CN103167314A - 一种用于检验高清数字视频信号稳定性的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于检验高清数字视频信号稳定性的装置和方法，能够用于对高清数字视频传输的稳定性进行检测。本发明通过对高清数字视频信号格式转换为预定标准格式，并分析其同步信号的高低电平持续时间，能够准确测定视频信号的传输稳定性。并且能够将事先配置的数据与实际检测的同步信号的数据进行对比，将所有异常数据传输给后端分析。能够准确的检测出数字高清视频传输的稳定性，并能快速定位异常原因。大大降低了数字高清云台等产品的传输稳定性检验复杂度，提高了检验准确率和效率。

Description

一种用于检验高清数字视频信号稳定性的装置和方法

技术领域

本发明涉及安全防范视频监控领域，特别是涉及一种用于检验高清数字视频信号稳定性的装置和方法。

背景技术

近几年来，安防业界关于高清的谈论甚嚣尘上，现如今，高清已经不仅仅是趋势，而是实实在在的来到了我们身边。尤其是在平安城市、道路监控等建设领域，使用高清监控不仅可以看清更多细节，而且视野更广阔，系统的使用成本也正在逐步降低。在一些具体场所应用中，一个需要4个普通模拟摄像机监控的场所，只需要安装一个高清摄像机就能满足该场所的整个监控需要。随着高清趋势的来临，越来越多的行业需要应用到高清监控。

参见图1，现有的高清前端监控设备中采用的摄像机(图中以日立DI-SC220为例)，多数都是输出原始数字视频流，依次通过连接电路、导电环、连接电路输入至网络压缩编码模块或串行数字视频接口转换模块。而摄像机控制信息则是由网络压缩编码模块或串行数字视频接口转换模块依次通过连接电路、导电环、连接电路输入至摄像机。

在网络压缩编码模块或串行数字视频接口转换模块中通过对高清数字视频信号进行网络压缩编码或者数字视频格式转换，经过网络(IP)或者高清源码流方式(HD-SDI)输出。随着安防需求的不断增加，高清监控前端在生产方面就暴露出一个问题，即如何对其输出的数字视频信号稳定性进行检验。对于定点的高清摄像机来说，由于结构与电路简单，因此电路方面来说，可靠性相对容易保证。而对于高清云台摄像机来说，为了解决连续无间断旋转的同时，又能保证电信号的连通，通常采用导电环来满足这一设计要求。导电环采用了接触式电信号传导的方式，达到了在保证电信号连通的同时，不阻碍机械运动的目的。但这种结构，由于电传导方式的特殊性，也导致了对传输的电信号会产生一定的阻碍和干扰。由于高清数字视频信号频率非常高，在通过导电环的过程中所带来的干扰已经不能完全忽略。另外，高清摄像机的数字视频信号接口由于无法直接与导电环连接，因此通常还要经过一个转接电路。这一系列的电器连接，都会使得最终传输的电信号的可靠性降低。在生产过程，需要将摄像机、转接电路、导电环分别进行连接，任何一个连接环节如果出现问题，都可能导致视频传输不稳定。同时，即使所有连接可靠的情况下，也不能排除包括连接线、转接电路以及导电环的质量不存在任何问题。任何一个环节出现问题，都会导致产品运行不稳定。这就需要出厂检验来保证问题产品不会出厂，避免给生产厂家带来信誉和资金方面的损失。

当前出厂检验面对的问题是，没有一种好的检验方法去确定经过导电环后的数字视频信号是否稳定可靠。专业的分析检验设备，价格非常昂贵，而且使用难度大，需要专业技术人员才能完成，因此并不适于大批量生产检验。而传统的仅仅依靠将整机安装后，通过高清数字视频输出到显示器上人工进行观察来检验，存在很多弊病：第一，检验效率低，而且容易导致检验员出现疲劳效应，出现漏检；第二，可靠性差，人眼很难发觉细微的图像不稳定，甚至很多问题无法用肉眼发现；第三，问题解决困难，即使发现了视频传输不稳定，无法确定问题出现在哪个环节，仅仅依靠更换配件来试，依然存在前面两点中提到的风险。一旦问题产品没有被及时发现而出厂，在实际应用于现场后，很容易暴露出视频传输不稳定的问题，由于很难定位产品的问题所在，多数情况下需要更换设备，大大增加了产品的维护成本。

