[发明专利]基于DSP和FPGA的钻车工作面数字视频采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻车视频监控领域中的视频采集，具体地说是用于监视钻车工作面状态的一种视频采集系统。

背景技术

对于钻车的远距离视频监控技术，主要包括两方面技术：一方面是视频的采集技术，另一方面是视频的远距离传输技术。其中视频采集技术根据采集视频的特性分为模拟信号视频和数字信号视频两大类。模拟信号视频通常采用铜缆或者模拟光纤传输。铜缆传输信号具有传输距离短，保密性差，易受到电磁干扰以及维护费用高等缺点，模拟光纤传输的投资成本较高，不适用于超远距离传输。与此相反，数字信号视频采集技术在钻车工作面即将视频信号经过处理和编码转换为数字信号，可以方便的通过高速以太网或者其他形式的通信网络传输到远程主机，是远距离视频监控技术的发展趋势。

数字视频采集通常使用数字视频采集模块完成。视频采集模块包括视频A/D，同步逻辑控制，视频处理，数据存储单元以及通信模块等。目前已有的数字视频采集方案均通常采用高端DSP，完成多路视频输入和处理。这种方式构成的系统复杂，开发难度大，系统可靠性差，维护和调试困难，不适合于井下钻车工作面的视频采集应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种基于DSP和FPGA的钻车工作面数字视频采集系统，解决上述钻车数字视频采集问题。

本发明的目的是这样实现的：一种基于DSP和FPGA的钻车工作面数字视频采集系统，所述采集系统包括图像采集单元、视频编码和预处理单元、主控单元和对外接口，所述图像采集单元完成图像的采集，同时将模拟视频信号传输给视频编码和预处理单元处理，输出数字视频信号；主控单元完成图像采集的同步逻辑控制以及对数字视频信号的编码和压缩；对外接口实现数据采集和图像远程传输功能。

所述视频编码和预处理单元由视频解码器、两片静态随机存储器和FPGA构成，视频解码器完成将视频信号从模拟信号转换到数字信号，FPGA实现数字信号的编码、格式转换以及视频的白平衡、去除背景噪声预处理，使用两片静态随机存储器完成乒乓控制，以便实现高速的视频采集和处理。

所述主控单元由静态随机存储器和DSP构成，编码和压缩标准采用MPEG-4标准。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明基于三路数字视频采集模块构成钻车工作面数字视频采集系统，每一路数字视频采集模块均基于DSP和FPGA构成，系统结构较为简单，模块集成度高，维护方便，性价比高，非常适合矿井下的钻车工作面数字视频采集。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明在钻车上的安装示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明涉及一种基于DSP和FPGA的钻车工作面数字视频采集系统，包括图像采集单元，视频编码和预处理单元，主控单元和对外接口。

图像采集单元由模拟摄像头构成，完成图像的采集，输出模拟视频信号。

视频编码和预处理单元由视频解码器、两片静态随即存储器（SRAM）和FPGA构成。视频解码器使用飞利浦公司的SAA7115H，FPGA使用XC2S300E。视频解码器完成将视频信号从模拟信号转换到数字信号。FPGA实现数字信号的编码、格式转换以及视频的白平衡、去除背景噪声等预处理。使用SRAM1和SRAM2完成乒乓控制，以便实现高速的视频采集和处理。

主控单元由SRAM3和DSP构成。DSP使用德州仪器公司的TMS320C6416，完成图像采集的同步逻辑控制以及对数字视频信号的编码和压缩。编码和压缩标准采用MPEG-4标准。

对外接口由多路普通数字输入输出接口（GPIO）、RS232接口以及100M标准以太网接口构成，实现数据采集、图像远程传输等功能。

本发明提供的一种基于三路数字视频采集模块构成的钻车工作面数字视频采集系统，其模块安装参见图2所示。

在钻车前方分别安装数数字视频采集系统，用于采集钻车钻杆掘进图像。在钻车后方安装数字视频采集系统，用于采集钻车操作员方向图像。

每一路数字视频采集系统将采集到的模拟视频转换为数字信号，经过主控单元压缩后，利用以太网发送到远程主机。同时，数字视频采集系统可以通过以太网接收远程主机的控制命令，对采集视频参数进行修改。

以上所述，仅为本发明中的具在钻车前方左右体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解或想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权力要求书的保护范围为准。