CN103546395B - Usb摄像头数据传输方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种USB摄像头数据传输系统及方法，所述数据传输系统包括，USB摄像头、第一USB延长控制器、第二USB延长控制器以及主控设备；其中，所述第一USB延长控制器用于将USB摄像头采集的第一USB信号处理成类USB信号，所述第二USB延长控制器用于将类USB信号处理成第二USB信号。由于类USB信号为加强信号，其可以通过网线传输到100米的距离而不影响信号的正常传输。并且由于USB连接线支持线上供电，无需专门的线上供电设备，相较于现有技术中的USB信号延长方案，降低了设备成本。
Description
技术领域
本发明涉及数据传输技术领域，更具体地说，涉及一种USB摄像头数据传输方法和系统。
背景技术
目前，USB摄像头广泛用于个人视频领域。USB摄像头的接口一般为USB2.0接口，由于USB信号强度在传输过程中衰减较为严重，使得USB2.0传输USB摄像头信号的距离一般不到5米。超过5米由于USB信号的衰减可能无法维持USB信号的正常传输。为了能够维持USB信号的正常传输，要求主控设备相距USB摄像头的距离不能超过5米，限制了USB摄像头在远距离传输应用领域上例如在视频监控领域的应用。
为了延长USB摄像头信号的传输距离，现有技术中采用将USB信号转换成网络信号的方法，但是该方法需要专门的供电设备给USB摄像头提供线上供电，增加了设备的成本。而且由于通常的主控设备一般只有一个网络接口，所以该方法不支持多路直接连接。而且在一些应用领域如汽车监控应用和科研图像处理的opencv软件不支持网络信号，所以采用将USB信号转成网络信号的方法有一定的局限性。
此外，采用将USB信号转换成网络信号来延长USB信号传输距离的方法需要较高的带宽。若采用100M的网络带宽传输高清图像数据时，传输质量可能会因为带宽较小而受到影响。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一方面提供了一种USB摄像头数据传输系统，以延长USB信号的传输距离。
基于此，本发明的第二方面提供了一种USB摄像头数据传输方法。
为了达到上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种USB摄像头数据传输系统，包括，
USB摄像头、第一USB延长控制器、第二USB延长控制器以及主控设备；
其中，所述USB摄像头通过第一USB连接线与所述第一USB延长控制器连接，所述第一USB延长控制器通过网线与所述第二USB延长控制器连接，所述第二USB延长控制器通过第二USB连接线与所述主控设备相连；
所述第一USB延长控制器用于将USB摄像头采集的第一USB信号处理成类USB信号，所述第二USB延长控制器用于将所述类USB信号处理成第二USB信号；
所述类USB信号是符合USB传输协议、不符合USB信号电气规范且与所述第一USB信号和所述第二USB信号具有不同摆幅的差分信号。
较优地，所述主控设备用于向所述USB摄像头发送第一USB控制信号；
所述第二USB延长控制器还用于将所述第一USB控制信号处理成类USB控制信号；
所述第一USB延长控制器还用于将所述类USB控制信号处理成第二USB控制信号；
所述类USB控制信号是符合USB传输协议、不符合USB信号电气规范且与所述第一USB信号和所述第二USB信号具有不同摆幅的差分信号。
较优地，所述第一USB延长控制器和/或所述第二USB延长控制器为USB信号延长芯片。
较优地，所述主控设备为电脑或汽车车机。
一种USB摄像头数据传输方法，应用于上述任一项所述的USB摄像头数据传输系统，所述数据传输方法包括，
第一USB延长控制器接收USB摄像头采集到的第一USB信号，将所述第一USB信号处理成类USB信号，并通过网线传输所述类USB信号；
所述第二USB延长控制器接收所述类USB信号，将所述类USB信号处理成第二USB信号，将所述第二USB信号传输至主控设备；
其中，所述类USB信号是符合USB传输协议、不符合USB信号电气规范且与所述第一USB信号和所述第二USB信号具有不同摆幅的差分信号。
较优地，还包括，
所述第二USB延长控制器接收所述主控设备发送的第一USB控制信号，将所述第一USB控制信号处理成类USB控制信号；
所述第一USB延长控制器接收所述类USB控制信号，将所述类USB控制信号处理成第二USB控制信号，将所述第二USB控制信号传输至所述USB摄像头；
