基于fpga的遠距離圖像監(jiān)控裝置及監(jiān)控方法
【專利摘要】基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置及監(jiān)控方法，涉及圖像處理領(lǐng)域。它為了解決目前市場上針對當前工業(yè)廠房、農(nóng)業(yè)大棚等場所的圖像監(jiān)控裝置信號處理速度慢、成本較高的問題。本發(fā)明的圖像采集端布置在廠房、農(nóng)業(yè)大棚和機房等場所；監(jiān)控終端布置在遠端的監(jiān)控室內(nèi)。監(jiān)控終端通過無線收發(fā)模塊向圖像采集端發(fā)送監(jiān)控指令，圖像采集端開始每隔一定的時間采集一幅圖像，然后對圖像進行壓縮和無線傳輸，圖像采集端的攝像頭上裝有伺服電機，可以通過監(jiān)控終端發(fā)來的無線指令改變拍攝角度。監(jiān)控終端將接收到的壓縮圖像進行顯示。本發(fā)明能夠快速實現(xiàn)圖像壓縮、傳輸和顯示，且成本低，通信距離遠，能夠根據(jù)具體的應(yīng)用場合進行功能擴展，有著很強的實用價值。
【專利說明】基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置及監(jiān)控方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]進入21世紀，數(shù)字信號越來越多的得到人們的應(yīng)用。例如計算機、數(shù)字電視等等，但是圖像信號經(jīng)過數(shù)字化之后，它的數(shù)據(jù)量變得非常的巨大，占據(jù)了很多的存儲空間，給信息的存儲和傳輸帶來了一定的壓力。對于無線傳輸來講，圖像壓縮的手段是唯一的選擇。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，圖像監(jiān)測和無線傳輸裝置不斷的推陳出新。目前市場上小規(guī)模的圖像監(jiān)測產(chǎn)品多采用數(shù)字信號處理器(DSP)、ARM等處理器實現(xiàn)，存在著價格昂貴、實現(xiàn)復(fù)雜的缺點，有人研制出了一些采用H.263、H.264等方法實現(xiàn)的產(chǎn)品，它們屬于視頻壓縮系統(tǒng)，需要傳送連續(xù)的圖像信號，功耗較大，而且當采用無線方式傳輸時速度較慢。事實上，很多情況下并不總需要傳輸活動的實時圖像信息，只需要幾秒鐘傳送一幅靜止圖像即可實現(xiàn)監(jiān)控的功能，比方說工業(yè)廠房、農(nóng)業(yè)大棚、倉庫、停車場等，這些場合需要使用靈活、輕巧便利且價格低廉的圖像監(jiān)控設(shè)備。而且多數(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)中控制攝像頭轉(zhuǎn)動的伺服電機都使用單獨的單片機等處理器實現(xiàn)的，元器件較多，體積較大，導(dǎo)致圖像監(jiān)控裝置信號處理速度慢，且成本尚。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決目前市場上針對當前工業(yè)廠房、農(nóng)業(yè)大棚等場所的圖像監(jiān)控裝置信號處理速度慢、成本較高的問題，提供一種基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置及監(jiān)控方法。
[0004]本發(fā)明所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置包括圖像采集端和監(jiān)控終端，所述圖像采集端包括圖像采集模塊1、圖像壓縮模塊2和一號無線收發(fā)模塊3 ;監(jiān)控終端包括二號無線收發(fā)模塊4和圖像顯示模塊5 ;
[0005]圖像采集模塊I包括攝像頭1-1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-2和伺服電機1-3;伺服電機1_3用于帶動攝像頭1-1轉(zhuǎn)動，攝像頭1-1采集到的圖像經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-2進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，發(fā)送至圖像壓縮模塊2 ;
