视频采集系统
基于DShow的多路视频实时采集处理系统
（ 用以控制媒体播放停止等） （ ）Ｍ ｄ Ｅ ｅｔ 口 ；３ Ｉ ｅｉ ｖｎ 接 ａ
（ 以接 受媒 体事 件 ） （ ）Ｖｄｏ ｎｏ 用 ；４ ＩｉｅＷｉ ｗ接 口（ 以 ｄ 用
方法（ ） 就是利用 Ｉａ ｃ ｉ ｏ 口的 Ｇ ｔｕ １： Ｂｓ Ｖｄ 接 ｉ ｅ ｅ ｒ Ｃ－
ｒｎ ｍ ｇ ｅｔ ａｅ来抓 取 当前帧 ， ｌ 然后 调 用 Ｉ ｄａｅｋｎ Ｍｅｉ ｅｉｇ接 Ｓ
计接 口。其 前 生 是 Ａ ｔｅ ｏｉ，在 Ｄｒｃ ５的时 候 ｃｉ Ｍ ｖ ｖ ｅ ｉ ｔ ｅＸ
被重命名为 Ｄｒ ｔ ｏ ， Ｄｒ ｔ７时与 Ｄｒ ｔｒ ， ｉｃ ｈｗ 在 ｉ ｃ ｅＳ ｅＸ ｉｃ ａ ｅＤ ｗ
Ｄｉｅ ｔ ｏ ｎ Ｄｉｅ ｔ ａ ｒ ｃＳ ｕ ｄ， ｒ ｃＰｌｙ，Ｄｉｅ ｔ ｒ ｃ３Ｄ，Ｄｉ ｃＩ ｐ ｔ ｅ ｒ ｔｎ ｕ ，Ｄｉｅ ｔ ｒ ｃ—
开发者对媒体文件执行各种不同处理的应用程序设
一
作者 简介：金钧 （９ ６一 ， ， １８ ） 男 硕士研究生 ， 研究 方向为通信与嵌入
式系统。
１ ３８ 一
Ｄｒ ｔ ｏ ｉ ｅ ｈｗ使用 Ｆ ｔ ｒ ｈ ｅＳ ｉｅ Ｇａ 模型来管理整个数 ｌｒ ｐ 据流的处理过程 ， 参与数据处理 的各个功能模块叫 做 Ｆｔ ， ｉｅ 各个 Ｆｔ 按照一定 的顺 序连接在一起 ， ｌｒ ｉｅ ｌｒ 形 成 “ ” 流 。
一
ｔ” ； ｅ ） ｒ
般来说 Ｓｕｃ Ｆｌｒ ｏｒ ｉ 只有输 出 Ｐｎ Ｔａｓ ｒ ｅ ｔ ｅ ｉ， ｒ ｆ ｍ ｎｏ
Ｆ ｔ 既有输入 Ｐｎ ｉｅ ｌｒ ｉ 也有输 出Ｐｎ 而 Ｒ ｎ ｅ Ｆｌｒ ｉ， ｅｄｒ ｉ 则 ｔ ｅ 只有输 入 Ｐｎ ｉ。
３ 数据 的实时处理
基于DirectShow的视频监控采集系统
能 ：视频 采集模块完成将视频 采集设 备获取 的视频数
据 存 人 指 定 的文 件 存 储 设 备 中 ， 图 ２所 示 。 如
视频监控采集 系统就是人们利用视觉来获取信 息的一
种通信方式 ， 较 之其他信息传递方式具有 内容丰富 、 它 直 观 及 方 便 等 特 点 所 以 ． 频 采 集 系 统 被 广 泛 应 用 于 视 金融 、 通 、 院 、 交 医 电力 、 关 、 防 乃 至 住 宅 社 区等 领 海 国
＠ 现 计 机 ２１． 代 算 ００８ ｏ
系统运行流程为 ： （ ） 建 一个 Ｆｌ ｒＧ ａ ｈＭａ ａ ｅ 组 件 ； １创 ｉｅ ｒｐ ｎ ｇ ｒ ｔ
（ 频 采 集 设 备 的 Ｃ ＳＤ 为 Ｃ ＳＤ Ｖｉ ｅ Ｉ ｐ ｔ ｖｃ ． 视 ＬＩ ＬＩ ｄ ｏ ｎ ｕ Ｄｅ ｉｅ
２ 软 件 设 计
２１ 系统 流 程 ．
系统是在 Ｖｓａ Ｃ ＋６ ｉ ｌ ＋ ． ｕ ０环境下 ． 利用 面 向对象编
程方 法 设 计 开 发 的 。
作 者 简介 ： ｆ ￣
（９３ ） 男 ， 建 福 州人 ， 理 实 验 师 ， １８ 一 ， 福 助 工程 硕 士 ， 究 方 向 为 软件 设 计 与 软 件 工 程 研
一
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监控采集 系统
ＵＢ ｓ
—— 文件存储设备
域 。设计 开发一套视频监控采集 系统 具有很强 的市场
价 值
图 １ 系 统 硬件 架 构
１ 总体 设 计