其中，所述类USB控制信号是符合USB传输协议、不符合USB信号电气规范且与所述第一USB控制信号和所述第二USB控制信号具有不同摆幅的差分信号。
较优地，所述第一USB延长控制器和/或所述第二USB延长控制器为USB信号延长芯片。
较优地，所述主控设备为电脑或汽车车机。
本发明提供的USB摄像头数据传输方法，通过第一USB信号延长控制器将USB信号转换成类USB信号，由于类USB信号为加强信号，其可以通过网线传输到较长的距离甚至100米而不影响信号的正常传输，然后，再通过第二USB信号延长控制器将类USB信号转换成USB信号。这种数据传输方法能够将USB信号的传输距离延长至100米。而且由于USB连接线支持线上供电，无需专门的线上供电设备，相较于现有技术中的USB信号延长方案，降低了设备成本。
而且，本发明提供的USB摄像头数据传输方法，传输给主控设备的信号为USB信号，该USB信号通过USB接口即可传输到该主控设备上，无需网络接口，而主控设备上的USB接口往往为多个，因而，本发明提供的USB摄像头数据传输方法能够支持多路直接连接。
同时，由于传输给主控设备的信号为USB信号，使得这种数据传输方法和系统能够应用在更广泛的领域上，例如汽车监控应用和科研图像处理领域。
此外，相较于现有技术中将USB信号转换成网络信号延长USB信号传输距离的方法，该数据传输方法无需网络带宽，对网络带宽没有要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的USB摄像头数据传输系统示意图；
图2是本发明实施例的USB摄像头数据传输方法流程示意图；
图3是本发明实施例主控设备发送的USB控制信号的传输方法流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明实施例的USB摄像头数据传输系统结构示意图。如图1所示，该数据传输系统包括USB摄像头01、第一USB延长控制器02、第二USB延长控制器03以及主控设备04。其中，USB摄像头01通过第一USB连接线05与第一USB延长控制器02连接，第一USB延长控制器02通过网线06与第二USB延长控制器03连接，所述第二USB延长控制器通过第二USB连接线07与主控设备04相连。
其中，第一USB连接线05与USB摄像头01、第一USB延长控制器02的连接接口均为USB接口，例如可以为USB2.0接口，传输的信号可以为USB2.0信号。
网线06与第一USB延长控制器02、第二USB延长控制器03的连接接口为网络接口，例如为RJ45网络接口。需要说明的是，本实施例采用的网线06可以是CAT5E或CAT6规格线。第二USB连接线07与第二USB延长控制器03、主控设备04的连接接口与第一USB连接线05的连接接口相同，也为USB接口。
在本实施例的传输系统中，第一USB延长控制器02位于USB摄像头01一侧，用于接收USB摄像头采集到的USB信号并将USB摄像头采集得到的USB信号即第一USB信号处理成类USB信号。第二USB延长控制器03位于主控设备04一侧，用于接收由网线06传输的类USB信号并将类USB信号处理成USB信号即第二USB信号。
所述类USB信号是符合USB传输协议，不符合USB信号电气规范且与所述第一USB信号和第二USB信号具有不同振幅的差分信号。即该“类USB信号”是一种类似于USB信号的差分信号，并且该“类USB信号”为一种加强的类似于USB信号的差分信号，能够通过网线远距离地传输。本实施例中，用于连接第一USB延长控制器02和第二USB延长控制器03的网线的长度可以达到100米。也就是说，该数据传输系统，能够将USB摄像头01采集到的USB信号传输至距离USB摄像头100米远的主控设备04上，远远大于USB设备传输不超过5米的能力，由此可见，本实施例提供的USB摄像头数据传输系统延长了USB摄像头数据的传输距离，使得USB摄像头的应用范围更广。
可以理解的是，理想状态下，传输前和传输后信号没有损失，即第一USB信号和第二USB信号相同；但是，一般情况下，经过传输后的信号可能会丢失一些数据包中的同步信号，但是，这并不影响USB信号的正常传输，即第一USB信号和第二USB信号不同，本发明实施例中的“第一USB信号”和“第二USB信号”包括上述两种情况，即本发明实施例中的“第一USB信号”和“第二USB信号”可以相同也可以不相同，但是均是USB信号，符合USB传输协议和USB信号电气规范。