[0006]圖像壓縮模塊2包括一號FPGA2-1、一號數(shù)據(jù)存儲器2_2和一號程序存儲器2_3 ；一號FPGA2-1用于對圖像采集模塊I發(fā)來的圖像進行JPEG壓縮處理，并將壓縮后的圖像信息傳給一號無線收發(fā)模塊3，以及接收一號無線收發(fā)模塊3發(fā)來的監(jiān)控和伺服控制指令，并驅(qū)動伺服電機1-3轉(zhuǎn)動；一號數(shù)據(jù)存儲器2-2用于存儲圖像壓縮過程中的中間數(shù)據(jù)，一號程序存儲器2-3用于存儲一號FPGA2-1的程序；
[0007]一號無線收發(fā)模塊3包括一號無線收發(fā)器3-1和一號天線3-2 ; —號無線收發(fā)器3-1用于將圖像壓縮模塊2發(fā)來的圖像信息進行調(diào)制，然后傳給一號天線3-2進行無線發(fā)送，一號天線3-2還用于接收監(jiān)控終端發(fā)來的監(jiān)控和伺服控制指令，并將該指令發(fā)送至一號 FPGA2-1 ；
[0008]二號無線收發(fā)模塊4包括二號無線收發(fā)器4-1和二號天線4-2 ;二號天線4_2用于接收圖像采集端發(fā)送來的信號，并將該信號發(fā)送給二號無線收發(fā)器4-1，二號天線4-2還用于接收二號無線收發(fā)器4-1發(fā)來的監(jiān)控和伺服控制指令，并將該監(jiān)控和伺服控制指令進行無線發(fā)送，二號無線收發(fā)器4-1對二號天線4-2發(fā)來的信號進行解調(diào)，并將解調(diào)后的信號發(fā)送給圖像顯示模塊5，二號無線收發(fā)器4-1還用于接收圖像顯示模塊5發(fā)來的監(jiān)控和伺服控制指令，并將該監(jiān)控和伺服控制指令通過二號天線4-2傳送給圖像采集端；
[0009]圖像顯示模塊5包括二號FPGA5-1、二號數(shù)據(jù)存儲器5_2、二號程序存儲器5_3、控制面板5-4、數(shù)模轉(zhuǎn)換器5-5和顯示器5-6，二號FPGA5-1用于將二號無線收發(fā)模塊4發(fā)來的信號即壓縮圖像信息發(fā)送給數(shù)模轉(zhuǎn)換器5-5以進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，數(shù)模轉(zhuǎn)換器5-5將圖像信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換后發(fā)送給圖像顯示器5-6進行顯示，二號數(shù)據(jù)存儲器5-2用于存儲圖像數(shù)據(jù)，二號程序存儲器5-3用于存儲二號FPGA5-1的程序，二號FPGA5-1還用于向二號無線收發(fā)模塊4發(fā)送監(jiān)控和伺服控制指令，控制面板5-4用于向二號FPGA5-1輸入監(jiān)控和伺服控制指令。
[0010]上述裝置的監(jiān)控方法包括以下步驟:
[0011]步驟一:在監(jiān)控終端開啟監(jiān)控命令，同時適當調(diào)整攝像頭角度，使之對準待監(jiān)測的區(qū)域；
[0012]步驟二:圖像采集端開始每隔一段時間t采集一幅圖像信號，并調(diào)用JPEG圖像壓縮和無線傳輸程序，最后由一號FPGA2-1控制一號無線傳輸模塊3將壓縮后的圖像信號發(fā)送出去；所述時間t通過監(jiān)控終端設(shè)定；
[0013]步驟三:監(jiān)控終端收到圖像采集端發(fā)來的圖像信號壓縮后，將其在顯示器5-6上顯不O
[0014]本發(fā)明所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置包括圖像采集端和監(jiān)控終端兩部分，圖像采集端布置在廠房、農(nóng)業(yè)大棚和機房等場所；監(jiān)控終端布置在遠端的監(jiān)控室內(nèi)。首先監(jiān)控終端通過二號無線收發(fā)模塊向圖像采集端發(fā)送監(jiān)控指令，圖像采集端通過一號無線收發(fā)模塊接收到監(jiān)控指令后，開始每隔一定的時間采集一幅圖像，然后對圖像進行壓縮和無線傳輸，圖像采集端的攝像頭上裝有伺服電機，可以通過監(jiān)控終端發(fā)來的無線指令控制它進行轉(zhuǎn)動，進而來改變拍攝角度。監(jiān)控終端接收到圖像采集端傳來的壓縮圖像信號后，在顯示器上進行顯示。
