CN102811334A - 一种球型摄像机中高清视频信号传输系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种球型摄像机中高清视频信号传输系统，该系统包含的视频信号处理模块将镜头采集获得的模拟分量视频采样信号转换为模拟分量视频信号，输出该模拟分量视频信号至导电滑环；导电滑环将模拟分量视频信号传输至视频信号转换模块；视频信号转换模块将该模拟分量视频信号转换为模拟分量视频采样信号，将模拟分量视频采样信号转换为高清串行视频信号，并输出至高清串行视频接口。本发明还提供了一种球型摄像机中高清视频信号传输方法。采用本发明的系统及方法，能够在降低电磁辐射干扰的同时，保证传输的信号的完整性。

Description

一种球型摄像机中高清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，特别涉及一种球型摄像机中高清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），该接口符合广播级的高清数字输入和输出标准，可被用以传送无压缩的数字视频信号；HD（High Definition）表示高清信号，HD-SDI满足美国电影电视工程师协会（SMPTE）制定的SMPTE292M标准，支持在1.485Gb/s的信号速率下进行传输，该SMPTE292M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。

球型摄像机凭借高速旋转、大倍数变焦、监控范围广及操作方便等优势，正在逐步地扩大应用范围。由于球型摄像机需要水平方向360°自由旋转，垂直方向90°或180°翻转，为了保证球型摄像机旋转时的电气连接的可靠性，球型摄像机通常采用一种导电滑环进行信号转接。

图1为现有的球型摄像机中HD-SDI视频信号传输系统的结构示意图。现结合图1，对现有的球型摄像机中HD-SDI视频信号传输系统的结构进行说明，具体如下：

现有的球型摄像机HD-SDI视频信号传输系统包含：高清摄像头10、现场可编程门阵列（Field－Programmable GateArray，FPGA）11、导电滑环12、高清串行视频信号（HD-SDI）驱动芯片13及HD-SDI接口14。其中，FPGA11对采集高清摄像头10机芯输出的16bit的模拟分量视频采样（YCbCr）信号格式的原始图像数据，经缓存后按SMPTE标准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的低压差分信号（Low-Voltage Differential Signaling，LVDS）数据及1bit的LVDS时钟信号，并输出至导电滑环12；HD-SDI驱动芯片13接收导电滑环12上5bit的LVDS数据及1bit的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14。

现有的球型摄像机HD-SDI视频信号传输系统中采用了LVDS方式传输信号，解决了导电滑环在进行信号传输的过程中容易产生信号完整性的问题，但是，现有的球型摄像机HD-SDI视频信号传输系统中仍然采用的是高频导电滑环，这样仍然存在电磁辐射干扰（EMI）的问题，换句话说，现有的球型摄像机HD-SDI视频信号传输系统不能同时解决EMI问题及导电滑环的阻抗对信号完整性的影响的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种球型摄像机中高清视频信号传输系统，该系统能够在降低电磁辐射干扰的同时，保证传输的信号的完整性。

本发明的目的在于提供一种球型摄像机中高清视频信号传输方法，该方法能够在降低电磁辐射干扰的同时，保证传输的信号的完整性。

一种球型摄像机中高清视频信号传输系统，该系统包含：

视频信号处理模块，将镜头采集获得的模拟分量视频采样信号转换为模拟分量视频信号，输出该模拟分量视频信号至导电滑环；

导电滑环，将模拟分量视频信号传输至视频信号转换模块；

视频信号转换模块，将该模拟分量视频信号转换为模拟分量视频采样信号，将模拟分量视频采样信号转换为高清串行视频信号，并输出至高清串行视频接口。

上述系统中，所述视频信号处理模块包含：

图像获取芯片，将前端设备采集到的视频数据转换为模拟分量视频采样信号，并输出至数模转换芯片；

数模转换芯片，将模拟分量视频采样信号转换为模拟分量视频信号，并输出至所述导电滑环。

上述系统中，所述视频信号转换模块包含：

模数转换芯片，利用模数转换，将导电滑环中传输的模拟分量视频信号转换为模拟分量视频采样信号，并输出至串行视频信号转换单元；

串行视频信号转换单元，将模拟分量视频采样信号转换为高清串行视频信号，并输出至高清串行视频接口。

上述系统中，所述串行视频信号转换单元包含：

现场可编辑门阵列芯片，将接收到的模拟分量视频采样信号缓存后按美国电影及电视工程师协会SMPTE标准格式获得标准数据流，将标准数据流进行加扰和编码，转换为低压差分信号后输出至高清串行视频驱动芯片；

高清串行视频驱动芯片，将接收到的低压差分信号转换为高清串行视频信号，并输出至高清串行视频接口。

上述系统中，所述导电滑环为低频导电滑环。

一种球型摄像机中高清视频信号传输方法，该方法包括：

A、将采集获得的模拟分量视频采样信号转换为模拟分量视频信号；

B、利用导电滑环传输模拟分量视频信号；

C、将模拟分量视频信号转换为模拟分量视频采样信号；

D、将模拟分量视频采样信号转换为高清串行视频信号并输出。

上述方法中，所述步骤A包括：

A1、将采集到的视频数据转换为模拟分量视频采样信号；

A2、利用数模转换，将模拟分量视频采样信号转换为模拟分量视频信号，并输出至导电滑环。

上述方法中，所述步骤C包括：利用模数转换，将导电滑环中传输的模拟分量视频采样信号转换为模拟分量视频信号。

上述方法中，所述步骤D包括：

D1、将接收到的模拟分量视频采样信号缓存后按美国电影及电视工程师协会SMPTE标准格式获得标准数据流，将标准数据流进行加扰和编码，转换为低压差分信号；

D2、将低压差分信号转换为高清串行视频信号并输出。

由上述的技术方案可见，本发明提供了一种球型摄像机中高清视频信号传输系统，系统中的视频信号处理模块利用数模转换，将采集获得的模拟分量视频采样信号转换为模拟分量视频信号，通过导电滑环输出模拟分量视频信号至视频信号转换模块，视频信号转换模块利用模数转换将模拟分量视频信号转换为模拟分量视频采样信号，再将模拟分量视频采样信号转换为高清串行视频信号，并输出至高清串行视频接口。本发明还提供了一种球型摄像机中高清视频信号传输方法。采用本发明的系统及方法，能够在降低电磁辐射干扰的同时，保证传输的信号的完整性。

附图说明

图1为现有的球型摄像机中HD-SDI视频信号传输系统的结构示意图。

图2为本发明球型摄像机中高清视频信号传输系统的结构示意图。

图3为本发明串行视频信号转换单元的结构示意图。

图4为本发明球型摄像机中高清视频信号传输方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明提供了一种球型摄像机中高清视频信号传输系统及传输方法，本发明的系统不再采用传输高频信号的高频导电滑环，而是将YCbCr信号转换为YPbPr信号后，利用低频导电滑环传输低频的模拟信号，即YPbPr信号，不仅降低了电磁辐射干扰，而且避免了导电滑环阻抗不可控导致的信号链路阻抗不连续及信号传输的不完整；另外，采用低频导电滑环还进一步降低了系统的成本。

图2为本发明球型摄像机中高清视频信号传输系统的结构示意图。现结合图2，对本发明球型摄像机中高清视频信号传输系统的结构进行说明，具体如下：

本发明的球型摄像机中高清视频信号传输系统包含：视频信号处理模块20、导电滑环21及视频信号转换模块22。其中，视频信号处理模块20可连接用以采集高清图像的前端设备，比如高清摄像头或高清机芯；视频信号转换模块22可连接后端的HD-SDI接口。

视频信号处理模块20将采集获得的模拟分量视频采样（YCbCr）信号转换为模拟分量视频（YPbPr）信号，输出YPbPr信号至导电滑环21。其中，YCbCr信号可采用SMPTE 274M标准或国际电信联盟组织（ITU）的ITU BT.709标准；YPbPr信号可采用美国电子工业协会（EIA）的EIA-770.3标准或SJ/T 1133-2006标准。

导电滑环21将YPbPr信号传输至视频信号转换模块22。为了进一步降低系统成本，本发明的导电滑环21可不采用现有的高频导电滑环，而采用传输低频信号的导电滑环，比如带宽满足0至60MHz的低频导电滑环，换句话说，本发明的导电滑环可为低频导电滑环，低频导电滑环的带宽要求为0至60MHz。

视频信号转换模块22将YPbPr信号转换为HD-SDI信号并输出至HD-SDI接口。具体地，视频信号转换模块22利用模数转换将YPbPr信号转换为YCbCr信号，将YCbCr信号转换为HD-SDI信号，并输出至HD-SDI接口。

其中，本发明的视频信号处理模块20包含：图像获取芯片201及数模转换芯片202；图像获取芯片201连接前端设备；数模转换芯片202连接图像获取芯片201及导电滑环21。

图像获取芯片201将前端设备采集到的视频数据转换为YCbCr信号，并输出至数模转换芯片202。其中，图像获取芯片201可与前端设备集成在一起，形成一体化机芯，完成图像的采集及YCbCr信号的输出。

数模转换芯片202将YCbCr信号转换为YPbPr信号，并输出至导电滑环21。其中，本发明的数模转换芯片202可采用美国模拟器件（Analog Device Inc.，ADI）公司的ADV739X系列芯片，或现有的能够将数字的YCbCr信号转换为模拟的YPbPr信号的芯片。

其中，本发明的视频信号转换模块22包含：模数转换芯片221及串行视频信号转换单元222；模数转换芯片221连接导电滑环21，串行视频信号转换单元222连接模数转换芯片221及HD-SDI接口。

模数转换芯片221利用模数转换，将低频导电滑环21中传输的YPbPr信号转换为YCbCr信号，输出YCbCr信号至串行视频信号转换单元222。其中，模数转换芯片222可采用TI（Texas Instruments）公司的TVP7002芯片，或者采用现有的能够将模拟的YPbPr信号转换为数字的YCbCr信号的转换芯片。

串行视频信号转换单元222将YCbCr信号转换为HD-SDI信号，并输出至HD-SDI接口。其中，HD-SDI信号可采用SMPTE 292M标准或SMPTE 296M标准；SMPTE 292M标准为对应高清1080P的标准，SMPTE 296M标准为对应高清720P的标准；串行视频信号转换单元222可采用加拿大Gennum半导体公司的GV7600芯片，或者现有的将YCbCr信号转换为HD-SDI信号的芯片。

图3为本发明串行视频信号转换单元的结构示意图。现结合图3，对本发明串行视频信号转换单元的结构进行说明，具体如下：

本发明的串行视频信号转换单元222包含：FPGA芯片2221及HD-SDI驱动芯片2222。其中，FPGA芯片2221连接模数转换芯片221；HD-SDI驱动芯片2222连接FPGA芯片2221及HD-SDI接口。

FPGA芯片2221将接收到的YCbCr信号缓存后，按SMPTE标准格式获得标准数据流，将标准数据流进行加扰和编码，转换为LVDS后输出至HD-SDI驱动芯片2222。其中，FPGA芯片2221在获得标准数据流后，可采用现有的Trs crc插入、smpte352插入、edh插入、Scramble加扰和编码处理，再利用串行发送器将TTL信号转换为LVDS，输出LVDS至HD-SDI驱动芯片2222。

HD-SDI驱动芯片2222将接收到的LVDS转换为HD-SDI信号，并输出至HD-SDI接口。其中，HD-SDI驱动芯片可采用现有的能够将LVDS信号还原为TTL数据、且将TTL数据进行单路串行化后获得HD-SDI信号的芯片。

图4为本发明球型摄像机中高清视频信号传输方法的流程图。现结合图4，对本发明球型摄像机中高清视频信号传输方法进行说明，具体如下：

步骤301：将采集获得的YCbCr信号转换为YPbPr信号；

该步骤包括：步骤3011，将采集到的视频数据转换为YCbCr信号；步骤3012，利用数模转换，将YCbCr信号转换为YPbPr信号，并输出至导电滑环。

其中，YCbCr信号可采用SMPTE 274M标准或ITU BT.709标准，YPbPr信号可采用EIA-770.3标准或SJ/T 1133-2006标准，在此不再对上述标准的格式进行赘述。