需要指出的是，在USB信号传输协议中，主设备和从设备之间信号的传输为握手传输，这就需要在本发明提供的USB摄像头数据传输系统中的信号传输优选是双向的。即一个方向是从USB摄像头01到主控设备04，另外一个方向是从主控设备04到USB摄像头01。在本发明提供的USB摄像头数据传输系统中，在USB摄像头数据传输前，还需要主控设备04向USB摄像头01发送USB控制信号以触发USB摄像头接收USB信号。
该USB控制信号可以依次通过第二USB延长控制器03、第一USB延长控制器02传输到USB摄像头01。为了实现信号的正常传输，第二USB延长控制器03还用于将USB控制信号转换成类USB控制信号，第一USB延长控制器还用于将类USB控制信号转换成USB控制信号。也就是说，第一USB延长控制器02和第二USB延长控制器03用于实现USB信号和类USB信号的相互转换。
进一步地，上述实施例所述的USB摄像头数据传输系统中，第一USB延长控制器02和/或第二USB延长控制器03可以为USB信号延长芯片。更具体地说，可以采用龙迅半导体有限公司生产的USB信号延长芯片。
在应用上述所述的USB摄像头数据传输系统时，无需在主控设备04上安装驱动程序，可以直接使用USB摄像头配置的驱动，使得该USB摄像头数据传输系统的安装简便方便。
上述所述的USB摄像头数据传输系统可以应用于不同领域。例如可以用于视频监控领域，当用于视频监控领域，所述主控设备可以为普通电脑。本实施例中直接采用普通电脑作为主控设备，相比传统的监控系统例如NVR系统或DVR系统，提高了电脑利用率，有效降低设备成本。该视频监控领域可以广泛应用在政府、银行、超市、商场、小区、办公室、酒店、食堂、住宅楼道和停车场等场合。
上述所述的USB摄像头数据传输系统还可以用于汽车监控领域，此时所述的主控设备为汽车车机。目前汽车的视频监控传输的CVBS信号是模拟信号，信号传输有失损耗，支持的分辨率非常低，最高支持480i分辨率；而目前USB摄像头可支持高清分辨率，可达1080P分辨率，远远高于480i分辨率，而且汽车车机也提供USB接口可以直接使用USB摄像头监控可以提高汽车监控的质量，提高汽车的档次和客户体验。
上述所述的USB摄像头数据传输系统还可用于科研领域，目前几乎所有高校和很多研究所都有对图像处理的研究，用的基本都开源的openCV开发包。该开发包设置有API（Application Programming Interface,应用程序编程接口），该API可以直接读取USB摄像头的数据进行运动检测，模式识别等研究。改变了传统的用录像好的视频文件或者保存好的图片进行数字图像处理研究，直接采用USB摄像头采集数据实时研究。提高了科研研究的工程可用性和实时性。为图像处理科研提供一种简单方便、低成本的科研方向。
基于上述USB摄像头数据传输系统，本发明还提供了一种USB摄像头数据传输方法。请参阅图2。
图2为本发明实施例提供的USB摄像头数据传输方法信令流程图。该数据传输方法包括以下步骤：
S21、USB摄像头01采集USB信号：
采用本领域的惯用技术手段，USB摄像头01采集USB信号。该USB信号可以为视频信号。
S22、通过第一USB连接线05向第一USB延长控制器02传输USB摄像头采集到的USB信号即第一USB信号。
S23、第一USB延长控制器02将接收到的USB摄像头01采集到的第一USB信号处理成类USB信号：
第一USB延长控制器02能够将接收到的USB信号处理成类USB信号。如上述所述，该类USB信号为加强的类似于USB信号的差分信号，能够通过网线进行远距离地传输。
S24、通过网线06将类USB信号传输至第二USB延长控制器03。
通过网线06将类USB信号传输至第二USB延长控制器03，以使第二USB延长控制器03接收到类USB信号。
由于类USB信号为加强信号，能够通过网线进行远距离地传输，所以，第一USB延长控制器02和第二USB延长控制器03之间的距离可以相距很远，甚至达到100米。从而通过网线06将USB摄像头采集到的USB信号传输至100米远的地方。相较于现有技术中的USB连接线传输USB信号不能超过5米的限定，本发明提供的数据传输方法延长了USB摄像头的USB信号的传输距离，使其摆脱了信号传输距离不超过5米的限制，使得USB摄像头具有更广泛地应用。如上所述，例如可以应用在视频监控领域、汽车监控领域以及科研领域等等。
S25、第二USB延长控制器03将接收到的类USB信号处理成第二USB信号。
S26、通过第二USB连接线07将第二USB信号发送至主控设备04。