[0015]上述裝置各項指標如下:
[0016](I)采集圖像大小:320X256灰度像素；
[0017](2)壓縮率:10:1?20:1，根據(jù)具體圖像而定；
[0018](3)壓縮速率:最快可達到0.4s/幀，可調(diào)整；
[0019](4)無線傳輸速率:0.5Mbps ；
[0020](5)傳輸距離800米；
[0021](5)成本:< 3000 元。
[0022]上述裝置和該裝置的監(jiān)控方法利用FPGA運行速度快、處理精度高和開發(fā)成本低等特點，同時結(jié)合無線通信模塊，不需要長距離有線傳輸，可以在較短的時間內(nèi)實現(xiàn)圖像信號的壓縮和無線傳輸。本發(fā)明根據(jù)實際監(jiān)控應(yīng)用中結(jié)構(gòu)簡單、清晰度高、實時性強和成本低廉的需要，利用JPEG技術(shù)把待傳輸?shù)膱D像信息進行壓縮，通過無線通信模塊進行GFSK調(diào)制，在接收端進行解調(diào)并進行原圖像的顯示。本發(fā)明將圖像壓縮、伺服電機控制以及無線傳輸控制都放在FPGA內(nèi)進行實現(xiàn)，降低了設(shè)計復(fù)雜度，減少了元器件數(shù)量。在進行不同圖像的壓縮時，壓縮率均能保證大于10:1，且系統(tǒng)體積較小、處理精度極高，圖像信號處理速度快。本發(fā)明能夠應(yīng)用在惡劣測量環(huán)境上，為許多工程領(lǐng)域提供了很好的監(jiān)控手段，能夠廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、機房、農(nóng)業(yè)大棚、倉庫、停車場等場所，并且能夠根據(jù)具體的應(yīng)用場合進行功能擴展，有著很強的實用價值和很好的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為實施方式一所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置的原理框圖；
[0024]圖2為實施方式四所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置的原理框圖；
[0025]圖3為實施方式五所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置的原理框圖。

【具體實施方式】
[0026]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置包括圖像采集端和監(jiān)控終端，所述圖像采集端包括圖像采集模塊1、圖像壓縮模塊2和一號無線收發(fā)模塊3 ;監(jiān)控終端包括二號無線收發(fā)模塊4和圖像顯示模塊5 ;
[0027]圖像采集模塊I包括攝像頭1-1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-2和伺服電機1-3;伺服電機1_3用于帶動攝像頭1-1轉(zhuǎn)動，攝像頭1-1采集到的圖像經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器1-2進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，發(fā)送至圖像壓縮模塊2 ;
[0028]圖像壓縮模塊2包括一號FPGA2-1、一號數(shù)據(jù)存儲器2_2和一號程序存儲器2_3 ；一號FPGA2-1用于對圖像采集模塊I發(fā)來的圖像進行JPEG壓縮處理，并將壓縮后的圖像信息傳給一號無線收發(fā)模塊3，以及接收一號無線收發(fā)模塊3發(fā)來的監(jiān)控和伺服控制指令，并驅(qū)動伺服電機1-3轉(zhuǎn)動；一號數(shù)據(jù)存儲器2-2用于存儲圖像壓縮過程中的中間數(shù)據(jù)，一號程序存儲器2-3用于存儲一號FPGA2-1的程序；