１１ 设 计 思路 ． 系统 的总体设计 目标就是构建一个高质 量 、可靠 性好 、 控制灵活 和易于扩展架构 的视频监控采集 系统 。
视频监控系统的工作原理
视频监控系统的工作原理视频监控系统是一种通过摄像机和视频录像机等设备，通过传输、存储和处理视频信号，以实现对特定区域进行实时监控和记录的系统。
它广泛应用于安保领域、交通管理、工业控制等各个领域。
本文将详细介绍视频监控系统的工作原理。
一、视频监控系统的基本组成视频监控系统由摄像机、传输介质、存储设备、视频处理器和监控显示器等多个组件组成。
1. 摄像机：摄像机是视频监控系统的核心部件，通过光学透镜将实时画面转化为电子信号，并传输给其他设备进行处理和显示。
2. 传输介质：传输介质负责将摄像机产生的电子信号传输到其他设备。
主要有有线传输和无线传输两种方式。
有线传输可以使用电缆或光纤进行数据传输，传输速度快、稳定性高；无线传输则通过无线电波将信号传输到接收设备，具有灵活性和便携性等优势。
3. 存储设备：存储设备用于将视频信号进行录制和存储。
常见的存储设备包括硬盘录像机（DVR）、网络硬盘录像机（NVR）等。
这些设备具有大容量、高稳定性和可靠性的特点，可以长时间保存视频数据。
4. 视频处理器：视频处理器负责对摄像机采集到的视频信号进行处理和编码。
它可以对图像进行增强、压缩、分割和分析等操作，以提高视频质量和减少存储空间的占用。
5. 监控显示器：监控显示器用于显示摄像机传输过来的视频画面。
它可以将多个摄像机的画面分屏显示，以便实时监控和比对。
二、视频监控系统的工作原理可以分为图像采集、信号传输、信号处理和图像展示四个步骤。
1. 图像采集：视频监控系统通过摄像机对特定区域的图像进行采集。
摄像机的镜头接收到光线，并将光线信息转换为电子信号。
这些信号包含着图像的亮度、饱和度、对比度等信息。
2. 信号传输：摄像机产生的电子信号需要通过传输介质传输到其他设备。
有线传输通过电缆或光纤将信号传输到存储设备或视频处理器等设备；无线传输通过无线电波将信号传输到接收设备。
传输过程中需要保证信号的稳定性和安全性。
3. 信号处理：视频处理器接收到图像采集设备传输过来的信号后，对信号进行处理和编码。
基于FPGA和USB3.0的高速视频图像采集处理系统设计
摘要随着机器视觉的广泛应用，以及工业4.0和“中国制造2025”的提出，在数字图像的采集、传输、处理等领域也提出了越来越高的要求。
传统的基于ISA接口、PCI接口、串行和并行等接口的图像采集卡已经不能满足人们对于高分辨率、实时性的图像采集的需求了。
一种基于FPGA和USB3.0高速接口，进行实时高速图像采集传输的研究越来越成为国内外在高速图像采集研究领域的一个新的热点。
针对高速传输和实时传输这两点要求，通过采用FPGA作为核心控制芯片与USB3.0高速接口协调工作的架构，实现高帧率、高分辨率、实时性的高速图像的采集和传输，并由上位机进行可视化操作和数据的保存。
整体系统采用先硬件后软件的设计方式进行设计，并对系统各模块进行了测试和仿真验证。
通过在FPGA 内部实现滤波和边缘检测等图像预处理操作，验证了FPGA独特的并行数据处理方式在信号及图像处理方面的巨大优势。
在系统硬件设计部分，采用OV5640传感器作为采集前端，选用Altera的Cyclone IV E系列FPGA作为系统控制芯片，由DDR2存储芯片进行数据缓存，采用Cypress公司的USB3.0集成型USB3.0芯片作为数据高速接口，完成了各模块的电路设计和采集卡PCB实物制作。
