位起始位、1位停止位、波特率115200,提供存取所有的配置和状态数据。
  4. 电源+5V/1A。

内部结构框图如下: