CN103312961A - 摄像装置和图像传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及摄像装置和在该摄像装置中使用的图像传输方法。所述摄像装置包括：摄像部，其捕捉物体的图像，从而获取视频信号；第一编码部，其通过帧内压缩和帧间压缩对所述视频信号进行压缩编码，从而生成第一编码信号；第二编码部，其通过所述帧内压缩对所述视频信号进行压缩编码，从而生成第二编码信号，所述第二编码信号的信息量小于所述第一编码信号的信息量；以及信号发送部，其将所述第一编码信号和所述第二编码信号发送到同轴电缆。根据本发明，能够降低部件或元件的成本。

Description

摄像装置和图像传输方法
技术领域
本发明涉及摄像装置以及在该摄像装置中使用的图像传输方法，并且更具体地涉及能够减少部件或元件的成本的摄像装置，以及在该摄像装置中使用的图像传输方法。
背景技术
迄今为止，模拟传输在监视摄像机系统中已成为主流，模拟传输用于通过同轴电缆将从监视摄像机获得的视频信号作为模拟信号传输到摄像机控制单元(Camera Control Unit，下文中称为“CCU”)。模拟传输被广泛普及，并因此在采用监视摄像机系统的设备中，电缆被布置为穿过设备的每个孔和拐角。
虽然在最近几年中，由于数字化的原因而期望提高图像的图像质量，但是对被布置为穿过设备的每个孔和拐角的电缆进行替换需要较大的成本。
在用于通过同轴电缆传输视频信号的图像传输系统中，提出了适用于传输数字信号的技术以及适用于将数字信号和模拟信号一起传输的技术。例如，在日本第2010-251979号专利申请和PCT第WO2010/88625号专利申请中描述了这些技术。
图1示出了用于通过同轴电缆传输模拟信号和数字信号的图像传输系统的结构示例。
在图1所示的图像传输系统中，摄像机1产生数字视频信号和模拟视频信号作为所捕捉到的移动图像的视频信号，并且通过同轴电缆2将所述数字视频信号和模拟视频信号传输到CCU3。CCU3通过同轴电缆2将用于控制摄像机1的控制信号传输到摄像机1。需要注意的是，已经被发送到CCU3的视频信号被传输到记录装置或复制装置(均未示出)，然后被记录或复制(显示)。
在用于执行现有模拟传输的系统中，待传输的模拟信号的频带范围为大约0Hz(DC(直流))到10MHz，于是10MHz以上的频带根本没有得到使用。然而，如图2所示，在图1所示的图像传输系统中，用于传输模拟视频信号的频带以上的频带(约10MHz至100MHz的范围)也被使用，从而实现传输除了模拟视频信号之外的数字视频信号和控制信号。
图3是示出了图1所示的摄像机1的具体结构示例的框图。
在图3所示的摄像机1中，信号处理部22对从摄像部21获得的视频信号进行预定的处理，并将得到的视频信号提供到编码部2和CVBS转换部27中每一者。
编码部23根据动态图像专家组(MPEG)系统，、对从信号处理部22提供到编码部23的视频信号进行压缩编码，并将编码后的信号提供到调制部24。调制部24根据正交频分复用(OFDM)系统对从编码部23提供到调制部24的编码后的信号进行调制，并将调制后的信号提供到D/A转换部25。D/A转换部25对通过调制部24的调制而获得的经调制的信号进行数模(D/A)转换，并将产生的信号提供到滤波处理部26。滤波处理部26在从D/A转换部25提供到滤波处理部26的信号中仅提取预定频带中的成分，由此进行频带限制，并且将产生的信号提供到加法器30。
