智能红外热成像与高清可见光双波段视频监控系统

摘要

本发明提供一种智能红外热成像与高清可见光双波段视频监控系统，其特征在于，包括：主控电路单元、高清可见光成像单元、热成像单元、HD-SDI高清视频处理电路、HD-SDI高清视频输出接口、标清视频切换处理电路、标清视频处理电路、CVBS标清视频输出接口、控制接口电路以及光强传感器处理电路；主控电路单元负责从控制接口电路接受指令信息或者从光强传感器处理电路接收环境光强信号，并控制高清可见光成像单元进行高清可见光数字视频与标清可见光视频的切换，以及控制标清视频切换处理电路进行标清可见光视频与红外热成像标清视频的切换。本发明可实现全天候视频监控，并提供可见光高清视频监控功能，以及红外热成像监控功能。

说明书

技术领域

本发明涉及视频监控系统，尤其是一种红外热成像与可见光成像结合的监控系统。

背景技术

目前的视频监控系统主要采用可见光摄像机和人工监视、录像相结合的方式进行日常的安全防护，但由于可见光摄像机在恶劣天气或照度较低的条件下，很难滤除干扰得到有用的视频图像，因此使得整个安防系统在夜间或恶劣天气条件下的防范能力大打折扣。在这种情况下，红外热成像技术以其作用距离远、穿透能力强、能识别隐蔽目标等优势被引入安防领域，成为监控领域的一份子。

然后，目前红外热成像摄像头的分辨率最高只能到30万像素左右，远远不能达到目前视频监控领域对高清监控的要求。另一方面，几年前的高清视频监控领域基本被网络高清独占天下，然而由于网络带宽不足、编解码技术瓶颈等原因，也逐渐凸显出了高清网络视频监控产品一些不尽如人意的地方。

综上看来，如何有效地将高清摄像与红外热成像技术结合在一起发挥最大的作用是实现高品质视频监控的关键所在。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于高清数字分量串行接口HD-SDI的高清可见光摄像机与红外热成像单元集成为一体的双波段红外夜视仪系统，能够进行远程控制管理，并且可以方便灵活地切换高清可见光摄像机视频与红外热成像视频，以及切换高清可见光摄像机视频与标清模拟视频。本发明采用的技术方案是：

一种智能红外热成像与高清可见光双波段视频监控系统，其特征在于，包括：主控电路单元、高清可见光成像单元、热成像单元、HD-SDI高清视频处理电路、HD-SDI高清视频输出接口、标清视频切换处理电路、标清视频处理电路、CVBS标清视频输出接口、控制接口电路以及光强传感器处理电路；

所述主控电路单元连接高清可见光成像单元、标清视频切换处理电路、标清视频处理电路、控制接口电路以及光强传感器处理电路；负责从控制接口电路接受指令信息或者从光强传感器处理电路接收环境光强信号，并控制高清可见光成像单元进行高清可见光数字视频与标清可见光视频的切换，以及控制标清视频切换处理电路进行标清可见光视频与红外热成像标清视频的切换；

所述高清可见光成像单元用于根据不同控制指令生成高清可见光视频信号或者标清可见光视频信号；

所述HD-SDI高清视频处理电路负责接收高清可见光成像单元输出的高清视频流，并生成HD-SDI接口标准的高清数字视频信号；

所述热成像单元用于生成红外热成像标清视频信号；

所述标清视频切换处理电路负责接收标清可见光视频信号与红外热成像标清视频信号，并根据不同指令输出其中一路视频信号；

所述标清视频处理电路负责接收高清可见光成像单元输出的标清可见光视频信号或热成像单元产生的红外热成像标清视频信号，并生成标准的CVBS模拟视频信号。

进一步地，控制接口电路采用RS485接口电路。

智能红外热成像与高清可见光双波段视频监控系统的重要工作进程如下所述：

1）主控电路单元根据从光强传感器处理电路的传感器接收到的光照度的强度信号，向标清视频切换处理电路发出切换信号；或者根据从RS485接口电路接收到的不同切换指令，向标清视频切换处理电路发出切换信号或向高清可见光成像单元发出切换信号。

2）高清可见光成像单元接收到相对应的切换控制指令后，可实现快速在高清可见光数字视频与标清可见光模拟视频之间进行切换。

3）标清视频切换处理电路接收到相对应的切换控制指令后，可实现快速在标清红外热成像标清模拟视频与标清可见光模拟视频之间进行切换。

本发明具有如下优点：

1.采用HD-SDI高清可见光摄像机，可实现高清图像无延迟实时传输，高清图像无损失不失真；

2.可实现全天候视频监控，并提供可见光高清视频监控功能和更好的监控效果。

3采用视频切换模块，可无缝地在可见光与红外热成像视频、可见光高清视频与可见光标清视频之间的切换，并可有选择性的对监控视频进行传输和存储，降低传输带宽和节约视频存储空间，降低系统成本。