发明内容

本发明提供了一种用于检验高清数字视频信号稳定性的装置，目的在于克服现有技术的不足。可以检验经过导电环后的数字视频信号是否稳定可靠。

高清数字视频信号，有着其固有的特点和很多标准，采用一些通用的可编程硬件(如CPLD或者FPGA等)去分析获取这些信号，并实时进行分析，就能够非常准确的确定其信号的稳定性。而且能够给出出现的问题所在，例如数据传输错误或者同步信号异常等等，设置能够给出错误率等具体信息，能够帮助检验人员快速定位问题所在，解决出现的问题。

为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案，一种用于检验高清数字视频信号稳定性的装置，包括：

信号格式转换模块，用于接收外部输入的高清数字视频信号，并将其转换为符合预定格式标准的待检测高清数字视频信号；

同步信号检测模块，用于持续检测所述的待检测高清数字视频信号中的同步信号，计算该同步信号中高电平和低电平持续时间；

外部通信模块，用于检测所述的同步信号中高电平和低电平持续时间与所述的预定格式标准是否相符，确定该待检测高清数字视频信号的稳定性，然后输出检测结果。

所述的外部通信模块还可用于将所述的预定格式标准，发送给信号格式转换模块和同步信号检测模块。以便于信号格式转换模块和同步信号检测模块按照所述的预定格式标准的特点对高清数字视频信号进行有针对性的处理。

结合现有技术问题，作为优选，所述的外部输入的高清数字视频信号是高清数字视频采集设备所输出且经过导电环传输后的高清数字视频信号。

所述的符合预定格式标准的待检测高清数字视频信号中，至少包括时钟信号、垂直同步信号和水平同步信号，即所述的同步信号包括垂直同步信号和水平同步信号，所述的同步信号检测模块针对垂直同步信号和水平同步信号分别检测其高电平和低电平的持续时间来确定待检测高清数字视频信号的稳定性。检测时对垂直同步信号和水平同步信号的高电平和低电平持续时间是分别进行检测的。

所述的同步信号检测模块，利用所述的时钟信号来计算垂直同步信号和水平同步信号的高电平和低电平持续时间。

作为优选，所述的同步信号还包括场同步信号，连同垂直同步信号和水平同步信号共计三种同步信号，同样的在检测时分别检测三种同步信号高电平和低电平持续时间，且分别检测。

所述的三种同步信号可以是外同步信号或内嵌同步信号，相应的所述的同步信号检测模块，既能够检测外同步信号，也能够检测内嵌同步信号。

所述的同步信号检测模块，检测内嵌同步信号的方式是，将内嵌同步信号转换为与外同步信号相同的格式特点，再采用与外同步信号相同的方法进行检测的。

所述的信号格式转换模块接收外部输入的高清数字视频信号，并将其转换为符合预定格式标准的待检测高清数字视频信号时，所述的预定格式标准可能不止一种，因此一般会选用通用性较强的格式标准，作为优选所述的信号格式转换模块对外部输入的高清数字视频信号的电信号标准以及数字视频格式进行转换，产生一个符合Y/C格式标准的待检测数字视频信号。即所述的预定格式标准为Y/C格式标准。在Y/C格式标准的高清数字视频信号中就包含了时钟信号、场同步信号、水平同步信号和垂直同步信号。

所述的外部通信模块，是根据预定格式标准中的标准数值与信号检测模块检测的实际值进行对比，实际检测值与标准数值不同时，输出检测结果，检测结果输出的形式并没有严格限制，至少让使用者得知实际检测值与标准数值相符与否。

