一种广播级高速高清摄像机制造技术

本发明专利技术公开了一种广播级高速高清摄像机，包括机壳和镜头卡口，所述机壳内部设有图像传感器和电路板，镜头通过所述镜头卡口的转接环固定在机壳前部，并与图像传感器连接，所述电路板包括存储设备、FPGA数据采集板、主板和图像信号处理器，所述FPGA数据采集板采用具有PCI-E硬核的FPGA芯片，并通过SPI接口分别与图像传感器和图像信号处理器连接，所述图像传感器还通过低电压差分(LVDS)信号接收器与FPGA数据采集板上的串并转换器连接；所述主板通过PCI-E接口分别与存储设备和FPGA数据采集板连接。本发明专利技术的广播级高速高清摄像机结构简单、操作使用方便，可以实现广播级高清视频数据的高速采集、传输、存储和播放。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种广播级摄像机，尤其是一种广播级高速高清摄像机，属于摄像

技术介绍
摄像机的基本工作原理是:将光学图象信号转变为电信号，以便于采集、编辑、存储或者传输；当用户用摄像机拍摄一个物体时，外部景象与此物体上反射的光被摄像机镜头收集，通过光路系统，使其聚焦在摄像器件的受光面(例如摄像芯片的靶面)上，再通过半导体摄像器件把光的亮暗转变为大少不同的电信号，即得到所谓“视频信号”。由于感光芯片得到的光-电信号很微弱，首先要通过预放电路对电信号进行放大，再经过各种电路进行处理和调整，得到标准“视频”信号送到记录或存储等记录媒介上保留下来，或通过传播系统播放，或送到监视器上将图像显示出来。行业内通常把摄像机大致分成三类，即广播级、专业级和家用级。广播级摄像机主要应用于专业的广播电视领域，图像质量高，性能全面，具备各种专门可调的功能，但价格昂贵，体积也比较大。根据广播电视使用目的的不同，它们又可以分为以下三种:I)演播室用摄像机，这种摄像机工作于有利于摄像机工作的条件下，如照明强度、色温等适度。为了提高性能指标，通常采用尺寸较大的摄像器件。因此，它们的清晰度最高，信噪比最大，图像质量最好。当然，体积也大，价格也不是一般人能接受得了的。2)新闻采访(ENG)摄像机，由于这种摄像机的工作环境特殊，这类机器体积小，重量轻，便于携带，对非标准照明情况具有良好的适应性，在恶劣环境中(如工作温度大范围的变化)具有比较高的安全稳定性，具有调试方便、自动化程度高、操控灵活、携带方便等特点，其图像质量比演播室用摄像机稍低，价格也相对便宜些。3)现场节目制作(EFP)摄像机，EFP摄像机工作条件介于上述两种摄像机之间，性能指标也兼顾到这两个方面。它们的图像质量与演播室用摄像机相近，但体积小一些，能满足轻便型现场节目制作的需要。综上所述，现有的广播级摄像机具有尚度的专业性，优秀的图像质量和相对$父尚的价格。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对广播级摄像机超高速拍摄的需要，提供了一种广播级高速高清摄像机，该广播级高速高清摄像机结构简单、操作使用方便，可以实现广播级高清视频数据的高速采集、传输、存储和播放。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到:一种广播级高速高清摄像机，包括机壳和镜头卡口，所述机壳内部设有图像传感器和电路板，镜头通过所述镜头卡口的转接环固定在机壳前部，并与图像传感器连接，所述电路板包括存储设备、FPGA数据采集板、主板和图像信号处理器，所述FPGA数据采集板采用具有PC1-E硬核的FPGA芯片，并通过SPI接口分别与图像传感器和图像信号处理器连接，所述图像传感器还通过低电压差分信号接收器与FPGA数据采集板上的串并转换器连接；所述主板通过PC1-E接口分别与存储设备和FPGA数据采集板连接。优选的，所述FPGA数据采集板通过该板上的串并转换器扩展有外部存储器，所述外部存储器与图像信号处理器连接。优选的，所述FPGA数据采集板采用ALTERA公司的Stratix IV系列的FPGA芯片。优选的，所述机壳内部还设有传感器面板，所述传感器面板垂直设置在电路板靠近镜头的一侧，并通过螺钉固定在机壳前部内侧，所述图像传感器设置在传感器面板的正面。优选的，所述传感器面板的背面设有电源芯片、稳压电源、晶体振荡器和排线插座，所述电源芯片、稳压电源、晶体振荡器和排线插座分别与电路板连接。优选的，所述存储设备采用PC1-E接口的固态硬盘。优选的，所述固态硬盘的容量为300GB以上。优选的，所述主板采用X86架构的主板。