[0029]一號無線收發(fā)模塊3包括一號無線收發(fā)器3-1和一號天線3-2 ; —號無線收發(fā)器3-1用于將圖像壓縮模塊2發(fā)來的圖像信息進行調(diào)制，然后傳給一號天線3-2進行無線發(fā)送，一號天線3-2還用于接收監(jiān)控終端發(fā)來的監(jiān)控和伺服控制指令，并將該指令發(fā)送至一號無線收發(fā)器3-1 ;
[0030]二號無線收發(fā)模塊4包括二號無線收發(fā)器4-1和二號天線4-2 ;二號天線4_2用于接收圖像采集端發(fā)送來的信號，并將該信號發(fā)送給二號無線收發(fā)器4-1，二號天線4-2還用于接收二號無線收發(fā)器4-1發(fā)來的監(jiān)控和伺服控制指令，并將該監(jiān)控和伺服控制指令進行無線發(fā)送，二號無線收發(fā)器4-1對二號天線4-2發(fā)來的信號進行解調(diào)，并將解調(diào)后的信號發(fā)送給圖像顯示模塊5，二號無線收發(fā)器4-1還用于接收圖像顯示模塊5發(fā)來的監(jiān)控和伺服控制指令，并將該監(jiān)控和伺服控制指令通過二號天線4-2傳送給圖像采集端；
[0031]圖像顯示模塊5包括二號FPGA5-1、二號數(shù)據(jù)存儲器5_2、二號程序存儲器5_3、控制面板5-4、數(shù)模轉(zhuǎn)換器5-5和顯示器5-6，二號FPGA5-1用于將二號無線收發(fā)模塊4發(fā)來的信號即壓縮圖像信息發(fā)送給數(shù)模轉(zhuǎn)換器5-5以進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，數(shù)模轉(zhuǎn)換器5-5將圖像信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換后發(fā)送給圖像顯示器5-6進行顯示，二號數(shù)據(jù)存儲器5-2用于存儲圖像數(shù)據(jù)，二號程序存儲器5-3用于存儲二號FPGA5-1的程序，二號FPGA5-1還用于向二號無線收發(fā)模塊4發(fā)送監(jiān)控和伺服控制指令，控制面板5-4用于向二號FPGA5-1輸入監(jiān)控和伺服控制指令。
[0032]本實施方式所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置包括兩部分:圖像采集端和監(jiān)控終端。圖像采集端安裝在監(jiān)測現(xiàn)場，監(jiān)控終端安裝在遠方的監(jiān)控室內(nèi)。在圖像采集端，攝像頭1-1首先采集靜態(tài)圖像，攝像頭1-1上裝有伺服電機1-3，該伺服電機1-3可在遠方監(jiān)控終端傳來的無線信號指令的作用下靈活的轉(zhuǎn)動，以調(diào)整拍攝角度。攝像頭1-1采集到靜態(tài)圖像后，再由一號FPGA2-1組成的圖像壓縮系統(tǒng)實現(xiàn)圖像的壓縮，一號無線收發(fā)模塊3對壓縮后的圖像信號進行GFSK調(diào)制，然后進行無線發(fā)送；在監(jiān)控終端，首先利用二號無線收發(fā)模塊4來接收圖像采集端傳來的壓縮后的圖像信息，并對該圖像信息進行解調(diào)，然后在二號FPGA5-1的控制下，通過顯示器5-6將圖像信息顯示出來?？刂泼姘?_4上帶有按鍵，負責(zé)啟動圖像采集端的工作，以及設(shè)置攝像頭1-1的拍攝角度。控制面板5-4也可采用觸摸屏實現(xiàn)。與數(shù)字信號處理器相比，現(xiàn)場可編程門陣列WPFPGA)內(nèi)部資源豐富，可以根據(jù)任務(wù)特點構(gòu)造并行處理機制，并且處理速度更快，不需較高的輸入時鐘就可以達到較大的數(shù)據(jù)吞吐量，滿足任務(wù)需求。
[0033]【具體實施方式】二:本實施方式是對實施方式一所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置的進一步限定，本實施方式中，所述的一號FPGA2-1內(nèi)嵌入由軟件實現(xiàn)的模塊，該模塊包括以下單元:
[0034]圖像壓縮單元:對圖像采集模塊I發(fā)來的圖像進行JPEG壓縮處理，并將處理后的圖像信息發(fā)送給一號無線收發(fā)模塊3 ;
[0035]電機驅(qū)動單元:根據(jù)監(jiān)控終端發(fā)來的監(jiān)控和伺服控制指令驅(qū)動伺服電機1-3轉(zhuǎn)動，使攝像頭1-1對準待監(jiān)控區(qū)域。