CVBS转换部27根据D2-VTR(D2-磁带录像机)将从信号处理部22提供到CVBS转换部27的视频信号转换为数字复合视频信号(复合视频、消隐和同步(CVBS)信号)，并将该CVBS信号提供到D/A转换部28。D/A转换部28对通过CVBS转换部27的转换而获得的CVBS信号进行D/A转换，并将产生的信号提供到滤波处理部29。滤波处理部29在从D/A转换部28提供到滤波处理部29的信号中仅提取预定频带中的成分，由此进行频带限制，并且将产生的信号提供到加法器30。
加法器30将从滤波处理部26提供到加法器30的信号(数字视频信号)和从滤波处理部29发送到加法器30的信号(模拟视频信号)彼此相加，并且信号发送部31将通过加法器30的相加而获得的信号发送到同轴电缆2。
应注意的是，在图3所示的摄像机1中，为了简化，在此处的图解及其描述中省略了适用于接收从CCU3提供的控制信号的结构。
采用这种结构，摄像机1可通过同轴电缆2将模拟视频信号和数字视频信号传输到CCU3。
在CCU3中，自图3所示的摄像机1提供的模拟视频信号以比数字视频信号更小的延迟被记录或复制。数字视频信以比模拟视频信号更高的图像质量被记录或复制。也就是说，当观察者捕捉可疑个体时，通过将图1所示的图像传输系统应用到监视摄像机系统中，观察器可以在控制监视摄像机的同时他/她在视觉上检查小延迟的模拟图像，并且还可以记录高质量的数字图像。
然而，在图3所示的摄像机1的结构情况下，因为需要大量的诸如分别设置在编码部23和CVBS转换部27中的晶体振荡器、作为D/A转换部25和28的D/A转换器、作为滤波处理部26和29的带通滤波器以及加法器30等模拟部件或元件，所以难以降低部件或元件的成本。
发明内容
鉴于以上问题而提出了本发明，并因此希望提供可以减少部件或元件的成本的摄像装置以及在该摄像装置中使用的图像传输方法。
根据本发明的一个实施例，提供了一种摄像装置，其包括：摄像部，其捕捉物体的图像，从而获取视频信号；第一编码部，其通过帧内压缩和帧间压缩对所述视频信号进行压缩编码，从而生成第一编码信号；第二编码部，其通过所述帧内压缩对所述视频信号进行压缩编码，从而生成第二编码信号，所述第二编码信号的信息量小于所述第一编码信号的信息量；以及信号发送部，其将所述第一编码信号和所述第二编码信号发送到同轴电缆。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种在上述实施例的摄像装置中使用的图像传输方法。所述图像传输方法包括：捕捉物体的图像，从而获取视频信号；通过帧内压缩和帧间压缩，对所述视频信号进行压缩编码，从而生成第一编码信号；通过所述帧内压缩，对所述视频信号进行压缩编码，从而生成第二编码信号，所述第二编码信号的信息量小于所述第一编码信号的信息量；以及将所述第一编码信号和所述第二编码信号发送到同轴电缆。
在本发明的实施例中，对物体的图像进行捕捉，从而获取视频信号。通过帧内压缩和帧间压缩，对视频信号进行压缩编码，从而生成第一编码信号。通过帧内压缩，对视频信号进行压缩编码，从而生成第二编码信号，其中第二编码信号的信息量小于第一编码信号的信息量。所述第一编码信号和第二编码信号均被发送到同轴电缆。
如上所述，根据本发明的实施例，能够降低部件或元件的成本。
附图说明
图1是表示现有图像传输系统的结构的框图；
图2是说明在现有图像传输系统中传输的信号的频带的示意图；
图3是表示图1所示的现有监视摄像机的具体结构的框图；
图4是表示根据本发明实施例的图像传输系统的结构的框图，该图像传输系统包括监视摄像机作为摄像装置。
图5是表示在图4所示的图像传输系统中传输的信号的频带的示意图；
图6是表示根据本发明实施例的作为摄像装置的监视摄像机的具体结构的框图；以及
图7是表示根据本发明实施例的在监视摄像机中使用的图像传输方法的图像传输过程的流程图。
具体实施方式
在下文中将参考附图详细介绍本发明的实施例。
[图像传输系统的结构]
