БЛОК ОБРАБОТКИ ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЙ

Полезная модель относится к области вычислительной техники и может быть использована в видеосистемах кругового обзора (ВСКО) для обеспечения ввода, вывода, обработки и преобразования видеоданных.
В качестве аналога может быть рассмотрено устройство для обработки изображений (см. описание патента РФ на изобретение №2251735, МПК 7 G06K 9/46, опубл. 10.05.2005 г. по заявке №2003123313/09 от 16.09.2003 г., патентообладатель Курский государственный технический университет (RU)), содержащее датчик изображения, блок выделения кадрового и строчного импульсов, генератор, аналого-цифровой преобразователь, цифровой сигнальный процессор и блок управления исполнительными механизмами робота, причем выход датчика изображения подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя и ко входу блока выделения кадрового и строчного импульсов, первый выход кадрового импульса которого соединен со вторым входом прерываний цифрового сигнального процессора, а второй выход строчного импульса - с третьим входом прерываний цифрового сигнального процессора, выход генератора подключен ко входу синхронизации аналого-цифрового преобразователя и первому входу прерываний цифрового сигнального процессора, информационные выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с группой входов параллельного коммуникационного интерфейса цифрового сигнального процессора, чья группа выходов параллельного коммуникационного интерфейса подключена к информационным входам блока управления исполнительными механизмами робота.
Признак аналога, совпадающий с признаком заявляемого технического решения, - это цифровой сигнальный процессор.
Причиной, препятствующей достижению заявляемого технического результата, является то, что данное устройство имеет низкие функциональные возможности и низкое быстродействие при выводе обработанных изображений и видеоданных на устройства отображения, приеме и передаче видеоданных по сети, автономном управлении устройством.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является универсальный цифровой модуль обработки и преобразования видеоданных (см. патент на полезную модель РФ №58244, МПК G06K 17/00 (2006.01), опубл. 10.11.2006 г. по заявке №2006117054/22 от 17.05.2006 г., патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "ДиВиЛайн"), содержащий ОЗУ, ППЗУ, АЦП, вход которого является видеовходом, управляемый преобразователь входных видеоданных, вход которого соединен с выходом АЦП, ЦАП, выход которого является видеовыходом, управляемый преобразователь выходных видеоданных, выход которого соединен с входом ЦАП, цифровой сигнальный процессор, в состав которого входят обработчик видеоданных и интерфейсный блок, соединенные внутренней шиной, причем обработчик видеоданных соединен шиной памяти с внешними ОЗУ и ППЗУ, а входом - с выходом управляемого преобразователя входных видеоданных и выходом - с входом управляемого преобразователя выходных видеоданных, интерфейсы сети, хоста и шины PCI, соединенные интерфейсной шиной с интерфейсным блоком, управляющие выходы которого соединены с управляемыми входами управляемых преобразователей входных и выходных видеоданных, генератор тактовых импульсов и формирователь сигналов управления, выходы которых соединены с управляемыми входами интерфейсного блока цифрового сигнального процессора.
Признаки аналога, совпадающие с признаками заявляемого технического решения, следующие: видеодекодер (управляемый преобразователь входных видеоданных), процессор (цифровой сигнальный процессор), ОЗУ, ППЗУ, интерфейс Ethernet (интерфейсы сети).
Причиной, препятствующей достижению заявляемого технического результата, является то, что данный модуль имеет низкие функциональные возможности и низкое быстродействие при выполнении функций по обработке изображений.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в расширении функциональных возможностей и повышении быстродействия.