[0036]【具體實施方式】三:本實施方式是對實施方式一所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置的進一步限定，本實施方式中，所述的二號FPGA5-1內(nèi)嵌入由軟件實現(xiàn)的模塊，該模塊包括以下單元:
[0037]顯示單元:用于控制顯示器5-6顯示經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后的圖像；
[0038]監(jiān)控和伺服控制單元:用于將用戶設(shè)定的監(jiān)控和伺服控制命令轉(zhuǎn)換成伺服電機
1-3能夠識別的指令，并將該指令發(fā)送給二號無線收發(fā)模塊4。
[0039]【具體實施方式】四:結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式是對實施方式一所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置的進一步限定，本實施方式中，所述的圖像壓縮模塊2還包括圖像加密卡2-4，一號FPGA2-1對圖像進行JPEG壓縮處理后，經(jīng)過圖像加密卡2_4加密處理，然后再發(fā)送給一號無線收發(fā)模塊3，所述的圖像顯示模塊5還包括圖像解密卡5-7，圖像采集端發(fā)來的信號經(jīng)二號無線收發(fā)模塊4接收后，經(jīng)圖像解密卡5-7解密處理，然后再發(fā)送給二號FPGA5-1。
[0040]當需要對傳輸?shù)膱D像信號保密時，可在圖像壓縮模塊2中加入圖像加密卡2-4，在圖像采集端，圖像壓縮后先經(jīng)過加密處理，再送給無線收發(fā)模塊3進行發(fā)送；在監(jiān)控終端，圖像顯示模塊5中加入圖像解密卡5-7，即圖像顯示前先經(jīng)過解密處理。
[0041]【具體實施方式】五:結(jié)合圖3說明本實施方式，本實施方式是對實施方式一所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置的進一步限定，本實施方式中，所述的一號無線收發(fā)模塊3和二號無線收發(fā)模塊4均包括擴頻/解擴器；在圖像采集端，擴頻/解擴器對一號FPGA2-1壓縮后的圖像信息進行擴頻處理，然后再發(fā)送給一號無線收發(fā)模塊3進行發(fā)送；在監(jiān)控終端，二號無線收發(fā)器4-1將圖像采集端發(fā)來的信號發(fā)送給擴頻/解擴器進行解擴處理，然后再發(fā)送給二號FPGA5-1。
[0042]在圖像采集端，圖像壓縮后先經(jīng)過擴頻處理，再送給一號無線收發(fā)模塊3進行發(fā)送；在監(jiān)控終端，圖像信息先經(jīng)過解擴處理，然后再進行圖像顯示。擴頻和解擴能夠?qū)鬏數(shù)膱D像信號起到保密作用。
[0043]【具體實施方式】六:本實施方式是對實施方式一所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置的進一步限定，本實施方式中，所述的一號FPGA2-1和二號FPGA5-1均采用XC2V6000現(xiàn)場可編程門陣列。
[0044]【具體實施方式】七:本實施方式是對實施方式一所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置的進一步限定，本實施方式中，所述的一號無線收發(fā)器3-1和二號無線收發(fā)器4-1均采用nRF24L01+無線通信模塊。
[0045]【具體實施方式】八:本實施方式是對實施方式一所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置的進一步限定，本實施方式中，所述的伺服電機1-3為步進電機。
[0046]【具體實施方式】九:本實施方式是實施方式一所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置的監(jiān)控方法，該方法包括以下步驟:
[0047]步驟一:在監(jiān)控終端開啟監(jiān)控命令，同時適當調(diào)整攝像頭角度，使之對準待監(jiān)測的區(qū)域；
