《低照度环境用高清视频采集前端研究与开发》由会员分享，可在线阅读，更多相关《低照度环境用高清视频采集前端研究与开发（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 论文题目：低照度环境用高清视频采集前端研究与开发 专 业：电路与系统 硕 士 生：曹国君王 立 （签名） 指导老师：李文峰程红丽 （签名） 摘 要 近几年，我国各大、中、小煤矿陆续装备了矿井监视监测系统，不仅能直观地监视监测和记录井下工作现场的安全生产情况，也为事后分析事故提供了相关资料。但是目前的摄像机只能在正常环境下工作， 在特殊的井下、 没有光线的低照度环境下画面粗糙，很难进行后续的许多工作，特别是在发生事故后给应急救援造成了极大的不便。开发一种低照度环境下高清晰视频采集装置可以成功解决井下低能见度下高清晰画面的需求，并可以广泛的应用于其他弱/微光、甚至全黑环境如夜间战场、夜间监视、隧
2、道等领域。 针对现有方案及产品在低照度环境下成像效果不理想的问题， 研究开发了两种低照度环境用高清视频采集前端系统：依据 CMOS 图像传感器的高输入阻抗和低静态功耗，读出方式灵活，驱动与抗干扰能力强，便于集成等特点，结合微光夜视技术提出一种微光像增强器与 CMOS 图像传感器耦合的低照度环境下视频采集方案，用于煤矿、隧道监控、救援等要求产品便携、简单、低功耗的场合；依据 CCD 的高信噪比、宽动态范围、高电荷转换效率和高输出图像质量的优点提出的高分辨率 CCD 结合辅助照明的摄像方案在对功耗并不敏感、要求成本较低的低照度环境下的视频监控有很大的现实意义。对方案进行了详细的分析与论述，同时完成
3、了具体的硬件电路设计、设备驱动程序开发及视频图像的采集。 最后，本设计以基于 ARM11 的多媒体数据处理终端为平台，通过编写简单的应用程序对图像进行 H.264 编码。测试结果表明，能够在 10-4102Lux 的照度范围内实现高清视频图像的采集、压缩与存储。 关 键 词：视频采集；高清晰度；低照度；微光像增强器 研究类型：应用研究 Subject ：Research and Development of HDV Acquisition Front-end for Low Illumination Environment Specialty ：Circuit and System Name
4、：Cao Guojun （Signature） Instructor ：Li WenfengChong Hongli （Signature） ABSTRACT In recent years, many mines has equipped the mine surveillance and monitor system, which not only can monitor and record the Work situation of mine intuitively, but also can discover the hidden trouble promptly in group
5、to prevent the accidents before they occur can provide the related resources for the afterwards accident analysis at the same time. But the present many cameras only can work under the normal environment, under the low light intensity environment, the picture to be rough. This has caused enormous in
6、convenient for the emergency rescue in the event of an accident. It is possible to develop one kind of high-definition video capture device for low light intensity environment in order to resolve the needs of high-definition picture under low visibility and can be widely applied to other weak/dim li
7、ght environments such as night-time battlefield, night surveillance, tunnels, etc. For the problems that imaging result is not satisfactory under the low light intensity environment in the existing solutions and products, we propose two kinds of video acquisition solution under low light intensity e
8、nvironment: according to the character of CMOS sensor: high input impedance, low static power, flexible readout method, strong drive and anti-jamming capability and ease to integrate, combined with the low light night vision technology, presents a low light level video Acquisition solution that for
9、Low Illumination Environment coupled the image intensifier with the CMOS image sensor module, which can be used in many fields that required the products to be portable, simple, low-power, such as the coal mine, tunnel monitoring, rescue and other situations; in pursuance of the advantages of CCD se
10、nsor that high SNR, wide dynamic range, high charge transfer efficiency and output image quality, unified the auxiliary lighting, put forward a high-resolution CCD camera program. It is great significant to use in the video surveillances that are not sensitive to power consumption and require lower
11、cost. In addition，Given a detailed analysis of the solutions and the concrete circuitry design and software realization. Finally, we take the multimedia data processing terminal based-on ARM11 as an experiment platform to achieve the H.264 image coding by writing a simple application. The test resul
12、ts show that this system can implement the high-definition video images collection, compression and storage within the scope of illumination 10-4 102Lux. Key words：Video Acquisition High Definition Low Illumination Low Light Image Intensifier Thesis ：Application Research 1 绪论 1 1 绪论 1.1 课题研究的背景 随着信息
13、技术的发展，多媒体技术在军事、工业监控、环境科学、医疗健康、空间探索、安全防范、日常生活等许多领域得到了广泛的应用。视频监视一直是人们关注的应用热点，图像数据以直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于多种场合。一般工作过程是在一些重要的场所安放一个或者若干个摄像机和报警器负责拍摄并探测监控现场，然后将视频和报警信号通过一定的传输网络， 传送到指定的控制中心， 再通过存储设备，将媒体存储到存储媒介上，同时将图像显示在电脑和监视器上。近几年来，随着监控应用范围及内涵的扩展，多媒体的数据量越来越大，对视频采集终端提出了更多、更高的要求，在保证图像质量的前提下，如何使用同一系统，实现不同需求，已经成为当今
14、研究的热点。市场上己经出现了多种图像采集和传输的产品，而数字视频录像机逐渐成为监控系统的主流。 数字硬盘录像机简称 DVR（Digital Video Recorder） 。DVR 的应用已经从最初的金融领域发展到交通、公安、环境、智能建筑等各种应用场所，只要是想利用图像和声音进行监控的场所就会想到 DVR 系统。DVR 发展至今，各厂家针对安防行业的切实需要以及不同场所特殊应用所提出的技术改进及解决方案可谓百花齐放，从 M-JPEG、MPEG-2 到热门的 MPEG-4、H.264 压缩技术，从软压缩到硬压缩，视频路数的不断增加（4、9、16、32 等） ，系统的网络功能等。DVR 产品随着
15、各种不同的应用环境，开发出不同系列的产品。但总的来说，按系统结构可以分为两大类：PC 式 DVR 和嵌入式DVR。 PC 式 DVR 以传统的 PC 机为基本硬件，以 Win98、Win2000、Win XP（也有少量的使用 Linux）为基本软件，配备图像采集或图像采集压缩卡，编制软件成为一套完整的系统。PC 机是一种通用的平台，PC 机的硬件更新换代速度快，因而 PC 式 DVR 的产品性能提升较容易，同时软件修正、升级也比较方便；存储空间较大（容易扩展存储硬盘） ，适宜长时间录像；良好的人机接口和文件管理等，通过鼠标、键盘只要用过计算机的人都可以很好地进行操作。PC DVR 产品的问题主
16、要有：稳定性差（DVR 软件与PC 硬件、WINDOWS 操作系统不兼容以及 WINDOWS 操作系统自身的不完善，很容易造成系统死机） ；PC DVR 产品操作及维护需要有一定的技术基础，而操作系统有时还会“冲掉”一些系统配置及软件，这就使维护工作难度大；PC DVR 的数据存储及操作系统均在硬盘中，无论如何加密，均可以从 PC 的底层进入系统，对已记录的图像文件进行删改；如果 PC 的硬盘零道发生了故障，整个硬盘甚至整个系统均要瘫痪，因此数西安科技大学硕士学位论文 2 据的可靠性下降；PC DVR 的板卡均是大批量生产的产品，质量可以保证，但在组装为DVR 产品时却很难做到规范化批量生产，所以整机的质量也难以确保。 而嵌入式 DVR 就是基于嵌入式处理器和嵌入式实时操作系统的嵌入式系统，它采用专用芯片