需要说明的是，本发明实施例所述的第一USB延长控制器02和第二USB延长控制器03为相对应的一对USB延长控制器。通过该对USB延长控制器，可以实现USB信号和类USB信号的相互转换。从而使得在本实施例所述的USB摄像头数据传输方法中，输入信号是USB信号（信号输入端为USB摄像头），输出信号仍为USB信号（输出信号的输出端为第二USB延长控制器，其最终的接收端为主控设备）。由于输入端和输出端的信号均为USB信号，可以通过输入设备（USB摄像头01）、输出设备（第二USB延长控制器03）以及接收端（主控设备04）上的多个USB接口实现多路直接连接。该输入端和输出端均为USB信号的传输方法克服了现有技术中将USB信号转换成网络信号不能实现多路直接连接的缺陷，具有显著的进步。而且，本实施例所述的数据传输方法能够应用在不能支持网络信号的汽车监控领域和科研图像处理的opencv软件上。
同时，由于本实施例不采用网络信号，无需考虑网络带宽对传输视频信号尤其是高清图像数据的影响。具有更广的适用性。
同时，本发明提供的USB摄像头数据传输方法，其主控设备可以直接使用USB摄像头配置的驱动，无需安装其他驱动，可以达到拓展USB摄像头的应用范围，而且由于USB设备支持线上供电，而且使用简单方便，即插即用。
此外，为了实现主控设备04对USB摄像头01的控制，主控设备04向USB摄像头01发送的USB控制信号依次通过第二USB延长控制器03、第二USB延长控制器02达到USB摄像头01。该USB控制信号的传输方法如图3所示，图3为主控设备04发送的USB控制信号的传输方法示意图。该传输方法包括以下步骤：
S31、主控设备发送USB控制信号（第一USB控制信号）：
S32、第一USB控制信号经第二USB连接线07传输到第二USB延长控制器03：
S33、第二USB延长控制器03将接收到的第一USB控制信号处理成类USB控制信号：
S34、类USB控制信号通过网线06传输至第一USB延长控制器02：
S35、第一USB延长控制器02将类USB控制信号处理成USB信号（第二USB控制信号）：
S36、第二USB控制信号经第一USB连接线05传输至USB摄像头01，以使USB摄像头01接收到主控设备04发送的第一USB控制信号。
通过本发明提供的USB摄像头数据传输系统，能够实现信号的双向传输，即能够将USB摄像头01采集的USB信号传输至主控设备04，也可以将主控设备04发送的控制信号传输至USB摄像头01。而且通过第一USB延长控制器02和第二USB延长控制器03可以将USB信号传输至很远甚至100米的距离。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种USB摄像头数据传输系统，其特征在于，包括，
USB摄像头、第一USB延长控制器、第二USB延长控制器以及主控设备；
其中，所述USB摄像头通过第一USB连接线与所述第一USB延长控制器连接，所述第一USB延长控制器通过网线与所述第二USB延长控制器连接，所述第二USB延长控制器通过第二USB连接线与所述主控设备相连；
所述第一USB延长控制器用于将USB摄像头采集的第一USB信号处理成类USB信号，所述第二USB延长控制器用于将所述类USB信号处理成第二USB信号；
所述主控设备用于向所述USB摄像头发送第一USB控制信号；
所述第二USB延长控制器还用于将所述第一USB控制信号处理成类USB控制信号；
所述第一USB延长控制器还用于将所述类USB控制信号处理成第二USB控制信号；
所述类USB信号是符合USB传输协议、不符合USB信号电气规范且与所述第一USB信号和所述第二USB信号具有不同摆幅的差分信号；
所述类USB控制信号是符合USB传输协议、不符合USB信号电气规范且与所述第一USB信号和所述第二USB信号具有不同摆幅的差分信号。
2.根据权利要求1所述的数据传输系统，其特征在于，所述第一USB延长控制器和/或所述第二USB延长控制器为USB信号延长芯片。
3.根据权利要求1所述的数据传输系统，其特征在于，所述主控设备为电脑或汽车车机。
4.一种USB摄像头数据传输方法，其特征在于，应用于权利要求1-3任一项所述的USB摄像头数据传输系统，所述数据传输方法包括，
第一USB延长控制器接收USB摄像头采集到的第一USB信号，将所述第一USB信号处理成类USB信号，并通过网线传输所述类USB信号；
所述第二USB延长控制器接收所述类USB信号，将所述类USB信号处理成第二USB信号，将所述第二USB信号传输至主控设备；
所述方法还包括：