附图说明

图1为本发明的结构组成示意图。

图2为本发明的主控电路单元的电路图。

图3为本发明的HD-SDI高清视频处理电路的电路图。

图4为本发明的标清视频处理电路的电路图。

图5为本发明的标清视频切换处理电路的电路图。

图6为本发明的光强传感器处理电路的电路图。

图7为本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明所提出的智能红外热成像与高清可见光双波段视频监控系统，包括：主控电路单元、高清可见光成像单元、热成像单元、HD-SDI高清视频处理电路、HD-SDI高清视频输出接口、标清视频切换处理电路、标清视频处理电路、CVBS标清视频输出接口、控制接口电路以及光强传感器处理电路。

其中控制接口电路可采用图1中所示的RS485接口电路。热成像单元采用红外热像仪。高清可见光成像单元可采用最高分辨率在720p或1080i以上的高清可见光摄像机，并且其分辨率可根据外部控制信号调整，比如也可以调整为480p分辨率进行标清摄像。

主控电路单元连接高清可见光成像单元、标清视频切换处理电路、标清视频处理电路、RS485接口电路以及光强传感器处理电路；负责从RS485接口电路接受指令信息或者从光强传感器处理电路接收环境光强信号，并控制高清可见光成像单元进行高清可见光数字视频与标清可见光视频的切换，以及控制标清视频切换处理电路进行标清可见光视频与红外热成像标清视频的切换。

如图2所示，主控电路单元主要由意法半导体公司的STM32F103微处理器构成。U104为主控电路单元的主芯片STM32F103，是基于Cortex-M3内核的微处理器，完成所有控制指令的实现和协议的转换。其中RXD/TXD接口连接串口转换芯片，UART1接口连接高清可见光成像单元，SPI接口连接标清视频处理电路，I2C接口连接光强传感器处理电路等，V_SEL信号连接标清视频切换处理电路等。U101是低压降稳压器，采用AMS1177-3.3，厂家为ams-semitech。U102（CAT706S）提供复位监控功能。U103是RS485接口转换芯片RSM3485CHT，外接RS485接口。

HD-SDI高清视频处理电路负责接收高清可见光成像单元输出的高清视频流，并生成HD-SDI接口标准的高清数字视频信号。其内部电路如图3所示，U201主要实现将串行视频信号转换成标准的HD-SDI高清数字视频信号。U201采用美国国家半导体公司（现已被德州仪器收购）的解串器LMH0341。LVDS接口（RXOUTP/N[0:4],RXCLKOUT_P/N）为高清串行视频信号输入接口，该接口连接高清可见光成像单元视频输出接口。SDA/SDC接口为解串器U201的控制接口，该接口连接主控电路单元的U104的I2C接口。TXDOUT_P/N为标准HD-SDI高清视频信号输出接口。

标清视频处理电路负责接收高清可见光成像单元输出的标清可见光视频信号或热成像单元产生的红外热成像标清视频信号，并生成标准的CVBS模拟视频信号。其电路如图4所示。U301为视频信号同步分离芯片LM1881，U302为周立功公司生产的OSD专用驱动芯片SD1000，实现视频字符叠加功能，U303主要实现U302的黑平衡的控制功能， U304为双通道视频放大芯片，由JRC公司出品，此处只需要用一个通道即可。

标清视频切换处理电路负责接收标清可见光视频信号与红外热成像标清视频信号，并根据不同指令输出其中一路视频信号。其电路如图5所示。VIDEO_NOMAL信号为高清可见光成像单元产生的标清可见光视频信号；VIDEO_INFRARED为热成像单元产生的标清红外视频信号；VIEDO_SELECT为视频切换控制信号，与主控电路单元的主控芯片U104相连接。U401为双通道单刀双掷开关芯片ADG736，由ANALOG DEVICES公司出品。此处只需要用一个通道即可。

光强传感器处理电路主要是检测光强信号，并通过I2C接口与主控电路单元相连接，其中U501为光强传感器，实现光强的检测。其电路图如图6所示。U501采用环境光强度传感器集成电路BH1750FVI，由日本ROHM半导体集团出品。SCL/SDA为I2C接口的信号，连接主控电路单元U104的I2C接口。

下面是本发明工作时两种视频切换模式的简述，模式一：自动切换；模式二：手动切换。如图7所示，以下为操作具体描述：

1：当模式为自动模式时，通过光强传感器判断是否为白天，当判断为白天时，进入第4步，否则，进入第3步；

2：当模式为手动模式时，通过RS485接口接收控制指令，判断是否需要启动热像仪，如果确定需要启动，则进入第3步，否则，进入第4步；

3：开启红外热像仪，关闭可见光摄像机，并进入第5步；

4：关闭红外热像仪，开启可见光摄像机，并进入第6步；

5：切换成红外摄像模式，输出标清模拟视频信号；

6：判断是否启动高清视频输出模式，如果是，则进入第7步，否则，进入第8步；

7：切换成高清视频输出模式，输出高清数字视频信号；

8：切换成标清视频输出模式，输出标清模拟视频信号。

本发明中所涉及的一些术语的解释如下：

CVBS：Composite Video Broadcast Signal ，复合视频信号。

HD-SDI：HD-serial digital interface，高清数字分量串行接口。

高清视频是指720p或1080i清晰度以上的视频信号。标清视频是分辨率低于上述标准的视频信号，分辨率在400线左右（通常为480p）。

OSD 是 On Screen Display 的缩写,OSD核心是利用字符发生芯片在显示器的屏幕上显示需要的字符。