Технический результат, обеспечиваемый при реализации заявляемого технического решения, заключается в следующем:
- устранение геометрических искажения видеокамер за счет введения ПЛИС;
- осуществление регулировки параметров видеосигнала за счет функциональных возможностей первого процессора;
- обеспечение возможности произвольного выбора отображаемого сектора обзора в пределах суммарной ширины поля зрения всех видеокамер системы обзора за счет программного обеспечения процессоров;
- ведение записи окружающей видео обстановки и параметрической информации, поступающей по каналам RS-485, CAN, цифровому входу за счет введения интерфейсных преобразователей, преобразователя уровня и микроконтроллера и за счет программного обеспечения первого процессора;
- осуществление охраны по критерию обнаружения движущихся объектов в заранее определенных зонах за счет работы ПЛИС и первого процессора.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели обеспечивается тем, что в блок обработки видеоизображений, содержащий видеодекодер, первый процессор, первое операционное запоминающее устройство (ОЗУ), первое последовательное постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), первый интерфейс Ethernet, причем первый процессор первым входом-выходом соединен с входом-выходом первого ОЗУ, дополнительно введены программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС), выполняющая функции исправления геометрических искажений, буферизации видео и детектора движения, второе ОЗУ, системный контроллер (СК), часы реального времени (RTC), твердотельный носитель информации (ТНИ), микроконтроллер (МК), первый и второй преобразователи напряжения (ПН), мезонин, являющийся модулем расширения, преобразователи интерфейсов, преобразователь уровня, причем первый процессор выполнен мультимедийным, седьмой вход-выход которого соединен через первый интерфейс Ethernet с соответствующим преобразователем интерфейса и образует соответствующий вход-выход блока обработки видеоизображений для подключения к внешним устройствам, входы видеодекодера образуют входы блока обработки видеоизображений для подключения к видеокамерам, первый вход первого преобразователя напряжения и вход второго преобразователя напряжения образуют входы блока обработки видеоизображений для подключения к бортовому оборудованию, входы-выходы ПЛИС соединены с входом-выходом второго ОЗУ, вторым входом-выходом первого мультимедийного процессора, входом-выходом микроконтроллера и первым входом-выходом мезонина, входы ПЛИС соединены с выходом видеодекодера и выходом системного контроллера, вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом первого мультимедийного процессора, четвертый вход-выход которого соединен с входом-выходом первого ППЗУ, вход-выход часов реального времени (RTC) соединен с пятым входом-выходом первого мультимедийного процессора, первый выход которого через дополнительный интерфейс IDE соединен с входом твердотельного носителя информации (ТНИ), два входа микроконтроллера соединены соответственно с вторым выходом первого мультимедийного процессора и выходом второго преобразователя напряжения, микроконтроллер через цифровой вход соединен с выходом преобразователя уровня, вход которого образует четвертый вход блока обработки видеоизображений для записи параметрической информации, входы-выходы микроконтроллера через дополнительные интерфейсы RS-485 и CAN соединены с соответствующими преобразователями интерфейсов и образуют соответствующие входы-выходы блока обработки видеоизображений для записи параметрической информации, выход микроконтроллера соединен с вторым входом первого преобразователя напряжения, выход которого соединен с входами устройств блока обработки видеоизображений для подачи питания, шестой вход-выход первого мультимедийного процессора соединен с вторым входом-выходом мезонина, восьмой вход-выход первого мультимедийного процессора через дополнительный первый интерфейс USB и девятый вход-выход первого мультимедийного процессора, соединенный через дополнительный первый интерфейс RS-232 с соответствующим преобразователем интерфейса, образуют соответствующие входы-выходы блока обработки видеоизображений для подключения к внешним устройствам, третий выход первого мультимедийного процессора, соединенный через дополнительный первый интерфейс VGA с соответствующим преобразователем интерфейса, и четвертый выход первого мультимедийного процессора через дополнительный первый интерфейс TV образуют соответствующие выходы блока обработки видеоизображений для подключения к внешним устройствам, третий, четвертый и пятый входы-выходы и первый, второй выходы мезонина образуют соответствующие входы-выходы и выходы блока обработки видеоизображений для подключения к внешним устройствам.
Мезонин содержит третье ОЗУ, второе ППЗУ, второй мультимедийный процессор, первый, второй, третий и четвертый входы-выходы которого соединены соответственно с входами-выходами третьего ОЗУ, второго ППЗУ, первым и вторым входами-выходами мезонина, третий и пятый входы-выходы которого являются входами-выходами соответствующих преобразователей интерфейсов, которые через дополнительные вторые интерфейсы Ethernet и RS-232 соединены с пятым и седьмым входами-выходами второго мультимедийного процессора, шестой вход-выход которого через дополнительный второй интерфейс USB образует четвертый вход-выход мезонина, первый выход которого является выходом соответствующего преобразователя интерфейса, который через дополнительный второй интерфейс VGA соединен с первым выходом второго мультимедийного процессора, второй выход которого через дополнительный второй интерфейс TV образует второй выход мезонина.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором показана структурная схема блока обработки видеоизображений.