本发明还提供了一种用于检验高清数字视频信号稳定性的方法，包括如下步骤：

(1)接收外部输入的高清数字视频信号，并将其转换为符合预定格式标准的待检测高清数字视频信号；

(2)持续检测所述的待检测高清数字视频信号中的同步信号，计算该同步信号中高电平和低电平持续时间；

(3)检测所述的同步信号中高电平和低电平持续时间与所述的预定格式标准是否相符，确定该待检测高清数字视频信号的稳定性，然后输出检测结果。

本发明方法可以利用本发明的用于检验高清数字视频信号稳定性的装置来实现。即通过所述的信号格式转换模块、同步信号检测模块和外部通信模块分别实施步骤(1)～步骤(3)。

步骤(1)中，所述的符合预定格式标准的待检测高清数字视频信号中，至少包括时钟信号、垂直同步信号和水平同步信号，即所述的同步信号包括垂直同步信号和水平同步信号。后续检测时针对垂直同步信号和水平同步信号分别检测其高电平和低电平的持续时间来确定待检测高清数字视频信号的稳定性。检测时对垂直同步信号和水平同步信号的高电平和低电平持续时间是分别进行检测的。

步骤(2)中，作为优选，利用所述的时钟信号来计算垂直同步信号和水平同步信号的高电平和低电平持续时间。

作为优选，所述的同步信号还包括场同步信号，连同垂直同步信号和水平同步信号共计三种同步信号，同样的在检测时分别检测三种同步信号高电平和低电平持续时间，且分别检测。

所述的三种同步信号可以是外同步信号或内嵌同步信号。

检测内嵌同步信号的方式是，将内嵌同步信号转换为与外同步信号相同的格式特点，再采用与外同步信号相同的方法进行检测的。

步骤(1)中，接收外部输入的高清数字视频信号，并将其转换为符合预定格式标准的待检测高清数字视频信号时，所述的预定格式标准可能不止一种，因此一般会选用通用性较强的格式标准，作为优选对外部输入的高清数字视频信号的电信号标准以及数字视频格式进行转换，产生一个符合Y/C格式标准的待检测数字视频信号。即所述的预定格式标准为Y/C格式标准。在Y/C格式标准的高清数字视频信号中就包含了时钟信号、场同步信号、水平同步信号和垂直同步信号。

步骤(3)中，是根据预定格式标准中的标准数值与检测的实际值进行对比，实际检测值与标准数值不同时，输出检测结果，检测结果输出的形式并没有严格限制，至少让使用者得知实际检测值与标准数值相符与否。

本发明的有益效果在于：

1、本发明硬件及结构简单，成本低，能够大量应用于生产线检验。

2、本发明对数字视频传输稳定性的检测快速，准确，能够发现非常细微的异常情况，并能够帮助检验人员定位异常原因。

3、本发明能够自动化长时间进行检验，避免了人工检查可能产生疲劳效应的问题，同时能够减少检验投入的人力，降低人力成本。

附图说明

图1是本发明装置的硬件原理框图；

图2是现有技术中高清云台摄像机的数字视频输出过程中需要经过的电器连接点说明；

图3是本发明装置与高清云台摄像机的连接原理框图；

图4是日立DI-SC220高清相机数字视频垂直同步信号定义；

图5是日立DI-SC220高清相机数字视频水平同步信号定义；

图6是本发明同步信号检测模块中对水平同步信号高电平持续时间的计数与锁存电路原理图；

图7是本发明同步信号检测模块中水平同步信号高电平持续时间检测电路在水平同步信号上升沿工作状态描述；

图8是本发明同步信号检测模块中水平同步信号高电平持续时间检测电路在水平同步信号下降沿工作状态描述；

图9是本发明外部通信模块原理框图；

图10是本发明将内嵌同步码转换为同步信号的电路原理图。

具体实施方式

参见图1，本发明一种用于检验高清数字视频信号稳定性的装置，包括：

信号格式转换模块，用于接收外部输入的高清数字视频信号，并将其转换为符合预定格式标准的待检测高清数字视频信号；

同步信号检测模块，用于持续检测待检测高清数字视频信号中的同步信号，计算该同步信号中高电平和低电平持续时间；

外部通信模块，用于检测同步信号中高电平和低电平持续时间与预定格式标准是否相符，确定该待检测高清数字视频信号的稳定性，然后向外部控制设备输出检测结果。外部通信模块还可用于将预定格式标准，发送给信号格式转换模块和同步信号检测模块。