步骤302：利用导电滑环传输YPbPr信号；

该步骤中利用非高频导电滑环传输YPbPr信号，不再采用现有的高频导电环传输YCbCr信号、HD-SDI信号或LVDS。

步骤303：将YPbPr信号转换为YCbCr信号；

该步骤具体为：利用模数转换，将导电滑环中传输的YPbPr信号转换为YCbCr信号。

步骤304：将YCbCr信号转换为HD-SDI信号并输出；

该步骤可利用现有的转换芯片，直接将YCbCr信号转换为HD-SDI信号并输出，或者将YCbCr信号转换为LVDS，再将LVDS转换为HD-SDI信号。

其中，将YCbCr信号转换为LVDS信号，再将LVDS信号转换为HD-SDI信号包括：步骤3041，将接收到的YCbCr信号缓存后按SMPTE标准格式获得标准数据流；步骤3042，将标准数据流进行加扰和编码，转换为LVDS；步骤3043，将LVDS转换为HD-SDI信号，并输出至HD-SDI接口。

本发明的上述较佳是示例中，导电滑环中传输的不是高频的YCbCr信号，也不是LVDS，而是YPbPr信号，这样可以大大降低电磁辐射干扰；导电滑环中不再传输HD-SDI信号，避免了导电滑环阻抗不可控导致整个信号链路阻抗不连续，进而避免了由阻抗不连续引起的信号的反射，提高了视频信号的传输距离及图像质量；本发明的导电滑环不再采用高频导电滑环，只需要低频导电滑环即可，大大降低了系统的成本；本发明仅采用了数模转换芯片及模数转换芯片，就实现了在低频导电滑环中传输非高频信号及非LVDS信号，不仅简化了系统的结构，而且降低了系统的成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种球型摄像机中高清视频信号传输系统，其特征在于，该系统包含：

视频信号处理模块，将镜头采集获得的模拟分量视频采样信号转换为模拟分量视频信号，输出该模拟分量视频信号至导电滑环；

导电滑环，将模拟分量视频信号传输至视频信号转换模块；

视频信号转换模块，将该模拟分量视频信号转换为模拟分量视频采样信号，将模拟分量视频采样信号转换为高清串行视频信号，并输出至高清串行视频接口。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述视频信号处理模块包含：

图像获取芯片，将前端设备采集到的视频数据转换为模拟分量视频采样信号，并输出至数模转换芯片；

数模转换芯片，将模拟分量视频采样信号转换为模拟分量视频信号，并输出至所述导电滑环。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述视频信号转换模块包含：

模数转换芯片，利用模数转换，将导电滑环中传输的模拟分量视频信号转换为模拟分量视频采样信号，并输出至串行视频信号转换单元；

串行视频信号转换单元，将模拟分量视频采样信号转换为高清串行视频信号，并输出至高清串行视频接口。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述串行视频信号转换单元包含：

现场可编辑门阵列芯片，将接收到的模拟分量视频采样信号缓存后按美国电影及电视工程师协会SMPTE标准格式获得标准数据流，将标准数据流进行加扰和编码，转换为低压差分信号后输出至高清串行视频驱动芯片；

高清串行视频驱动芯片，将接收到的低压差分信号转换为高清串行视频信号，并输出至高清串行视频接口。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述导电滑环为低频导电滑环。

6.一种球型摄像机中高清视频信号传输方法，其特征在于，该方法包括：

A、将采集获得的模拟分量视频采样信号转换为模拟分量视频信号；

B、利用导电滑环传输模拟分量视频信号；

C、将模拟分量视频信号转换为模拟分量视频采样信号；

D、将模拟分量视频采样信号转换为高清串行视频信号并输出。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括：

A1、将采集到的视频数据转换为模拟分量视频采样信号；

A2、利用数模转换，将模拟分量视频采样信号转换为模拟分量视频信号，并输出至导电滑环。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：利用模数转换，将导电滑环中传输的模拟分量视频采样信号转换为模拟分量视频信号。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤D包括：

D1、将接收到的模拟分量视频采样信号缓存后按美国电影及电视工程师协会SMPTE标准格式获得标准数据流，将标准数据流进行加扰和编码，转换为低压差分信号；

D2、将低压差分信号转换为高清串行视频信号并输出。

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