系统软件设计，主要分为FPGA逻辑程序部分、USB3.0固件程序部分和上位机应用软件部分。
通过在FPGA上搭建“软核”的方式，由Qsys系统完成OV5640的配置和初始化工作。
由GPIF II接口完成FPGA和FX3之间的数据通路。
通过编写状态机完成Slave FIFO的时序控制，在Eclipse中完成USB3.0固件程序的设计和开发。
上位机采用VS2013软件通过MFC方式设计，从而完成整体图像采集数据通路，并在上位机中显示和保存。
整体设计实现预期要求，各模块功能正常，USB3.0传输速度稳定在320MB/s，通过上位机保存至PC机硬盘的图像分辨率大小为1920*1080，与传感器寄存器设置一致，采集卡图像采集帧率为30fps，滤波及边缘检测预处理符合要求，采集系统具有实际应用价值和研究意义。
快速列车车辆视频图像采集系统
快速列车车辆视频图像采集系统曾惠明（南宁铁路局 科学技术研究所，广西 南宁 530029）摘 要：针对铁路货运快速化和专用化的发展趋势，对快速列车车辆视频图像采集系统进行研究，确定采集系统需满足的基本条件，形成采集方案。
该方案可对快速运行中的动车组列车进行图像采集，通过图像可清晰辨别出车身上的最小字符标识；提出消除镜像光斑的方法，使夜间补光拍摄能够获得良好的图像效果。
关键词：快速列车；动车组；快速摄像机；图像采集；视频监控；镜像光斑0 引言快速化和专用化是当今世界铁路货运的发展趋势，其中以欧洲发展最为迅速。
欧美一些发达国家先后研制出多种形式的、能满足120～160 km/h速度运行的快速货车。
法国研制成功的快速货车最高试验速度达到了281.8 km/h，创造了货车运行速度的世界纪录。
根据《铁路主要技术政策》及铁路有关技术发展规划，我国铁路货车最高运行速度将提高到160 km/h。
铁路要全面增加运能和提高运输效率，提高货物列车运行速度是必然趋势。
目前南宁铁路局货车速度为80 km/h，高铁开通及客货分线后有望提速到120 km/h。
2012年，已针对分界口车辆视频监控进行研究，成功研制了一套可对速度低于100 km/h的列车进行监控的视频监控系统，为货运与公安部门及时发现货车被盗以及案件的快速侦破提供了有效手段。
但如果货车速度提高至160 km/h，现有系统就无法满足获得清晰车辆图像的需求。
2013年底，南宁铁路局开通高铁，动车组列车运营速度达200 km/h以上，为快速列车车辆图像采集的相关研究提供了试验条件。
通过理论研究，并在柳南客运专线K196+006—K196+250上行线旁（距离南宁东站18.7 km）实施现场试验（见图1），形成快速列车车辆视频图像采集方案，为铁路快速货车视频监控提供技术支持。
图1 试验现场设备安装情况中图分类号：U298 文献标识码：A 文章编号：1001-683X（2017）01-0086-05ＤＯＩ：10.19549/j.issn.1001-683x.2017.01.086作者简介：曾惠明（1985—），男，工程师，硕士。
视频监控系统介绍
前端采集设备的介绍
视频采集设备 音频采集设备 报警信号采集设备
前端采集设备的介绍
摄像机的配套设备
镜头、云台、解码器、支架和护罩。
支架：固定摄像机；
护罩：保护摄像机和镜头工作稳定并延长其 使用寿命；
云台：固定摄像机，更重要的是扩大了摄像 机的视野范围。