图4是表示根据本发明实施例的图像传输系统的结构的框图，该图像传输系统包括监视摄像机作为摄像装置。图4所示的图像传输系统是监视摄像机系统，并且具有作为摄像装置的监视摄像机101(在下文中简称为“摄像机101”)、同轴电缆102和CCU103。通过同轴电缆102传输信号，并且CCU103控制摄像机101的操作。
在图4所示的图像传输系统中，摄像机101既产生小延迟的数字视频信号又产生大延迟的数字视频信号，在小延迟的数字视频信号中，CCU103中的记录相位或复制相位的延迟为小，在大延迟的数字视频信号中，CCU103中的记录相位或复制相位的延迟与捕获的移动图像的视频信号一样大。摄像机101通过同轴电缆102将小延迟的数字视频信号和大延迟的数字视频信号传输到CCU103。CCU103通过同轴电缆102将用于控制摄像机101的操作的控制信号发送到摄像机101。应当注意，传输到CCU103的小延迟的数字视频信号和大延迟的数字视频信号均被提供到记录装置或复制装置(未示出)，由此被记录或复制(显示)。
由于在这种方式中没有模拟信号产生于图4所示的图像传输系统中，所以如图5所示，仅使用约10MHz至100MHz的频带来传输数字视频信号和控制信号。结果，能够提高频带的利用效率。
[摄像机的结构]
图6是表示根据本发明实施例的图4所示的摄像机101的具体结构的框图。
图6所示的摄像机101包括摄像部121、信号处理部122、编码部123、编码部124、多路复用部125、调制部126、D/A转换部127，滤波处理部128和信号发送部129。
应注意的是，在图6所示的摄像机101中，为了简化，在此处的图解及其描述中省略了适用于接收从CCU3发送的控制信号的结构。
摄像部121通过使用透镜来聚集从物体发出的光，并使由此聚集的光入射到图像传感器(例如图像传感器由电荷耦合器件(CCD)图像传感器等组成)，从而捕捉物体的图像。摄像部121对入射到图像传感器的光进行光电转换，执行诸如用于噪声清除的相关双采样、增益控制和模拟-数字(A/D)转换等预定处理，并将产生的视频信号提供到信号处理部122。
信号处理部122对从摄像部121提供到信号处理部122的视频信号进行诸如缺陷校正处理、图像质量校正处理和色彩空间转换处理等预定的信号处理，并将执行预定信号处理而得到的视频信号提供到编码部123和编码部124中每一者。
编码部123通过帧内压缩和帧间压缩对从信号处理部122提供到编码部123的视频信号进行压缩编码，并将产生的编码信号(编码流)提供到多路复用部125。具体地，例如，编码部123根据MPEG系统对从信号处理部122发送到编码部123的视频信号进行压缩编码，从而产生由画面组(Group of Picture；GOP)构成的编码流，画面组(GOP)包括I画面、P画面和B画面。I画面是具有一帧图像的信息的数据。而且，P画面和B画面中每者是具有关于前一帧和后一帧之间差异的信息的数据。
编码部124通过帧内压缩将从信号处理部122提供到编码部124的视频信号进行压缩编码，并将产生的编码信号(编码流)提供到多路复用部125。具体地，例如，编码部124根据MPEG系统对从信号处理部122提供到编码部124的视频信号进行压缩编码，从而产生仅由I画面构成的编码流，该I画面是通过对上述GOP中的P画面和B画面进行稀疏掉而获得的。
在此，由于在CCU103中，在上述GOP中的P画面和B画面已经被稀疏掉之后，由编码部124产生的编码信号仅具有I画面，所以该编码信号以低图像质量被记录或复制，但具有比由编码部123产生的编码信号更小的延迟。由于由编码部123产生的编码信号具有I画面、P画面和B画面，所以该编码信号以较大的延迟被记录或复制，但图像质量比由编码部124产生的编码信号更高。
