CN101188748A

CN101188748A - 基于ip网络的视频采集输入和显示输出的方法及应用

Info

Publication number: CN101188748A
Application number: CNA2007101799628A
Authority: CN
Inventors: 王生安; 冯家邦; 魏清
Original assignee: HUAWEIXUN TELECOM TECH Co Ltd BEIJING
Current assignee: HUAWEIXUN TELECOM TECH Co Ltd BEIJING
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2008-05-28

Abstract

基于IP网络的视频采集输入和显示输出的方法，其特征在于包括：通过具有IP网络接口的采集输入单元将视频数据打成IP数据包，使得所述IP数据包能够通过IP网络从采集输入单元传输到接收端；通过具有IP网络接口的视频处理主机将视频数据打成IP数据包，使得所述IP数据包能够通过IP网络传输到显示输出单元并由显示输出单元处理后输出到显示设备。该方法应用在视频通信及视频传输系统中，使视频通信系统部署更加方便，可靠。另外，该方法具有普遍的使用性，用户成本相对较低。

Description

基于IP网络的视频采集输入和显示输出的方法及应用

技术领域

本发明涉及视频图像技术领域，特别是一种基于IP网络的视频采集输入和显示输出的方法及应用，该方法旨在于使用一个基于IP网络的视频采集输入单元和显示输出单元，通过使用IP网络作为传输通道实现视频图像的采集输入和显示输出。

背景技术

目前利用计算机进行视频信号采集大多是通过在计算机中插入专业视频采集卡的方式、或是通过USB和1394等接口获取到图像信号。显示输出大多要依靠计算机显卡来输出。这些方式的采集输入和显示输出分别存在图像质量差，兼容性差和部署不灵活等问题。随着IP网络技术的普及，市场上千兆网络设备已经得到广泛应用，千兆网络的高速传输速率为完全基于IP网络的视频采集、传输和显示提供了新的方法。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，实现一种基于IP网络的视频采集输入和显示输出的方法及应用。所述方法中，采集输入单元将各种标准格式的视频信号转换为基于IP包的数字视频码流，通过IP网络传送到视频处理主机或显示输出单元；显示输出单元将由视频处理主机或采集输入单元传送来的基于IP包的数字视频码流转换为各种标准格式的视频信号输出。标准格式的视频信号包括模拟视频信号和数字视频信号。所述应用是指基于IP网络的视频采集输入和显示输出的方法在视频通信系统中的应用。

本发明总的技术构思为，基于标准的数字或模拟视频输入接口、视频输出接口和IP网络，利用视频源设备和显示设备，通过具有IP网络接口的采集输入单元和显示输出单元将视频信号打成IP数据包，从而实现视频信号的采集和显示。

本发明的技术方案如下：

基于IP网络的视频采集输入和显示输出的方法，其特征在于包括：通过具有IP网络接口的采集输入单元将视频数据打成IP数据包，使得所述IP数据包能够通过IP网络从采集输入单元传输到接收端；通过具有IP网络接口的视频处理主机将视频数据打成IP数据包，使得所述IP数据包能够通过IP网络传输到显示输出单元并由显示输出单元处理后输出到显示设备。

所述IP网络包括有线IP网络和/或无线IP网络，所述网络的传输速率为千兆网络，或百兆网络。

所述采集输入单元的工作流程包括以下步骤：步骤1，通过标准视频输入接口对视频源进行采集，获得视频数据；如果所述视频数据是数字视频数据，则转入步骤3；步骤2，对于模拟视频数据，则进行预处理和A/D转换，以获得数字视频数据；步骤3，将采集到的或转换过的数字视频数据分成若干IP数据包，直接通过IP网络发送给接收端。

所述接收端通过IP网络接收若干IP数据包的视频流，并进行组包处理，以得到完整视频数据包，并对视频数据进行后期处理。

所述显示输出单元的工作流程包括以下步骤：步骤A，通过IP网络接口接收数字视频数据的IP数据包；步骤B，将IP数据包进行组包和后期处理，以得到完整的视频数据；步骤C，将完整的视频数据传输到数字显示接口，或者经过D/A转换后传输到模拟显示接口。

所述显示接口通过时钟器定时后通过显示设备显示视频画面。

所述模拟视频接口和数字视频接口可接入、输出各种分辨率的视频信号，包括720×576(PAL)或720×480(NTSC)或1440×1080i或1920×1080i或1280×720P或1920×1080P或其他格式的图像分辨率。

所述采集单元可是带有标准视频采集功能的PC机或者专用的视频设备。

所述输出单元可是带有标准视频输出功能的PC机或者专用的视频设备。

所述后期处理包括对视频数据的组帧、后期缩放等，并通过高精度定时器，定时输出符合标准的视频流，从而能够在显示设备显示输出。

基于IP网络的视频采集输入和显示输出的方法在视频通信系统中的应用，所述视频通信是双向的，包括将本地的视频信号传输到远端的过程和接收视频信号的过程，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，视频信号的采集，通过采集输入单元获得标准的视频信号，视频信号包括模拟视频信号和数字视频信号；