优选的，所述图像信号处理器采用FH8510芯片。优选的，所述存储设备、FPGA数据采集板和主板设置在一箱体内。本专利技术相对于现有技术具有如下的有益效果:1、本专利技术的广播级高速高清摄像机中，FPGA数据采集板采用具有PC1-E硬核的FPGA芯片(优选采用ALTERA公司的Stratix IV系列的FPGA芯片)，可以高效地开发出稳定的PC1-E X8系统，通过串并转换器将从图像传感器接收的低电压差分信号(LVDS)接口数据转换成PC1-E接口数据，然后将转换后的数据传输给图像信号处理器，主板可以从FPGA数采板实时读取视频数据并写入到存储设备，还可输出视频数据到监视器，实现了广播级高清视频数据的高速采集、传输、存储和播放。2、本专利技术的广播级高速高清摄像机在机壳内部设置一个传感器面板，该传感器面板垂直设置在电路板靠近镜头的一侧，并通过螺钉固定在机壳前部内侧，将图像传感器设置在传感器面板的正面，将电源芯片、稳压电源、晶体振荡器和排线插座设置在传感器面板的背面，使得整个机壳的内部布局合理，在对电路板进行维护时，可以先将传感器面板拆下，从而保护传感器面板上的器件。3、本专利技术的广播级高速高清摄像机中，FPGA数据采集板可以扩展一个外部存储器，以有效增加高速数据的存储量。【附图说明】图1为本专利技术的广播级高速高清摄像机的机壳内部电路板结构原理框图。图2为本专利技术的广播级高速高清摄像机的机壳侧面示意图。图3为本专利技术的广播级高速高清摄像机的传感器面板正面示意图。图4为本专利技术的广播级高速高清摄像机的传感器面板背面示意图。图5为本专利技术的广播级高速高清摄像机的FPGA数据采集板内部处理示意图。图6为本专利技术的广播级高速高清摄像机与PC端、监视器配合的工作原理框图。 其中，1-机壳，2-镜头卡口，3-图像传感器，4-电路板，5-传感器面板，6_转接环，7-固定螺丝柱，8-存储设备，9-FPGA数据采集板，10-主板，11-图像信号处理器，12-低电压差分信号接收器，13-串并转换器，14-外部存储器，15-电源芯片，16-稳压电源，17-晶体振荡器，18-排线插座。【具体实施方式】实施例1:如图1?图5所示，本实施例的广播级高速高清摄像机包括机壳I和镜头卡口 2，所述机壳I内部设有图像传感器3和电路板4和传感器面板5，镜头通过所述镜头卡口 2的转接环6固定在机壳I前部，并与图像传感器3连接；所述电路板4通过固定螺丝柱7安装在机壳I内部，包括存储设备8、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)数据采集板9、主板10以及图像信号处理器11 ;所述存储设备8采用PC1-E接口的固态硬盘(Solid State Drives，SSD)，其容量为300GB以上，它是一块标准的PC1-E2.08X的板卡，外形尺寸为168.55*68.91*17.14mm，由于具有大量的存储空间，所以可以将图像传感器3采集的大量视频数据写入。在本实施例中，所述FPGA数据采集板9采用ALTERA公司的Stratix IV系列的FPGA芯片，优选采用中等规模的EP4SGX230型号，由于该芯片具有PC1-E(PCI Express)硬核，可以高效地开发出稳定的PC1-E X8系统。所述FPGA数据采集板9通过SPI接口(Serial Peripheral Interface，串行外设接口 )分别与图像传感器3和图像信号处理器11连接；所述图像传感器3为CMOS图像传感器，其采用N0IL2SM1300A/D芯片，还通过低电压差分信号(LVDS)接收器12与FPGA数据采集板9上的串并转换器13连接；所述图像信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种广播级高速高清摄像机，包括机壳和镜头卡口，所述机壳内部设有图像传感器和电路板，镜头通过所述镜头卡口的转接环固定在机壳前部，并与图像传感器连接，其特征在于：所述电路板包括存储设备、FPGA数据采集板、主板和图像信号处理器，所述FPGA数据采集板采用具有PCI‑E硬核的FPGA芯片，并通过SPI接口分别与图像传感器和图像信号处理器连接，所述图像传感器还通过低电压差分信号接收器与FPGA数据采集板上的串并转换器连接；所述主板通过PCI‑E接口分别与存储设备和FPGA数据采集板连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周毅，周岳，
申请(专利权)人：周毅，周岳，
类型：发明
国别省市：广东;44