CN102186073B - 高速球型摄像机中hd-sdi视频信号传输系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高速球型摄像机中HD-SDI视频信号传输系统及方法，它是在支持HD-SDI接口的高速球型摄像机中，使用FPGA采集摄像头原始数据并进行缓存、加扰和编码处理后，利用LVDS方式在导电滑环中传输高速数字视频信号，避免单端方式传输带来的反射和串扰等信号完整性问题，后端经HD-SDI驱动芯片进行串行化处理并驱动至HD-SDI接口，输出无压缩的高清数字视频信号。

Description

高速球型摄像机中HD-SDI视频信号传输系统及方法
技术领域
本发明涉及安防监控技术领域，尤其涉及一种高速球型摄像机中HD-SDI视频信号传输系统及方法。
背景技术
SDI接口，即数字串行接口（serial digital interface）是一个广播级的高清数字输入和输出标准，被用来传送无压缩的数字视频信号。HD（High Definition）表征是高清信号，HD-SDI满足SMPTE（美国电影电视工程师协会）制订的SMPTE 292M标准，支持在1.485Gb/s的信号速率条件下进行传输。该标准规定了数据格式、信道编码方式、通信电缆接口的信号规格、连接器及电缆类型与光纤接口等。
高速球型摄像机凭借高速旋转、大倍数变焦、监控范围广、操作方便等优势，正进一步扩大应用范围。目前市场上支持HD-SDI接口的普通高清摄像机已经出现，但因高速球型摄像机需要同时支持高速旋转，给对应产品的开发带来较大的难度和挑战。
HD-SDI设备因信号速率达到1.485Gb/s，如此高的信号速率，在传输过程中极易受到干扰而产生严重的信号完整性问题，影响图像质量。对于高速球型摄像机来说这更是一项挑战，因为球型摄像机设备需要水平方向360°自由旋转，垂直方向90°或180°翻转。为确保设备旋转时的电气连接可靠性，球型摄像机通常使用一种导电滑环装置进行信号转接，而导电滑环装置存在阻抗不连续性，这样就更容易产生信号完整性问题，影响高速传输的数据码流的准确性。
发明内容
    本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高速球型摄像机中HD-SDI视频信号传输系统及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高速球型摄像机中HD-SDI视频信号传输系统，它主要由高清摄像头、FPGA、导电滑环、HD-SDI驱动芯片和HD-SDI接口依次串联组成。
一种应用权利要求1所述系统的HD-SDI视频信号传输方法，它包括以下步骤：
（1）高清摄像头机芯采集16bit YCbCr格式的原始图像数据，并输出至FPGA。
（2）FPGA接收高清摄像头机芯输出的16bit YCbCr格式的原始图像数据，经缓存后按SMPTE格式定制输出标准数据流，然后经Trs_crc插入、smpte352插入、edh插入、Scramble加扰和编码处理，最终利用串行发送器将20位TTL信号转换为5bit LVDS数据和1bit LVDS时钟信号，并输出至导电滑环。
（3）HD-SDI驱动芯片接收导电滑环装置上5bit LVDS数据和1bit LVDS时钟信号，还原得到相应时钟和20位TTL数据，然后将多位数据进行单路串行化并发送至HD-SDI接口。
本发明的有益效果是，本发明通过解决视频信号在球型摄像机中的系统传输问题，能够实现无压缩的HD-SDI数字视频信号输出。
附图说明
图1是本发明的传输系统原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明高速球型摄像机中HD-SDI视频信号传输系统主要由高清摄像头、FPGA、导电滑环、HD-SDI驱动芯片和HD-SDI接口依次串联组成。
本发明在视频传输系统前端使用FPGA完成摄像头原始数据采集、编码加扰和LVDS发送；中间环节通过导电滑环装置进行传输；后端用HD-SDI驱动芯片实现LVDS接收和HD-SDI接口驱动。
对于导电滑环装置信号的传输问题，本系统是采用LVDS方式传输处理，可避免单端方式传输带来的反射和串扰等信号完整性问题。同时利用串行发送器将20位TTL数据转化为5bit LVDS数据，经导电滑环到接收器后再还原为20位TTL数据。这种转换不仅能保证良好的信号完整性，还能大幅度节省了PCB空间及连接件尺寸及数量。
LVDS（low voltage differential signaling）是一种小振幅差分信号技术，使用非常低幅度信号（大约350mV）通过一对差分PCB走线或平衡电缆传输数据。LVDS传输方式特有的低振幅及恒流源模式驱动使其具有低功耗、低误码率、低串扰和低辐射等特点，与传统的TTL/CMOS接口相比，在对信号完整性、低抖动及共模特性要求较高的系统中得到了越来越广泛的应用。
本发明的方法具体如下：
本HD-SDI视频传输方法由两部分组成，第一部分由FPGA完成高清原始图像采集、编码加扰和LVDS发送；第二部分实现LVDS接收和HD-SDI接口驱动功能；两部分中间环节使用导电滑环装置进行连接。
第一部分利用FPGA来实现的图像采集、加扰编码和LVDS发送功能。主要包括：采集高清摄像头机芯输出的16bit YCbCr格式的原始图像数据，经缓存后按SMPTE格式定制输出标准数据流，然后经Trs_crc插入、smpte352插入、edh插入、Scramble加扰和编码处理，最终利用串行发送器将20位TTL信号转换为5bit LVDS数据和1bit LVDS时钟信号，并输出至导电滑环装置。
第二部分利用HD-SDI驱动芯片接收导电滑环装置上5bit LVDS数据和1bit LVDS时钟信号，还原得到相应时钟和20位TTL数据，然后将多位数据进行单路串行化并通过内置电缆驱动器发送至HD-SDI接口。
HD-SDI驱动芯片可以采用美国国家半导体公司的LMH0040芯片，HD-SDI接口使用75欧姆BNC连接器与75欧姆同轴电缆，只要将该同轴线缆直接连接至SDI接收设备即可。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种高速球型摄像机中HD-SDI视频信号传输系统，其特征在于，它主要由高清摄像头、FPGA、导电滑环、HD-SDI驱动芯片和HD-SDI接口依次串联组成，所述的FPGA将采集到的原始图像信号转换为LVDS信号；所述的HD-SDI驱动芯片接收导电滑环装置输出的LVDS数据，将所述的LVDS数据还原得到TTL数据，再将所述的TTL数据进行单路串行化后发送至所述的HD-SDI接口。
2.一种应用权利要求1所述系统的HD-SDI视频信号传输方法，其特征在于，它包括以下步骤：
（1）高清摄像头机芯采集16bit YCbCr格式的原始图像数据，并输出至FPGA；
（2）FPGA接收高清摄像头机芯输出的16bit YCbCr格式的原始图像数据，经缓存后按SMPTE格式定制输出标准数据流，然后经Trs_crc插入、smpte352插入、edh插入、Scramble加扰和编码处理，最终利用串行发送器将20位TTL信号转换为5bit LVDS数据和1bit LVDS时钟信号，并输出至导电滑环；
（3）HD-SDI驱动芯片接收导电滑环装置上5bit LVDS数据和1bit LVDS时钟信号，还原得到相应时钟和20位TTL数据，然后将多位数据进行单路串行化并发送至HD-SDI接口。
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