多路复用部125对从编码部123和编码部124提供到多路复用部125的编码信号进行多路复用，并将产生的经多路复用的信号提供到调制部126。
调制部126根据OFDM系统对从多路复用部125提供到调制部126的经多路复用的信号进行调制，并且将经调制的信号提供到D/A转换部127。
D/A转换部127对通过调制部126的调制而获得的经调制的信号进行D/A转换，并将产生的信号发送到滤波处理部128。
滤波处理部128在从D/A转换部127提供到滤波处理部128的信号中仅提取预定频带中的成分，由此进行频带限制，并且将产生的信号提供到信号发送部129。
信号发送部129将从滤波处理部128提供到信号发送部129的信号提供到同轴电缆102。
在上述结构中，分别设置在编码部123和124中的晶体振荡器、D/A转换部127和滤波处理部128都是模拟部件或元件。
也就是说，根据上述结构，由于相比于前面参照图3描述的摄像机1的结构，可以抑制模拟部件或元件的使用，所以能够降低部件或元件的成本。此外，由于编码部124只执行帧内压缩(仅产生I画面)，所以编码部124可以实现为数字电路的形式，该数字电路具有约十万个门电路，并因此可被配置为比图3所示的CVBS转换部27更小的电路规模。结果，能够减小整个摄像机101的电路规模。
相对于模拟信号，数字信号具有抑制传输线路损耗的能力。因此，在本发明实施例的图像传输系统中，同轴电缆102的线缆长度可设置为传输模拟信号的现有图像传输系统中的同轴电缆2的线缆长度更长。具体地，在传输模拟信号的现有图像传输系统中，同轴电缆2的线缆长度保持在大约300m内，而在本发明实施例的图像传输系统中，同轴电缆102的线缆长度可设置为多达大约1000m。
[图像传输处理]
接着，将参照图7所示的流程图来描述由摄像机101执行的图像传输处理。
在步骤S11中，摄像部121捕捉物体图像来获取所捕捉图像的视频信号，并将该视频信号提供到信号处理部122。
在步骤S12中，信号处理部122对从摄像部121提供到信号处理部122的视频信号进行各种类型的信号处理，并将已经执行过各种类型信号处理的视频信号提供到编码部123和编码部124中每一者。
在步骤S13中，编码部123根据MPEG系统对从信号处理部122发送到编码部123的视频信号进行压缩编码，从而产生具有I画面、P画面和B画面的编码信号。编码部123将由此产生的编码信号提供到多路复用部125。
在与步骤S13的过程并行执行的步骤S14中，编码部124根据MPEG系统对从信号处理部122提供到编码部124的视频信号进行压缩编码，从而产生仅具有I画面的编码信号。编码部124将由此产生的编码信号提供到多路复用部125。
在步骤S15中，多路复用部125对从编码部123提供到多路复用部125的编码信号以及从编码部124提供到多路复用部125的编码信号进行多路复用，并且将由此获得的经多路复用的信号提供到调制部126。
在步骤S16中，调制部126根据OFDM系统对从多路复用部125提供到调制部126的经多路复用的信号进行调制，并且将经调制的信号提供到D/A转换部127。
在步骤S17中，D/A转换部127对通过调制部126的调制而获得的经调制的信号进行D/A转换，并将产生的信号提供到滤波处理部128。
在步骤S18中，滤波处理部128在从D/A转换部127提供到滤波处理部128的信号中仅提取预定频带中的成分，由此进行频带限制，并且将预定频带中的成分提供到信号发送部129。
在步骤S19中，信号发送部129将从滤波处理部128提供到信号发送部129的信号提供到同轴电缆102。