本实施例以检验亚安科技的高清高速球型云台摄像机HDH5407为例，描述具体装置和方法。

云台摄像机HDH5407内部采用高速球型云台伺服传动系统，可选配多种高清摄像机，本实施例中以日立DI-SC220摄像机为例进行介绍。摄像机连接接口包括高清数字和模拟视频信号输出，电源输入以及控制信号接口，由于后续视频信号需要输出到网络压缩编码模块或者串行数字视频接口(HD-SDI)转换模块，这两种模块(后简称数字视频接收模块)接收的都是数字视频信号，因此摄像机的模拟高清输出并未连接。如图2所示，高清摄像机首先通过连接电路与导电环的一端相连，导电环的另一端通过连接电路与数字视频接收模块相连，实现高清数字视频通过导电环传输。其中，连接电路主要负责不同类型电路接口之间的连接转换。

DI-SC220输出的数字视频为差分的串行数据信号，将原始的Y/C数字视频数据信号和同步信号转换为高速差分信号进行输出，虽然转换为差分信号后抗干扰能力增强了，但是由于并行信号转换为串行信号(参见DI-SC220摄像机手册)，导致频率大幅上升，差分信号的最高频率达到500MHz以上。由于从摄像机到数字视频接收模块，之间有多个连接电路接口以及导电环这种接触式电传导器件，显然传输的可靠性大大降低，最终到达数字视频接收模块的信号很可能因连接不良或器件质量原因，导致信号受到干扰。而且在生产过程中，多数问题都是由这一部分连接电路所引起的，必须进行严格检验。

如图3所示本发明检验高清数字视频信号稳定性的装置(后简称检验装置)，应直接替代数字视频接收模块，与前端一些列电路相连，从而检验包括摄像机在内的一系列连接电路信号传输的稳定性。检验装置替代数字视频接收模块，接收摄像机通过转接电路和导电环传输来的数字视频信号，对视频信号进行分析，分析的结果需要进行输出，以便于检验人员了解设备的稳定性情况。输出的方式可以有多种，例如通过LED、LCD等输出显示，或者通过串口等通信接口，将信息发送到其它设备，如台式电脑。如图3所示，本实施例中采用通过RS-232接口来与台式电脑进行通信，台式电脑可以用一个简单的串口通信软件，即可与检测装置进行通信。

由于摄像机采用日立DI-SC220，因此图1中的信号格式转换模块，可以直接采用芯片THC63LVD104C，这款芯片也是日立DI-SC220相机手册中推荐的差分信号接收转换芯片。经由THC63LVD84芯片后，输出的就是最通用的Y/C数字视频信号，图1中同步信号检测模块和外部通信模块可以合并设计到一颗FPGA中，FPGA可以采用Xilinx公司的XC3S50A。这种设计方案，由于信号格式转换芯片THC63LVD84的工作模式是固定的，并不需要进行动态调整，因此，无需外部通信模块对其发送配置信息，而某些特殊应用中，例如将信号格式转换模块设计到FPGA内部，或者改用能够进行动态配置来调整工作模式的芯片时，则需要将外部通信模块与信号格式转换模块进行连接，由外部通信模块发送配置命令，根据外部要求对信号格式转换模块进行配置调整。

对摄像机传输的信号进行稳定性检测，最主要的工作是由同步信号检测模块负责完成的。同步信号检测模块负责对信号格式转换模块输出的Y/C数字视频信号的时钟、场、水平和垂直同步信号进行检测，如果摄像机采用内嵌同步模式，则同时能够对内嵌同步字进行检测，进而实现对数据线传输稳定性进行检测。由于同步信号是视频传输的基础，如果同步信号受到干扰，将导致视频数据无法正常传输，因此确认视频同步信号的稳定性是保证数字视频信号传输的关键。