步骤2，对模拟视频信号，通过标准的模拟视频接口获得视频信号，然后进行预处理及A/D转换，从而获得数字视频数据；对数字视频信号，通过标准的数字视频接口获得数字视频数据。

步骤3，将数字视频数据进行分包处理，通过内部千兆IP网络发送到视频通信处理单元。

步骤4，负责编解码和传输的视频通信处理单元通过千兆IP网络接收到采集输入单元传送来的数字视频码流；

步骤5，视频通信处理单元将接收到的数字视频码流进行组包处理，以得到完整数字视频数据；

步骤6，视频通信处理单元将视频数据进行压缩编码，然后将编码后的视频数据通过IP网络传输到其他通信处理单元或视频服务器；

以上是将本地的视频信号传输到远端的过程；以下是接收视频信号的过程：

步骤7，视频通信处理单元通过网络接收到远端视频单元或者视频服务器发送过来的经过压缩编码的视频数据；

步骤8，视频通信处理单元将接收到的视频信号进行解码；

步骤9，视频通信处理单元将解码后的数字视频数据进行分包，通过千兆IP网络发送给显示输出单元；

步骤10，显示输出单元接收到视频通信处理单元的数字视频数据后，进行组包处理，以得到完整数字视频数据；

步骤11，显示输出单元可以通过标准接口输出各种标准的模拟视频信号和数字视频信号。如果是模拟视频信号输出，显示输出单元要将数字视频数据进行D/A转换，将数字视频数据转成标准的模拟视频信号，从标准的模拟视频接口输出；如果是数字视频信号输出，显示输出单元要将数字视频数据转成标准的数字视频信号格式，从标准的数字视频接口输出。

本发明的技术效果如下：

1.融合视频处理及网络传输技术，使视频的采集输入和显示输出部署灵活。

2.与基于PC平台的视频通信系统结合，使基于PC平台的视频通信系统更加安装方便，使用可靠。

3.具有普遍的实用性，用户成本相对较低。

本发明的特点是：

1，采集输入：采集输入单元将各种标准格式的视频信号转换为基于IP包的数字视频码流，通过IP网络传送到视频处理主机或显示输出单元；如果输入视频信号是模拟视频信号，则将模拟视频信号经过预处理和A/D模拟数字转换，生成基于IP包的数字视频码流，通过IP网络传送到视频处理主机；如果输入视频信号是数字视频信号则直接将数字信号转换为基于IP包的数字视频码流，通过IP网络传送到视频处理主机。

2，显示输出：视频处理主机或采集输入单元将基于IP包的数字视频码流通过IP网络传送给显示输出单元，显示输出单元将基于IP包的数字视频码流转换为各种标准格式的视频信号输出。

3，标准格式的视频信号包括模拟视频信号和数字视频信号。其中包括，但不限于如下信号：CVBS、Y/C、S-Video、YPrPb、SDI、HD-SDI、HDMI、1394、USB、VGA、DVI-I、DVI-D以及各种视频分辨率，色彩分辨率，帧率等标准格式的视频信号。

附图说明

图1为本发明采集输入单元的系统方框图。

图2为本发明显示输出单元的系统方框图。

图3为本发明与视频通信系统结合的系统方框图。

具体实施方式

下面结合附图(图1-图3)对本发明进行说明。

图1为本发明采集输入单元的系统方框图。图2为本发明显示输出单元的系统方框图。如图1和图2所示：本发明通过IP网络实现视频采集输入和显示输出的方法包含采集输入单元和显示输出单元两部分：

采集输入单元：对于模拟视频信号，该方法基于标准视频输入接口采集视频数据，然后经过预处理和A/D转换，将处理后的无压缩视频信号打成IP数据包，通过IP网络传输到接收端，接收端接收到视频后再进行压缩、编码或显示等处理。对于数字视频信号，该方法基于标准数字视频输入接口采集视频数据，将采集到的数字视频信号打成IP数据包，通过IP网络传输到接收端，接收端接收到视频后再进行压缩、编码或显示等处理。

显示输出单元，该方法将无压缩的数字视频信号打成IP数据包，通过IP网络传输到输出单元，视频输出单元将接收后的数据包进行组包和后期处理，通过高精度的时钟器定时后将视频画面输出，如果输出接口是模拟接口，则要先经过D/A转换，然后再输出。