解码器：接收控制中心的控制命令并驱动云 台、镜头和摄像机工作。
视频安防监控系统应用领域及作用
视频监控系统的应用领域非常广泛，不仅用于 金融、文博、军事、珠宝商场、宾馆等行业的安 全保卫，也用于公安、交通、医疗、机场车站港 口、工厂等行业的安全生产及现场管理。概括地 说，视频监控系统的作用主要就是对被监控的场 景实施实时监视和监听同时实时地记录场景情况 的变化以便事后查证。
主要指标：
工作电压 DC6-24V 消耗电流 4mA-6mA 频率范围 100-10000HZ 频率响应 2.5dB 输出阻抗 600欧姆左右 灵 敏 度： ≥0.2V/AUPAR
一、视频安防监控系统基本组成 二、前端采集设备介绍 三、信号传输介绍 四、终端设备介绍 五、存储设备介绍 六、数字视频介绍 七、视频安防监控系统设计原则 八、视频监控系统的控制与设计
控制方式只要分下三种： 矩阵型控制系统 DVR型控制系统 网络型控制系统
矩阵型控制方式
DVR型控制方式
网络型控制方式
回顾总结
1. 监控系统由哪几大部分组成，说明各自的功能。 2．简要说明摄像机的分类。 3．光纤视频传输系统的环节有哪几个？ 4．简述视频传输的方式。 5．简述监控系统的控制方式。 6．试比较无线视频监控与有线视频监控的异同点。
信号传输介绍 双绞线传输系统
信号传输介绍 同轴电缆传输
BNC视频头
地面视频采集系统在道路交通安全管理中的应用
地面视频采集系统在道路交通安全管理中的应用地面视频采集系统是一种重要的技术工具，能够广泛应用于道路交通安全管理中。
该系统利用摄像机、图像处理技术以及数据存储与分析系统，对道路交通情况进行实时采集、监控和分析，从而提供有效的交通管理手段。
本文将探讨地面视频采集系统在道路交通安全管理中的应用，并分析其带来的效益与挑战。
首先，地面视频采集系统在道路交通安全管理中的应用可大大提升交通监控和控制的效率。
传统的交通监控主要依靠人工巡逻和监控站点，效率低下且容易受限于人为因素。
然而，地面视频采集系统可以实时、全天候地监控道路交通情况，并自动检测交通违法行为、事故等异常情况，对违法行为进行录像和采集证据。
这样，交通管理部门可以更加迅速地对交通违法行为进行处罚，并有效提高道路交通的安全性。
其次，地面视频采集系统还可以辅助交通规划与设计。
通过分析交通摄像头所采集到的交通数据，可以获得道路通行流量、交通状况等信息，为交通规划与设计提供科学依据。
交通管理部门可以根据采集到的数据调整道路布局、交通信号灯设置等，优化道路资源配置，提高交通的流畅性和效率。
此外，地面视频采集系统还可以用于交通事故调查与处理。
交通事故经常发生，尤其是交通违法行为引发的事故。
地面视频采集系统可以提供事故发生时的实时画面，帮助交通管理部门更准确地判断责任，并进行及时的处理。
同时，采集系统还可以存储大量的交通数据，有助于事故原因的分析和事故预防。
然而，地面视频采集系统在应用中也面临一些挑战。
首先是隐私问题。
由于视频采集系统需要对道路上的行人和车辆进行监控，涉及到隐私权的问题。
交通管理部门需要明确监控范围与权限，并严格遵守相关法律法规，保护个人隐私。
其次是数据处理和存储的挑战。
地面视频采集系统会产生大量的视频数据，这些数据需要大量的存储空间，并且需要进行实时分析和处理。
交通管理部门需要保证数据的安全性和可靠性，并善于利用大数据分析技术，将海量数据转化为有用的信息。
基于达芬奇技术的视频采集系统设计-第1章