将同步信号检测模块设计在FPGA中，使得设计有了很大的灵活性，能够根据各类需求进行动态的功能调整。同步信号检测的原理是，基于数字视频时钟，采用计数器对同步信号的状态进行计数，确认同步信号是否符合正常标准，从而确定传输的稳定性。日立DI-SC220相机手册中(见Inerface手册第4节DSP output data)对其同步信号有着非常详细的描述，同步信号就是以一种规律的高低电平变化，来让接收端能够根据这种规律的变化，确定有效数据的位置，从而能够正确提取视频有效数据。如图4和图5，为DI-SC220手册中描述的1080P或720P方式输出的垂直和水平同步信号时序关系图。

图4中：

a为：VSYNC(垂直同步信号)

b为：Field Pulse(场同步信号，本实施例中未使用)

c为：HSYNC(水平同步信号)

d为：CLOCK(74.25MHz数字视频时钟)

e为：Yout[7-0]，Cout[7-0](数字视频亮度和色度数据)

G、L为：垂直同步信号低电平保持时间

H为：垂直同步信号高电平保持时间

M为：垂直同步信号周期时间

图5中

a`为：VSYNC(垂直同步信号)

b`为：HSYNC(水平同步信号)

c`为：CLOCK(74.25MHz数字视频时钟)

d`为：Yout[7-0]，Cout[7-0](数字视频亮度和色度数据)

H`为：水平同步信号高电平保持时间

L`为：水平同步信号低电平保持时间

M`为：水平同步信号周期时间

对于1080P每秒25帧的全高清视频输出来说，其数字视频时钟速率为74.25MHz，由于是逐行的视频输出模式，因此这里场同步没有用到；垂直同步信号，每帧会保持45行的低电平和1080行的高电平，显然45行低电平的位置正好对应了45行垂直消隐的位置，其余为有效视频行；水平同步信号，每行会保持720个时钟的低电平和1920个时钟的高电平，显然720个时钟的低电平正好对应的是720个像素的水平消隐，其余为有效视频数据。下面以摄像机工作在1080P，25帧工作模式为例进行说明。

测定同步信号的方法是，设计两个定时器，对同步信号的高电平和低电平分别进行计数。采用两个计数器(这里称为视频计数器和消隐计数器)来对同步信号的高电平持续时间和低电平持续时间进行计数，视频计数器对同步信号高电平持续时间进行计数，消隐计数器对同步信号的低电平持续时间进行计数。由于数字视频信号输出一般都是符合一定标准的，水平和垂直同步信号，在摄像机工作模式不发生变化的情况下，是成规律的周期性变化的。从图4和图5中就可以看到，水平同步信号每周期高电平持续1920个时钟周期，低电平持续720个时钟周期。垂直同步信号每周期高电平持续1080行，由于水平同步信号周期为2640个时钟周期，因此可以得到垂直同步信号每周期高电平持续1080*2640＝2851200个时钟周期，低电平持续45行，也就是118800个时钟周期。计数器的工作时钟直接使用74.25MHz的数字视频时钟。同步信号的周期时间是固定不变的，如果发生信号不稳定，就会出现电平持续周期变化的情况，因此，持续周期的稳定程度，能够反映出电信号的稳定程度。