采集单元其特征在于包括以下步骤：步骤1，通过标准视频输入接口对视频源进行采集，获得视频数据；步骤2，如果是模拟视频数据，则进行预处理和A/D转换，以获得视频数据的数字信号；步骤3，将采集到的或转换过的数字视频数据分成若干包，直接通过IP网络发送给接收端；步骤4，接收端通过IP网络接收分包后的视频流，并进行组包处理，以得到完整视频数据包；步骤5，接收端对视频数据进行后期处理。

输出单元其特征在于包括以下步骤：步骤1，将处理后的无压缩的数字视频信号打成IP数据包，通过IP网络传输到视频输出设备；步骤2，视频输出设备将接收后的数据包进行组包和后期处理；步骤3如果输出接口是模拟接口，则要先经过D/A转换；步骤4，视频输出设备通过高精度的时钟器定时后将视频画面通过显示设备输出。

所述标准视频接口包括标准的模拟视频接口、数字视频接口。

所述模拟视频接口和数字视频接口可接入、输出各种分辨率的视频信号，如720×576(PAL)或720×480(NTSC)或1440×1080i或1920×1080i或1280×720P或1920×1080P或其他格式的图像分辨率。

所述IP网络包括有线IP网络或无线IP网络，包括千兆网络和百兆网络；

所述采集单元可是带有标准视频采集功能的PC机或者专用的视频设备；

所述输出单元可是带有标准视频输出功能的PC机或者专用的视频设备；

所述后期处理包括对视频数据的组帧、后期缩放等，并通过高精度定时器，定时输出符合标准的视频流，从而能够在显示设备显示输出；

所述采集单元和输出单元均具有IP网络接口。

如图1和图2所示，本发明是一种视频图像采集输入和显示输出方式的方法，其中包括一个基于IP网络的视频采集输入单元和显示输出单元，通过使用IP网络作为传输通道实现视频图像的采集输入和显示输出。

所述的采集输入单元所实现的功能，包括：

(1)视频信号的采集，通过标准的视频接口(包括模拟视频接口和数字视频接口)，获得视频数据；

(2)如果是模拟视频源，对采集到的视频数据预处理及A/D转换，以获得无压缩的数字视频数据，将数字视频数据分成若干包，通过IP网络发送出去；

(3)如果是数字视频源，将采集到数字视频数据分成若干包，通过IP网络发送出去；

(4)对模拟视频信号进行预处理，包括色彩插值、色彩校正和图像增强等；

(5)对模拟视频信号进行A/D转换，即对模拟视频信号进行抽样、化和编码，将模拟视频信号转换成数字视频数据；

所述的显示输出单元所实现的功能，包括：

(1)通过IP网络接口接收数字视频码流；

(2)将接收到的基于IP的码流数据进行处理，以得到完整视频数数据；

(3)如果通过模拟的视频接口输出，则需进行D/A转换后进行输出

(4)如果通过数字的视频接口输出，则对视频数据进行转换，以获得符合标准的数字视频数据，输出符合标准的数字视频信号。

本发明的工作原理如下：

1、启动视频源设备，通过采集输入单元的标准的视频接口(包括模拟视频接口和数字视频接口)，获得视频数据；

2、如果接入的是模拟视频源，则采集输入单元对采集到的视频数据进行预处理及A/D转换，以获得无压缩的数字视频数据，并将数字视频数据分成若干包，通过IP网络传送到视频处理主机或显示输出单元；

3、如果接入的是数字视频源，将采集到数字视频数据分成若干包，通过IP网络传送到视频处理主机或显示输出单元；

4、视频处理主机接收到采集输入单元发送的视频包，可以对视频包进行各种处理并应用于视频相关的各种应用当中，例如对视频进行压缩编码和传输实现视频的通信应用；视频处理主机也可将原始的视频流或经过解压缩后的视频流通过IP网络传输给显示输出单元；

5、显示输出单元通过IP网络接收采集输入单元或视频处理主机传输过来的视频码流，并进行组包处理，以得到完整视频数据包；

6、显示输出单元通过各种接口输出前，进行信号的转换及匹配，通过高精度定时器，从相应的接口输出；

所述视频信号的采集，可通过各种视频接口获得视频数据，其分辨率可以是：352×288(PAL)、720×576(PAL)、704×576(PAL)或720×480(NTSC)或640×480或800×600或1440×1080i或1920×1080i或1280×720P或1920×1080P或其他格式的图像；

所述的IP网络，采用千兆以太网；

所述的视频接口包括AV、S-Video、VGA、DVI-I、DVI-D、SDI、HD-SDI、HDMI、分量接口等。

所述的无压缩的YUV信号的色彩分辨率可以是4∶4∶4取样、4∶2∶2取样或4∶2∶0取样；

本方法在视频通信系统中的应用

本发明适用于在视频通信系统中，使视频通信系统部署更加方便，可靠。视频通信的整个过程包含了视频信号的采集、压缩编码、远程传送、接收、解码和显示等多个环节。本发明在视频通信系统中实现的原理及步骤为(如图3)：