基于达芬奇技术的视频采集系统设计近年来，随着建筑工地安全事故的频发，建筑工地安全监控管理越来越受到人们的重视。
建筑工地由于地形复杂、疏于人员管理、环境更迭快等原因，存在很多安全隐患，所以需要在建筑工地中安装视频监控设备进行安全管理监控，以防止事故的发生。
但是，现在市面上的视频监控系统普遍由一个摄像头搭配一套视频监控设备组成，而建筑工地往往需要安装很多视频监控设备，成本代价会很高。
本文为节约建筑工地成本，设计了多个摄像头搭配一套视频监控设备的多路视频监控系统。
论文根据建筑工地对视频监控系统的需求，在研究视频监控系统结构和功能的基础上，对几种视频采集方案进行对比，设计基于TMS320DM6437+TVP5158的多路视频采集系统。
具体工作主要有四部分。
首先，分析建筑工地视频监控系统的应用需求，设计系统的总体方案，并对方案进行分析。
其次，对视频监控系统硬件进行设计，硬件设计主要包括核心板模块、电源模块、时钟模块、以太网模块以及视频采集模块，给出设计方案和部分原理图。
再次，对视频监控系统软件进行设计，基于德州仪器(Texas Instruments, TI)公司提供的DSP/BIOS操作系统进行视频采集、视频编码和网络传输的设计，其中，视频采集部分包括视频前端驱动以及视频解码器驱动的设计；视频编码部分采用达芬奇平台提供的编解码引擎(Codec Engine)算法库对视频进行编码压缩；网络传输部分利用网络开发工具包设计视频的网络传输。
最后，搭建测试环境，对系统方案进行测试验证，主要包括系统硬件平台测试、系统功能以及性能测试。
测试结果表明：基于达芬奇技术的视频采集系统能够正常采集视频并在计算机上显示，性能整体达到设计之初提出的应用需求。
关键词：建筑工地，DM6437，多路采集，DSP/BIOSI第1章绪论1.1 课题研究背景与意义近年来，我国正处于经济高速发展的重要时期，建筑市场规模越来越大，但是存在很多因素使得安全管理越来越难，比如工作流程复杂、人员流动大、工作环境差、工程质量要求高等，这对建筑安全造成了严峻的挑战[1]。
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数字图象处理技术在电子通信与信息处理领域得到了广泛的应用，设计一种功能灵活、使用方便、便于嵌入到监控系统中的视频信号采集电路具有重要的实用意义。
在研究基于DSP的视频监控系统时，考虑到高速实时处理及实用化两方面的具体要求，需要开发一种具有高速、高集成度等特点的视频图象信号采集监控系统，为此监控系统采用专用视频解码芯片和复杂可编程逻辑器件(CPLD)构成前端图象采集部分。
设计上采用专用视频解码芯片，以CPLD器件作为控制单元和外围接口，以FIFO为缓存结构，能够有效地实现视频信号的采集与读取的高速并行，具有整体电路简单、可靠性高、集成度高、接口方便等优点，无需更改硬件电路，就可以应用于各种视频信号处理监控系统中。
使得原来非常复杂的电路设计得到了极大的简化，并且使原来纯硬件的设计，变成软件和硬件的混合设计，使整个监控系统的设计增加柔韧性。
1 监控系统硬件平台结构
监控系统平台硬件结构如图1所示。
整个监控系统分为两部分，分别是图象采集监控系统和基于DSP主监控系统。
前者是一个基于SAA7110A/SAA7110视频解码芯片，由复杂可编程逻辑芯片CPLD实现精确采样的高速视频采集监控系统；后者是通用数字信号处理监控系统，它主要包括：64K WORD程序存储器、64K WORD数据存储器、DSP、时钟产生电路、串行接口及相应的电平转换电路等。
