[发明专利]一种RF无源视频监控系统及监控方法

权利要求书

1.一种RF无源视频监控系统，其特征在于，该系统包括能量收集模块、数据捕获模块和数据处理模块；

所述的能量收集模块包括射频信号发射器、射频信号接收器和超级电容器；所述射频信号接收器包括接收天线、阻抗匹配网络和AC-DC转换器；其中，接收天线接收射频信号发射器发出的无线电波并产生交流信号，阻抗匹配网络进行阻抗匹配，AC-DC转换器将接收天线上产生的交流信号通过整流、滤波、稳压操作转换为直流电；所述超级电容器将直流电存入其中，为整个系统供电；

所述的数据捕获模块包括图像数据收集模块和数据存储与传输模块；其中，图像数据收集模块通过摄像头传感器捕获图像数据；数据存储与传输模块包括微处理器和WIFI模块，摄像头传感器的FIFO存储器与微处理器的IO接口进行串口通信，进行数据交互，将摄像头传感器收集的图像数据暂存至微处理器的铁电存储器FRAM中，并从微处理器传至WIFI模块，在整个系统电量充足时，WIFI模块完成图像数据向同一局域网下的主机端的传输，完成整个图像数据的捕获过程；所述图像数据的图像格式为QCIF格式，采用YUV颜色编码；

所述的数据处理模块包括图像数据转化和客户端显示；图像数据转化通过主机端将收集到的二进制图像数据流进行转换，以BMP图片的形式存储在本地；客户端显示通过客户端程序向使用者展示本地存储的监控图像画面。

2.如权利要求1所述的一种RF无源视频监控系统的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：配置系统所需的硬件设备，包括摄像头传感器、微处理器、WIFI模块和主机端；

其中，配置摄像头传感器具体为：初始化摄像头传感器的寄存器信息，设置监控区域；配置微处理器具体为：初始化微处理器的看门狗、时钟及引脚配置；配置WIFI模块和主机端具体为：进行网络连接的初始化，通过发送AT指令设置传输模式为透传，同时配置网络使主机端和WIFI模块处在同一局域网下，之后与主机端设置好的端口建立TCP连接；

步骤二：能量收集模块启动，通过无线射频信号获取能量，为系统充电；具体步骤如下：

(1)射频信号发射器发射信号；

(2)射频信号接收器接收射频信号发射器发射的信号，并通过AC-DC转换器将其转化为直流电；

(3)所述直流电存入超级电容器中，实现对系统充电；

步骤三：系统判断超级电容器内的能量是否足够供应系统完成一次成像任务；若系统没有足够的能量，则进入低功耗等待模式，并重复步骤二的能量收集过程；若系统拥有稳定的能量，则退出低功耗模式，执行后续传感任务；

所述传感任务的具体步骤如下：

摄像头传感器作为数据捕获模块的第一工作设备，在电量充足的情况下，不断接收微处理器发送过来的时钟信号来周期性地拍摄采集空间下的图像信息；捕捉到的图像数据被转化为二进制图像数据，传送至铁电存储器FRAM中；微处理器读取铁电存储器FRAM中保存的图像数据信息，通过UART串口通信，从UART传至WIFI模块；WIFI模块进行图像数据的透传，上传至同一局域下的主机端；

步骤四：主机端通过客户端程序开启网络调试助手工具，打开相应端口等待WIFI模块通过TCP连接；同时配置网络调试助手，设置接收并转向至文件模式，将接收到的二进制图像数据以txt文件形式进行存储，便于之后的数据处理操作；随后WIFI模块通过无线传输将二进制图像数据流写入对应文件中；

步骤五：主机端将QCIF图像格式的txt文件，转化为RGB图像格式的BMP文件保存在主机端；

步骤六：主机端完成图像信息的转化和信息存储之后，系统开始后创建新线程循环检测txt文件的大小，若文件中包含一组完整的图像信息，则执行步骤五中的图像转换方法，生成并保存BMP图像文件至目标文件夹等待展示；系统使用者通过点击客户端相应按钮从而可以显示相应的监控画面，同时通过列表显示已捕获的图像信息，方便回看查阅。

3.根据权利要求2所述的监控方法，其特征在于，所述步骤五的具体转化步骤如下：

(1)首先读取出二进制图像文件中的每个像素点的Y、U、V分量，并使用三个单独的数组存储存，用于下一步的转换操作；所述Y、V、U为YUV图片格式的三个特征值，Y为灰阶值，U和V为色度；

(2)对图像数据进行YUV422转RGB565的转换；具体过程如下：

首先对图像数据进行遍历，通过两层循环嵌套，循环次数分别是像素点的行数和列数的二分之一，在循环体内一次遍历两个像素点，处理四字节数据，即每更新两次Y，更新一次U和V；转换公式为：

R＝Y+1.402*(V-128)

G＝Y-0.34414*(U-128)-0.71414*(V-128)

B＝Y+1.772*(U-128)

其中，R、G、B分别为RGB图片格式的红、绿、蓝三个通道值；

(3)随后对RGB数值进行边界判断和处理，保证R、G、B的取值都在0和255之间；若超过边界则取为边界值，得到最终的数据，将最终的数据分别存入r、g、b三个数组中，合并r、g、b三个分量得到最终的RGB格式数据；

(4)将RGB格式数据转化为BMP格式文件保存；具体步骤如下：

a.加入提供文件大小、格式信息的文件头；

b.加入表示图像尺寸、位平面数、颜色索引信息的位图信息图；

c.加入转化得到的RGB图像信息字符串；

d.形成BMP格式文件保存。