根据上述处理，摄像机101可以通过同轴电缆102将具有低图像质量的小延迟数字视频信号和具有高图像质量的大延迟数字视频信号传输到CCU103作为所捕捉移动图像的视频信号。因此，通过将本发明应用到监视摄像机系统中，当观察者捕捉可疑个体时，观察器可以在控制监视摄像机的同时他/她在视觉上检查小延迟的数字图像，并且还可以记录高质量的数字图像。
值得注意的是，虽然在上文中假定编码部123和124中每一者根据MPEG系统执行压缩编码，但是可选择地，例如，编码部123和124中每一者可以根据VC-1系统执行压缩编码。然而，同样在这种情况下，当然，编码部124只产生通过帧内压缩而获得的编码信号。
也可采用这样的过程，使得编码部123根据MPEG系统执行压缩编码，从而产生具有I、P和B画面的编码信号，而编码部124根据诸如运动联合影像专家组(JPEG)、运动JPEG扩展范围(XR)或JPEG2000等系统执行帧内压缩，从而产生编码信号。
由编码部123执行的编码以及由编码部124执行的编码可遵照前文中针对编码部123和编码部124所描述的任意系统。
注意，在本说明书中，系统表示一组多个构成元件(诸如设备或模块(部件或元件))，并且不论所有的构成元件是否被设置在同一框架内都无关紧要。因此，被容纳在不同框架内且通过网络彼此连接的多个设备与多个模块由一个框架容纳的一个设备都是系统。
应当注意，本发明实施例决不限于上述实施例，可在不脱离本发明的主题的情况下做出各种变化。
例如，在图6所示的摄像机101中，摄像部121和信号处理部122，以及从编码部123到信号发送部129的这些部件可以被配置成不同单元(或装置)的形式，使得摄像部121和信号处理部122被配置成摄像机单元的形式，而从编码部123到信号发送部129的这些部件被配置成图像传输装置的形式。
例如，本发明可以采用云计算(Cloud Computing)的结构，在该结构中，通过网络由多个设备或装置共享一种功能，而且多个设备或装置通过网络配合地执行一种功能。
参照上述流程图所描述的步骤不仅可由一个设备或装置执行，也可以在多个设备或装置之间共同执行。
当在一个步骤中包含多个处理时，包含在一个步骤中的这些多个处理不仅可由一个设备或装置执行，也可以在多个设备或装置之间共同执行。
应当注意，本发明可以采用以下构造。
(1)一种摄像装置，包括：
摄像部，其捕捉物体的图像，从而获取视频信号；
第一编码部，其通过帧内压缩和帧间压缩对所述视频信号进行压缩编码，从而生成第一编码信号；
第二编码部，其通过所述帧内压缩对所述视频信号进行压缩编码，从而生成第二编码信号，所述第二编码信号的信息量小于所述第一编码信号的信息量；以及
信号发送部，其将所述第一编码信号和所述第二编码信号发送到同轴电缆。
(2)在(1)中所述的摄像装置，
其中，所述第一编码部根据动态图像专家组系统对所述视频信号进行压缩编码，从而产生具有I画面、P画面和B画面的所述第一编码信号，以及
所述第二编码部根据所述动态图像专家组系统对所述视频信号进行压缩编码，从而产生仅具有通过稀疏掉所述第一编码信号中的P画面和B画面而获得的I画面的所述第二编码信号。
(3)在(1)或(2)中所述的摄像装置，还包括
多路复用部，其对所述第一编码信号和所述第二编码信号进行多路复用，
其中，所述信号发送部将从所述多路复用部获得的经多路复用的信号发送到所述同轴电缆。
(4)在(3)中所述的摄像装置，还包括
调制部，其根据正交频分多路复用系统对从所述多路复用部获得的所述经多路复用的信号进行调制，
其中，所述信号发送部将从所述调制部获得的经调制的信号发送到所述同轴电缆。
(5)一种在摄像装置中使用的图像传输方法，该摄像装置具有
摄像部，其捕捉物体的图像，从而获取视频信号；
第一编码部，其通过帧内压缩和帧间压缩对所述视频信号进行压缩编码，从而生成第一编码信号；