对于同步信号的持续时间计数器、视频计数器和消隐计数器来说，需要做的工作就是不断对信号的高或低电平进行计数，并锁存输出。这里以水平同步信号的视频计数器为例说明计数器的工作原理。由于计数器在工作期间，计数值在不断的发生变化，因此需要等待计数器对高电平持续时间计数结束后，得到最终的结果用于判断。为了能够稳定输出计数结果，因此需要一个锁存器。具体的设计如图6所示，将74.25MHz数字视频时钟和水平同步信号送给视频计数器1。视频计数器1负责对水平同步信号的高电平持续时间进行计数，需要将数字视频时钟接到视频计数器1的时钟输入端，水平同步信号通过一个非门(或称反向器)接到视频计数器1的同步复位输入端(高电平输入有效)。视频计数器1的计数结果分别输出给一个比较器2(进行不等于比较)和一个锁存器4(例如多位D触发器)，比较器2的另外一个输入全部接地，即输入为0，判断视频计数器1的值是否不等于0。比较器2的结果和水平同步信号经过非门后的输出，连接到一个与门3上，与门3的输出连接到锁存器4的输入使能端。锁存器4使用数字视频时钟作为时钟输入。在设备刚刚开始工作时，视频计数器1中的值是不确定的，这一阶段锁存器4的结果应忽略。

如果水平同步信号此时为低电平时，经过非门输出为高电平，视频计数器1将被复位，视频计数器1输出结果为0，比较器2输出结果为低电平，与门3输出结果为低电平，此时锁存器4的输入使能输入为无效，因此锁存器4保持原锁存结果不变。如果水平同步信号为高电平时，非门输出低电平，视频计数器1同步复位输入为无效，视频计数器1进行计数，视频计数器1的结果不为0，此时比较器2输出高电平，和水平同步信号经过非门后的结果相与后，与门3输出依然为低电平。锁存器4继续保持原有值不变。因此，在水平同步信号维持高或低电平时，锁存器4都会锁存原有数据不变。

下面对水平同步信号发生变化的时刻进行分析。参见图7和图8，两图中A、B、C、D分别示意了数字视频时钟(即时钟信号)、水平同步信号、视频计数器输出信号(图6中的视频计数器1)和比较器输出信号(图6中的比较器2)。

图7为水平同步信号由低电平跳变到高电平的时序图，由于在水平同步信号维持低电平阶段，视频计数器始终处于复位状态，因此计数结果始终为0。当同步信号变为高电平后，在下一个时钟上升延到来时，计数器复位输入为无效，计数器自动加1，变为1。显然这个过程中，水平同步信号经过非门后的信号，先由高电平变为低电平，而后，比较器的结果才从低电平变为高电平，因此与门的输出时钟保持低电平，锁存器输入使能端一直无效。

图8为水平同步信号由高电平跳变到低电平的时序图，在水平同步信号维持高电平阶段，计数器时钟处于计数状态。当水平同步信号由高电平变为低电平时，计数器刚好计数到1920(计数器连续进行了1920次加计数)。此时水平同步信号经过非门后的电平首先由低电平跳变为高电平，而计数器值为1920，因此比较器输出的也是高电平，在下一个时钟上升沿到来时，与门输出为高电平。于是锁存器会在这一时钟上升沿将计数器的结果进行输入并锁存，锁存结果为1920。然后由于计数器被复位，比较器输出变为低电平，与门输出也随之变为低电平，导致锁存器输入使能无效，不再输入。

从上述分析可以看出，只有在水平同步信号从高电平变为低电平，即视频计数器从工作状态切换到非工作状态那一个时钟周期，锁存器会将计数器计数的最终结果锁存起来，并一直保持到下一次水平同步信号从高电平变为低电平。这样，能够保证后续模块能够有充足的时间读取计数器的计数结果，同时也避免了可能因读取时间的不确定而导致的电路竞争冒险。

同样对于水平同步信号消隐计数器的设计，原理基本相同，只需要将水平同步信号连接的非门去掉，直接与计数器的同步复位输入和与门输入相连即可。对于垂直同步信号来说，与水平同步信号设计是很相近的，只是计数器计数的范围比水平同步信号会大很多。一般设计中，水平同步信号的两个计数器选用12位二进制加计数器即可，而垂直同步信号应选用24位二进制加计数器。