监控系统的工作流程是，首先由图象采集监控系统按QCIF格式精确采集指定区域的视频图象数据，暂存于帧存储器FIFO中；由DSP将暂存于FIFO中的数据读入DSP的数据存储器中，与原先的几帧图象数据一起进行基于H.263的视频数据压缩；然后由DSP将压缩后的视频数据平滑地从串行接口输出，由普通MODEM或ADSL MODEM传送到远端的监控中心，监控中心的PC机收到数据后进行相应的解码，并将还原后的视频图象进行显示或进行基于WEB的广播。
2 视频信号采集监控系统
2.1 视频信号采集监控系统的基本特性
一般的视频信号采集监控系统一般由视频信号经箝位放大、同步信号分离、亮度/色度信号分离和A/D变换等部分组成，采样数据按照一定的时序和总线要求，输出到数据总线上，从而完成视频信号的解码，图中的存储器作为帧采样缓冲存储器，可以适应不同总线、输出格式和时序要求的总线接口。
视频信号采集监控系统是高速数据采集监控系统的一个特例。
过去的视频信号采集监控系统采用小规模数字和模拟器件，来实现高速运算放大、同步信号分离、亮度/色度信号分离、高速A/D变换、锁相环、时序逻辑控制等电路的功能。
但由于监控系统的采样频率和工作时钟高达数十兆赫兹，且器件集成度低，布线复杂，级间和器件间耦合干扰大，因此开发和调试都十分困难；另一方面，为达到精确采样的目的，采样时钟需要和输人的视频信号构成同步关系，因而，利用分离出来的同步信号和监控系统采样时钟进行锁相，产生精确同步的采样时钟，成为设计和调试过程中的另一个难点。
同时，通过实现亮度、色度、对比度、视频前级放大增益的可编程控制，达到视频信号采集的智能化，又是以往监控系统难以完成的。
关于这一点，在监控系统初期开发过程中已有深切体会[1]。
基于以上考虑，本监控系统采用了SAA7110A作为视频监控系统的输入前端视频采样处理器。
2.2 视频图象采集监控系统设计
SAA7110/SAA7110A是高集成度、功能完善的大规模视频解码集成电路[2]。
它采用PLCC68封装，内部集成了视频信号采样所需的2个8bit模/数转换器，时钟产生电路和亮度、对比度、饱和度控制等外围电路，用它来替代原来的分立电路，极大地减小监控系统设计的工作量，并通过内置的大量功能电路和控制寄存器来实现功能的灵活配置。
SAA7110/SAA7110A可应用的范围包括桌面视频、多媒体、数字电视机、图象处理、可视电话、视频图象采集监控系统等领域。
SAA7110/SAA7110A的控制总线接口为I2C总线。
SAA7110/SAA7110A作为I2C总线的从器件，根据SA管脚的电平，器件的读写地址可以分别设置为9CH/9DH(W/R，SA=0)或9DH／9FH(W/R，SA=1)。
其内部共计47个寄存器，分别控制解码器(00H～19H)和视频接口(20H～34H)。
通过I2C总线读、写片内的上述寄存器，可以完成输入通道选择、电平箝位和增益控制、亮度、色度和饱和度控制等功能。
但是，有一个问题必须解决，那就是DSP芯片没有内置I2C总线接口，为此，本监控系统提出并采用了对DSP芯片的两个可编程I/O引脚进行软件仿真来实现I2C总线控制的方法。
由于受C2000程序存储空间最大仅有64KB的限制，为了减小I2C总线控制仿真软件的规模，仿真软件全部用汇编语言完成，因而给本监控系统的设计带来了相当的难度和工作量。