[0048]步驟二:圖像采集端開始每隔一段時間t采集一幅圖像信號，并調(diào)用JPEG圖像壓縮和無線傳輸程序，最后由一號FPGA2-1控制一號無線傳輸模塊3將壓縮后的圖像信號發(fā)送出去；所述時間t通過監(jiān)控終端設(shè)定；
[0049]步驟三:監(jiān)控終端收到圖像采集端發(fā)來的圖像壓縮信號后，將其在顯示器5-6上顯不O
【權(quán)利要求】
1.基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置，包括圖像采集端和監(jiān)控終端，其特征在于:所述圖像采集端包括圖像采集模塊(I)、圖像壓縮模塊(2)和一號無線收發(fā)模塊(3);監(jiān)控終端包括二號無線收發(fā)模塊(4)和圖像顯示模塊(5); 圖像采集模塊(I)包括攝像頭(1-1)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(1-2)和伺服電機(1-3);伺服電機(1-3)用于帶動攝像頭(1-1)轉(zhuǎn)動，攝像頭(1-1)采集到的圖像經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(1-2)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，發(fā)送至圖像壓縮模塊(2); 圖像壓縮模塊(2)包括一號FPGA(2-1)、一號數(shù)據(jù)存儲器(2-2)和一號程序存儲器2-3 ;—號FPGA (2-1)用于對圖像采集模塊(I)發(fā)來的圖像進行JPEG壓縮處理，并將壓縮后的圖像信息傳給一號無線收發(fā)模塊(3)，以及接收一號無線收發(fā)模塊(3)發(fā)來的監(jiān)控和伺服控制指令，并驅(qū)動伺服電機(1-3)轉(zhuǎn)動；一號數(shù)據(jù)存儲器(2-2)用于存儲圖像壓縮過程中的中間數(shù)據(jù)，一號程序存儲器(2-3)用于存儲一號FPGA(2-1)的程序； 一號無線收發(fā)模塊(3)包括一號無線收發(fā)器(3-1)和一號天線(3-2);—號無線收發(fā)器(3-1)用于將圖像壓縮模塊(2)發(fā)來的圖像信息進行調(diào)制，然后傳給一號天線(3-2)進行無線發(fā)送，一號天線(3-2)還用于接收監(jiān)控終端發(fā)來的監(jiān)控和伺服控制指令，并將該指令發(fā)送至一號無線收發(fā)器(3-1); 二號無線收發(fā)模塊(4)包括二號無線收發(fā)器(4-1)和二號天線(4-2) ;二號天線(4-2)用于接收圖像采集端發(fā)送來的信號，并將該信號發(fā)送給二號無線收發(fā)器(4-1)，二號天線(4-2)還用于接收二號無線收發(fā)器(4-1)發(fā)來的監(jiān)控和伺服控制指令，并將該監(jiān)控和伺服控制指令進行無線發(fā)送，二號無線收發(fā)器(4-1)對二號天線(4-2)發(fā)來的信號進行解調(diào)，并將解調(diào)后的信號發(fā)送給圖像顯示模塊(5)，二號無線收發(fā)器(4-1)還用于接收圖像顯示模塊(5)發(fā)來的監(jiān)控和伺服控制指令，并將該監(jiān)控和伺服控制指令通過二號天線(4-2)傳送給圖像采集端； 圖像顯示模塊(5)包括二號FPGA(5-1)、二號數(shù)據(jù)存儲器(5-2)、二號程序存儲器(5-3)、控制面板(5-4)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(5-5)和顯示器(5-6)，二號FPGA(5-1)用于將二號無線收發(fā)模塊(4)發(fā)來的信號即壓縮圖像信息發(fā)送給數(shù)模轉(zhuǎn)換器(5-5)以進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(5-5)將圖像信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換后發(fā)送給圖像顯示器(5-6)進行顯示，二號數(shù)據(jù)存儲器(5-2)用于存儲圖像數(shù)據(jù)，二號程序存儲器(5-3)用于存儲二號FPGA(5-1)的程序，二號FPGA(5-1)還用于向二號無線收發(fā)模塊(4)發(fā)送監(jiān)控和伺服控制指令，控制面板5-5用于向二號FPGA(5-1)輸入監(jiān)控和伺服控制指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置，其特征在于:所述的一號FPGA(2-1)內(nèi)嵌入由軟件實現(xiàn)的模塊，該模塊包括以下單元: 