得到了同步信号的电平保持时间(数字视频工作时钟周期数)以后，同步信号检测模块将该数据直接输出给外部通信模块，本实施例中包括了水平和垂直同步的高电平保持时间和低电平保持时间。外部通信模块主要负责对同步信号检测模块输出的数据与上位机(本实施例中为台式电脑)配置的数据进行比较，配置数据为正常情况下同步信号的保持时间，本实施例中，应将水平同步信号高电平保持时间设置为1920，低电平保持时间设置为720，垂直同步信号高电平保持时间设置为2851200，低电平保持时间设置为118800。外部通信模块根据同步信号的周期，每个周期进行一次比较，如果比较的结果与配置结果不同，则将实际结果通过串口发送给上位机。例如，对于水平同步信号来说，其工作周期为1/1125秒，也就是每秒1125个周期。于是外部通信模块需要对水平同步信号每秒判断1125次，保证每个周期的实际运行情况都不会遗漏。如图9所示，为本实施例外部通信模块的原理框图，图中仅对水平同步信号高电平持续时间进行了说明，其它信号原理相同。

由于同步信号检测模块的四个锁存器每个周期都会更新，为了保证获取数据的时刻不会与更新时刻重叠，外部通信模块需要避开锁存器更新时刻。最简单的方式是在锁存器更新数据的相反同步信号边缘进行获取数据，以水平同步信号为例，对于视频计数器，即对水平同步信号高电平持续时间进行计数的计数器，该计数器连接的锁存器是在水平同步信号由高电平跳变到低电平的时刻进行更新。那么外部通信模块应在水平同步信号从低电平跳变到高电平的时刻去获取锁存器的相应数据。然后对结果与事先外部配置的结果进行比较，如果不同应立即通过串口将实际结果发送给上位机处理。当然这里会出现这样的情况，就是在设备异常的情况下，可能一直错误。由于串口通信速度有限，可能无法满足实时将全部数据传送给上位机，这时只能根据串口的实际通信能力，舍弃部分数据。

最后应提到的是，上述功能只能检测同步信号，无法对数据信号的稳定性进行检测，主要原因在于摄像机输出的数据信号是不确定的，没有办法进行精确的分析。但是有一种情况可以借助内嵌同步码来确定数据信号的稳定性。日立DI-SC220摄像机本身支持内嵌同步模式，仅通过数据线上传输的一些特殊数据来对视频的同步状态进行定义(有关内嵌同步模式的详细说明，见ITU-R BT.1120建议书)，这也是数字视频传输中的一种标准传输模式。由于同步信号是借助数据线来传输的，因此能够通过判断内嵌同步码工作的稳定状态，间接判断数据信号的稳定性。

为了能够获取内嵌同步信息，需要追加下述模块，如图10所示。需要使用8位D触发器，对8位视频数据进行缓冲，根据BT.1120规定的内嵌同步码标准，同步字是由十六进制数：FF、00、00、XY组成，其中XY是同步信息，具体定义见表1和表2：

表1ITU-R BT.1120标准定义的内嵌同步码详细说明(图像定时基准码的比特分配)：

表2ITU-R BT.1120标准定义的内嵌同步码中EAV和SAV保护比特详细说明：

该定义来自BT.1120标准建议书，标准中数据是10位的，本实施例中采用的是8位数据，因此仅需要参考标准中的高8位即可。通过D触发器的缓冲，和比较器，能够判断连续收到的四个字节是否是内嵌同步码EAV或者SAV，一旦确定是EAV或者SAV，三个比较器会同时输出高电平，于是与门的输出也是高电平，这时作为水平和垂直同步信号锁存器的1位D触发器的时钟使能端“EN”输入为高电平(输入时钟有效)，于是D触发器(锁存器)会将EAV或者SAV中的第4字节同步信息中水平同步H比特和垂直同步V比特锁存。而其它时刻，由于并非EAV或者SAV，根据标准规定，除了同步字，有效视频数据中不能出现十六进制00或者FF，所以与门输出必然为0，同步信号锁存器的输入时钟使能端输入始终为无效，锁存器会保持原有状态不变。另外需要提到的是，这里用作水平和垂直同步锁存器的D触发器，使用的是反向输出端，即输入如果是低电平，则锁存输出为高电平。这样就能够达到锁存输出的同步信号与日立相机的外同步信号时序完全一致。