第二编码部，其通过所述帧内压缩对所述视频信号进行压缩编码，从而生成第二编码信号，所述第二编码信号的信息量小于所述第一编码信号的信息量；以及
信号发送部，其将所述第一编码信号和所述第二编码信号发送到同轴电缆，
由所述摄像装置执行的所述图像传输方法包括：
捕捉所述物体的图像，从而获取所述视频信号；
通过所述帧内压缩和所述帧间压缩，对所述视频信号进行压缩编码，从而生成所述第一编码信号；
通过所述帧内压缩，对所述视频信号进行压缩编码，从而生成所述第二编码信号，所述第二编码信号的信息量小于所述第一编码信号的信息量；以及
将所述第一编码信号和所述第二编码信号发送到所述同轴电缆。
本申请包含与2012年3月6日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP2012-049085的公开内容相关的主题，在这里将该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。

Claims (8)

1.一种摄像装置，其包括：
摄像部，其捕捉物体的图像，从而获取视频信号；
第一编码部，其通过帧内压缩和帧间压缩对所述视频信号进行压缩编码，从而生成第一编码信号；
第二编码部，其通过所述帧内压缩对所述视频信号进行压缩编码，从而生成第二编码信号，所述第二编码信号的信息量小于所述第一编码信号的信息量；以及
信号发送部，其将所述第一编码信号和所述第二编码信号发送到同轴电缆。
2.如权利要求1所述的摄像装置，
其中，所述第一编码部根据动态图像专家组系统对所述视频信号进行压缩编码，从而产生具有I画面、P画面和B画面的所述第一编码信号，以及
所述第二编码部根据所述动态图像专家组系统对所述视频信号进行压缩编码，从而产生仅具有通过稀疏掉所述第一编码信号中的P画面和B画面而获得的I画面的所述第二编码信号。
3.如权利要求1或2所述的摄像装置，其还包括：
多路复用部，其对所述第一编码信号和所述第二编码信号进行多路复用，
其中，所述信号发送部将从所述多路复用部获得的经多路复用的信号发送到所述同轴电缆。
4.如权利要求3所述的摄像装置，其还包括：
调制部，其根据正交频分多路复用系统对从所述多路复用部获得的所述经多路复用的信号进行调制，
其中，所述信号发送部将从所述调制部获得的经调制的信号发送到所述同轴电缆。
5.一种在权利要求1-4中任一项所述的摄像装置中使用的图像传输方法，所述图像传输方法包括：
捕捉物体的图像，从而获取视频信号；
通过帧内压缩和帧间压缩，对所述视频信号进行压缩编码，从而生成第一编码信号；
通过所述帧内压缩，对所述视频信号进行压缩编码，从而生成第二编码信号，所述第二编码信号的信息量小于所述第一编码信号的信息量；以及
将所述第一编码信号和所述第二编码信号发送到同轴电缆。
6.如权利要求5所述的图像传输方法，
其中，在生成所述第一编码信号的步骤中，根据动态图像专家组系统对所述视频信号进行压缩编码，从而产生具有I画面、P画面和B画面的所述第一编码信号，以及
在生成所述第二编码信号的步骤中，根据所述动态图像专家组系统对所述视频信号进行压缩编码，从而产生仅具有通过稀疏掉所述第一编码信号中的P画面和B画面而获得的I画面的所述第二编码信号。
7.如权利要求5或6所述的图像传输方法，其中，
在发送所述第一编码信号和所述第二编码信号的步骤中，对所述第一编码信号和所述第二编码信号进行多路复用，然后发送经多路复用的信号。
8.如权利要求7所述的图像传输方法，其中，
在对所述第一编码信号和所述第二编码信号进行多路复用的步骤中，根据正交频分多路复用系统对经多路复用的信号进行调制。
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