圖像壓縮單元:對圖像采集模塊(I)發(fā)來的圖像進行JPEG壓縮處理，并將處理后的圖像信息發(fā)送給一號無線收發(fā)模塊(3); 電機驅(qū)動單元:根據(jù)監(jiān)控終端發(fā)來的監(jiān)控和伺服控制指令驅(qū)動伺服電機(1-3)轉(zhuǎn)動，使攝像頭(1-1)對準待監(jiān)控區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置，其特征在于:所述的二號FPGA(5-1)內(nèi)嵌入由軟件實現(xiàn)的模塊，該模塊包括以下單元: 顯示單元:用于控制顯示器(5-6)顯示經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后的圖像； 監(jiān)控和伺服控制單元:用于將用戶設(shè)定的監(jiān)控和伺服控制命令轉(zhuǎn)換成伺服電機(1-3)能夠識別的指令，并將該指令發(fā)送給二號無線收發(fā)模塊(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置，其特征在于:所述的圖像壓縮模塊(2)還包括圖像加密卡(2-4)，一號FPGA(2-1)對圖像進行JPEG壓縮處理后，經(jīng)過圖像加密卡(2-4)加密處理，然后再發(fā)送給一號無線收發(fā)模塊(3)，所述的圖像顯示模塊(5)還包括圖像解密卡(5-7)，圖像采集端發(fā)來的信號經(jīng)二號無線收發(fā)模塊(4)接收后，經(jīng)圖像解密卡(5-7)解密處理，然后再發(fā)送給二號FPGA (5-1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置，其特征在于:所述的一號無線收發(fā)模塊(3)和二號無線收發(fā)模塊(4)均包括擴頻/解擴器；在圖像采集端，擴頻/解擴器對一號FPGA(2-1)壓縮后的圖像信息進行擴頻處理，然后再發(fā)送給一號無線收發(fā)模塊(3)進行發(fā)送；在監(jiān)控終端，二號無線收發(fā)器(4-1)將圖像采集端發(fā)來的信號發(fā)送給擴頻/解擴器進行解擴處理，然后再發(fā)送給二號FPGA (5-1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置，其特征在于:所述的一號FPGA (2-1)和二號FPGA (5-1)均采用XC2V6000現(xiàn)場可編程門陣列。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置，其特征在于:所述的一號無線收發(fā)器(3-1)和二號無線收發(fā)器(4-1)均采用nRF24L01+無線通信模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置，其特征在于:所述的伺服電機(1-3)為步進電機。
9.權(quán)利要求1所述的基于FPGA的遠距離圖像監(jiān)控裝置的監(jiān)控方法，其特征在于:該方法包括以下步驟:步驟一:在監(jiān)控終端開啟監(jiān)控命令，同時適當調(diào)整攝像頭角度，使之對準待監(jiān)測的區(qū)域； 步驟二:圖像采集端開始每隔一段時間t采集一幅圖像信號，并調(diào)用JPEG圖像壓縮和無線傳輸程序，最后由一號FPGA(2-1)控制一號無線傳輸模塊3將壓縮后的圖像信號發(fā)送出去；所述時間t通過監(jiān)控終端設(shè)定； 步驟三:監(jiān)控終端收到圖像采集端發(fā)來的圖像壓縮信號后，將其在顯示器(5-6)上顯不O
【文檔編號】H04N7/18GK104506815SQ201410849829
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】甄佳奇 申請人:黑龍江大學(xué)