到此，完成了将本地的视频信号传输到远端的过程；而视频通信是双向的，下面阐述接收视频信号的过程。

步骤8，视频通信处理单元将接收到的视频信号进行解码；

所述视频通信系统的视频分辨率包括：352×288、720×480、720×576、704×576、640×480、800×600、1440×1080、1280×720或1920×1080等。

所述采集输入单元和显示输出单元可以集成在同一台PC上或在同一台专用设备上。

所述采集输入单元和显示输出单元带有标准的IP网络接口。

所述编解码包括：JPEG、JPEG2000、MPEG-4、MPEG-2、H.263、H.264、VC-1或AVS等。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。因此，尽管本说明书参照附图对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，例如，附图1中的接收端仅标明一台的情况，但显然在实际实施中往往是多台连网；另外，采集单元和输出单元也可以集成在同一台PC机或专用设备上，实现全双工的工作。而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明专利的保护范围当中。

Claims

1.基于IP网络的视频采集输入和显示输出的方法，其特征在于包括：通过具有IP网络接口的采集输入单元将视频数据打成IP数据包，使得所述IP数据包能够通过IP网络从采集输入单元传输到接收端；通过具有IP网络接口的视频处理主机将视频数据打成IP数据包，使得所述IP数据包能够通过IP网络传输到显示输出单元并由显示输出单元处理后输出到显示设备。

2.根据权利要求1所述的基于IP网络的视频采集输入和显示输出的方法，其特征在于：所述IP网络包括有线IP网络和/或无线IP网络，所述网络的传输速率为千兆网络，或百兆网络。

3.根据权利要求1所述的基于IP网络的视频采集输入和显示输出的方法，其特征在于：所述采集输入单元的工作流程包括以下步骤：步骤1，通过标准视频输入接口对视频源进行采集，获得视频数据；如果所述视频数据是数字视频数据，则转入步骤3；步骤2，对于模拟视频数据，则进行预处理和A/D转换，以获得数字视频数据；步骤3，将采集到的或转换过的数字视频数据分成若干IP数据包，直接通过IP网络发送给接收端。

4.根据权利要求3所述的基于IP网络的视频采集输入和显示输出的方法，其特征在于：所述接收端通过IP网络接收若干IP数据包的视频流，并进行组包处理，以得到完整视频数据包，并对视频数据进行后期处理。

5.根据权利要求1所述的基于IP网络的视频采集输入和显示输出的方法，其特征在于：所述显示输出单元的工作流程包括以下步骤：步骤A，通过IP网络接口接收数字视频数据的IP数据包；步骤B，将IP数据包进行组包和后期处理，以得到完整的视频数据；步骤C，将完整的视频数据传输到数字显示接口，或者经过D/A转换后传输到模拟显示接口。

6.根据权利要求5所述的基于IP网络的视频采集输入和显示输出的方法，其特征在于：所述显示接口通过时钟器定时后通过显示设备显示视频面面。

7.根据权利要求5所述的基于IP网络的视频采集输入和显示输出的方法，其特征在于：所述模拟显示接口和数字显示接口可接入、输出各种分辨率的视频信号，包括720×576(PAL)或720×480(NTSC)或1440×1080i或1920×1080i或1280×720P或1920×1080P或其他格式的图像分辨率。

8.根据权利要求1所述的基于IP网络的视频采集输入和显示输出的方法，其特征在于：所述采集单元可是带有标准视频采集功能的PC机或者专用的视频设备；所述输出单元可是带有标准视频输出功能的PC机或者专用的视频设备。

9.根据权利要求5所述的基于IP网络的视频采集输入和显示输出的方法，其特征在于：所述后期处理包括对视频数据的组帧、后期缩放，并通过定时器，定时输出符合标准的视频流，从而能够在显示设备显示视频画面。

10.基于IP网络的视频采集输入和显示输出的方法在视频通信系统中的应用，所述视频通信是双向的，包括将本地的视频信号传输到远端的过程和接收视频信号的过程，其特征在于包括以下步骤：

步骤2，对模拟视频信号，通过标准的模拟视频接口获得视频信号，然后进行预处理及A/D转换，从而获得数字视频数据；对数字视频信号，通过标准的数字视频接口获得数字视频数据；

步骤3，将数字视频数据进行分包处理，通过内部千兆IP网络发送到视频通信处理单元；

步骤8，视频通信处理单元将接收到的视频信号进行解码；

步骤11，显示输出单元可以通过标准接口输出各种标准的模拟视频信号和数字视频信号；如果是模拟视频信号输出，显示输出单元要将数字视频数据进行D/A转换，将数字视频数据转成标准的模拟视频信号，从标准的模拟视频接口输出；如果是数字视频信号输出，显示输出单元要将数字视频数据转成标准的数字视频信号格式，从标准的数字视频接口输出。