1
2
3
2
1
3
1
4
5
4
5
6
6
2
7
9
8
7
8
9
10
11
3
4
5
6
7
12
13
14
15
16
1
2
3
4
1
2
3
5
5
7
6
4
6
7
Блок обработки видеоизображений 1 содержит видеодекодер 2, программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС) 3, второе операционное запоминающее устройство (ОЗУ) 4, первый мультимедийный процессор 5, первое ОЗУ 6, первое последовательное постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) 7, системный контроллер (СК) 8, часы реального времени (RTC) 9, твердотельный носитель информации (ТНИ) 10, микроконтроллер (МК) 11, первый преобразователь напряжения (ПН) 12, второй преобразователь напряжения (ПН) 13, преобразователь уровня 14, преобразователи интерфейсов 15 и 16, 17, 18 и 19, мезонин 20, причем входы видеодекодера 2 образуют входы 1 блока обработки видеоизображений 1 для подключения к видеокамерам, первый вход первого преобразователя напряжения 12 и вход второго преобразователя напряжения 13 образуют входы 1 и 1 блока обработки видеоизображений 1 для подключения к бортовому оборудованию, входы-выходы ПЛИС 3 соединены с входом-выходом второго ОЗУ 4, вторым входом-выходом 5 первого мультимедийного процессора 5, входом-выходом микроконтроллера 11 и первым входом-выходом 20 мезонина 20, входы ПЛИС 3 соединены с выходом выдеодекодера 2 и выходом системного контроллера 8, вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом 5 первого мультимедийного процессора 5, который первым и четвертым входами-выходами 5 и 5 соединен соответственно с входами-выходами первого ОЗУ 6 и первого ППЗУ 7, вход-выход часов реального времени (RTC) 9 соединен с пятым входом-выходом 5 первого мультимедийного процессора 5, который первым выходом (вых.1) через дополнительный интерфейс IDE соединен с входом твердотельного носителя информации (ТНИ) 10, два входа микроконтроллера 11 соединены соответственно с вторым выходом (вых.2) первого мультимедийного процессора 5 и выходом второго преобразователя напряжения 13, микроконтроллер 11 через цифровой вход соединен с преобразователем уровня 14, вход которого образует четвертый вход 1 блока обработки видеоизображений 1 для записи параметрической информации, входы-выходы микроконтроллера 11 через дополнительные интерфейсы RS-485 и CAN соединены с преобразователями интерфейсов 15 и 16, входы-выходы которых образуют соответственно входы-выходы 1 и 1 блока обработки видеоизображений 1 для записи параметрической информации, выход микроконтроллера 11 соединен с вторым входом первого преобразователя напряжения 12, выход которого соединен с входами устройств блока обработки видеоизображений 1, шестой вход-выход 5 первого мультимедийного процессора 5 соединен с вторым входом-выходом 20 мезонина 20, седьмой, девятый входы-выходы 5 и 5 первого мультимедийного процессора 5, соединенные через дополнительные первые интерфейсы Ethernet и RS-232 с преобразователями интерфейсов 17 и 18, и восьмой вход-выход 5 первого мультимедийного процессора 5 через дополнительный первый интерфейс USB образуют соответственно входы-выходы 1, 1 и 1 блока обработки видеоизображений 1 для подключения к внешним устройствам, третий выход (вых.3) первого мультимедийного процессора 5, соединенный через дополнительный первый интерфейс VGA с преобразователем интерфейса 19, и четвертый выход (вых.4) первого мультимедийного процессора 5 через дополнительный первый интерфейс TV образуют соответствующие выходы 1 и 1 блока обработки видеоизображений 1 для подключения к внешним устройствам, третий, четвертый и пятый входы-выходы 20, 20 и 20 и первый, второй выходы 20 и 20 мезонина 20 образуют соответственно входы-выходы 1, 1 и 1 и выходы 1 и 1 блока обработки видеоизображений 1 для подключения к внешним устройствам, причем мезонин 20 содержит третье ОЗУ 22, второе ППЗУ 23, преобразователи интерфейсов 24, 25 и 26, второй мультимедийный процессор 21, первый, второй, третий и четвертый входы-выходы 21, 21, 21 и 21 которого соединены соответственно с входами-выходами третьего ОЗУ 22, второго ППЗУ 23, первым и вторым входами-выходами 20 и 20 мезонина 20, третий и пятый входы-выходы 20 и 20 которого являются входами-выходами преобразователей интерфейсов 24 и 25, которые через дополнительные вторые интерфейсы Ethernet и RS-232 соединены соответственно с пятым и седьмым входами-выходами 21 и 21 второго мультимедийного процессора 21, шестой вход-выход 21 которого через дополнительный второй интерфейс USB образует четвертый вход-выход 20 мезонина 20, первый выход 20 которого является выходом преобразователя интерфейса 26, который через дополнительный второй интерфейс VGA соединен с первым выходом второго мультимедийного процессора 21, второй выход которого через дополнительный второй интерфейс TV образует второй выход 20 мезонина 20.