通过对内嵌同步信号进行转换后，就能获得与外同步信号完全相同的同步信号，直接使用前面提到的外同步信号的检验方法进行检验即可。由于两种同步信号不能同时进行检验，因此，可以在同步信号检测模块中加入数据选择器，通过外部通信模块控制数据选择来切换水平和垂直同步信号的来源，是来自摄像机的外同步信号，还是来自内嵌同步码解码后的同步信号。

另外，还可以更进一步对EAV和SAV中第4字节的合理性进行进一步校验，以达到更准确的确认数据信号传输稳定性，具体设计可以根据表2的标准，采用比较器进行设计，这里就不做详细说明了。

该检验装置能够检测出各类同步信号的异常情况，检测人员能够很容易通过PC软件获得到检测的异常结果。并能够根据检测的异常结果定位设备的异常原因，例如发现垂直同步信号不正常，这就能比较容易定位，可能是因为垂直同步信号连接线出现了问题而导致出现异常，应考虑接插件稳定性以及线路是否受损等原因。而且能够长时间进行视频传输稳定性监控，不会出现人工检测的疲劳效应。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于检验高清数字视频信号稳定性的装置，其特征在于，包括：

信号格式转换模块，用于接收外部输入的高清数字视频信号，并将其转换为符合预定格式标准的待检测高清数字视频信号；

同步信号检测模块，用于持续检测所述的待检测高清数字视频信号中的同步信号，计算该同步信号中高电平和低电平持续时间；

外部通信模块，用于检测所述的同步信号中高电平和低电平持续时间与所述的预定格式标准是否相符，确定该待检测高清数字视频信号的稳定性，然后输出检测结果。

2.如权利要求1所述的用于检验高清数字视频信号稳定性的装置，其特征在于，所述的符合预定格式标准的待检测高清数字视频信号中，至少包括时钟信号、垂直同步信号和水平同步信号。

3.如权利要求2所述的用于检验高清数字视频信号稳定性的装置，其特征在于，所述的同步信号还包括场同步信号。

4.如权利要求3所述的用于检验高清数字视频信号稳定性的装置，其特征在于，所述的预定格式标准为Y/C格式标准。

5.一种用于检验高清数字视频信号稳定性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)接收外部输入的高清数字视频信号，并将其转换为符合预定格式标准的待检测高清数字视频信号；

(2)持续检测所述的待检测高清数字视频信号中的同步信号，计算该同步信号中高电平和低电平持续时间；

(3)检测所述的同步信号中高电平和低电平持续时间与所述的预定格式标准是否相符，确定该待检测高清数字视频信号的稳定性，然后输出检测结果。

6.如权利要求5所述的用于检验高清数字视频信号稳定性的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的符合预定格式标准的待检测高清数字视频信号中，至少包括时钟信号、垂直同步信号和水平同步信号。

7.如权利要求6所述的用于检验高清数字视频信号稳定性的方法，其特征在于，步骤(2)中，检测时对垂直同步信号和水平同步信号的高电平和低电平持续时间是分别进行检测的。

8.如权利要求7所述的用于检验高清数字视频信号稳定性的方法，其特征在于，步骤(2)中，利用所述的时钟信号来计算垂直同步信号和水平同步信号的高电平和低电平持续时间。

9.如权利要求8所述的用于检验高清数字视频信号稳定性的方法，其特征在于，所述的同步信号包括还场同步信号，连同垂直同步信号和水平同步信号共计三种同步信号，在检测时分别检测三种同步信号高电平和低电平持续时间，且分别检测。

10.如权利要求9所述的用于检验高清数字视频信号稳定性的方法，其特征在于，所述的三种同步信号为外同步信号或内嵌同步信号，在检测内嵌同步信号时，将内嵌同步信号转换为与外同步信号相同的格式特点，再采用与外同步信号相同的方法进行检测的。

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