Видеодекодер 2 служит для преобразования, например, четырех входных монохромных или цветных видесигналов в четыре цифровых потока.
ПЛИС 3 выполняет функции буферизации видео, исправление геометрических искажений и детектора движения.
ОЗУ 4, 6 и 22 предназначены для хранения и вывода данных.
Мультимедийные процессоры 5 и 21 выполняют преобразования информации и осуществляют управление всем вычислительным процессом и взаимодействием устройств блока обработки изображений.
ППЗУ 7 и 23 предназначены для хранения программ, загружаемых при подаче на блок обработки видеоизображений питания.
Системный контроллер (СК) 8 осуществляет арбитраж, загрузку ПЛИС 3 и преобразует уровни.
Часы реального времени (RTC) 9 ведут счет реальному времени.
Твердотельный носитель информации (ТНИ) 10 выполнен в формате HDD 2.5 и служит для хранения основной видеоинформации и параметрических данных.
Микроконтроллер (МК) 11 обрабатывает интерфейсы CAN, RS-485, цифровой вход и обеспечивает контроль и управление питанием (первым преобразователем напряжения 12). На него подается питание от второго преобразователя напряжения 13.
Первый преобразователь напряжения 12 формирует напряжение питания для устройств блока обработки видеоизображений 1 (на чертеже не показано). Первый и второй преобразователи напряжения 12 и 13 содержат защиту от переполюсовки и перенапряжения.
Преобразователь уровня 14 и преобразователи интерфейсов RS-485 15 и CAN 16 обеспечивают запись параметрической информации. Преобразователи интерфейсов Ethernet 17 и 24, RS-232 18 и 25, VGA 19 и 26 обеспечивают подключение блока обработки изображений к внешним устройствам.
Мезонин 20 является модулем расширения.
Работа блока обработки изображений заключается в следующем.
Видеодекодер 2 преобразует аналоговый телевизионный сигнал от внешних видеокамер в цифровой, формата ITU-R BT.656, который поступает в ПЛИС 3. ПЛИС 3 устраняет геометрические искажения видеокамер и буферизирует видеоинформацию во второе ОЗУ 4. Она также сохраняет параметрическую информацию, поступающую по каналам RS-485, CAN и цифровому входу через МК 11. После предварительной обработки ПЛИС 3 выдает видеоинформацию в мультимедийные процессоры 5 и 21. В зависимости от требований или мультимедийные процессоры 5 и 21 осуществляют получение круговой панорамы и вывод выбранного сектора через интерфейс TV или VGA на соответствующие мониторы, или первый мультимедийный процессор 5 осуществляет сжатие и запись видео и параметрической информации на ТНИ 10. Интерфейсы USB используются для подключения устройств TouchScreen монитора, клавиатуры или манипулятора «мышь». Интерфейс Ethernet позволяет получить удаленный доступ к устройству. Преобразователи напряжения 12 и 13 осуществляют питание устройства в диапазоне входных напряжений 10…36 В, а также защиту от неправильного подключения и кратковременных бросков входного напряжения до 80 В.