所述第二USB延长控制器接收所述主控设备发送的第一USB控制信号，将所述第一USB控制信号处理成类USB控制信号；
所述第一USB延长控制器接收所述类USB控制信号，将所述类USB控制信号处理成第二USB控制信号，将所述第二USB控制信号传输至所述USB摄像头；
其中，所述类USB信号是符合USB传输协议、不符合USB信号电气规范且与所述第一USB信号和所述第二USB信号具有不同摆幅的差分信号；
所述类USB控制信号是符合USB传输协议、不符合USB信号电气规范且与所述第一USB信号和所述第二USB信号具有不同摆幅的差分信号。
5.根据权利要求4所述的数据传输方法，其特征在于，所述第一USB延长控制器和/或所述第二USB延长控制器为USB信号延长芯片。
6.根据权利要求4-5任一项所述的数据传输方法，其特征在于，所述主控设备为电脑或汽车车机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 230601, Hefei economic and Technological Development Zone, Anhui province innovation and entrepreneurship Park, block A, four Applicant after: Long Xun semiconductor (Hefei) Limited by Share Ltd Address before: 230601, Hefei economic and Technological Development Zone, Anhui province innovation and entrepreneurship Park, block A, four Applicant before: Lontium Semiconductor Technology (Hefei) Co.,Ltd. |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Jun Inventor after: Chen Feng Inventor after: Su Jin Inventor after: Xia Hongfeng Inventor after: Tao Cheng Inventor before: Zhang Jun |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20160729 Address after: 518000, Shenzhen, Guangdong Province, Nanshan District No. 7, No. two, Lang Shan Road, building 412 Applicant after: Shenzhen Lontium Semiconductor Science and Technology Co., Ltd. Address before: 230601, Hefei economic and Technological Development Zone, Anhui province innovation and entrepreneurship Park, block A, four Applicant before: Long Xun semiconductor (Hefei) Limited by Share Ltd |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: Two road street Longgang Ji Hua Gan Li District of Shenzhen City, Guangdong province 518112 No. 11 Hisense innovation industrial city 19 unit 20 layer 01-02 Patentee after: Shenzhen Lontium Semiconductor Science and Technology Co., Ltd. Address before: 518000, Shenzhen, Guangdong Province, Nanshan District No. 7, No. two, Lang Shan Road, building 412 Patentee before: Shenzhen Lontium Semiconductor Science and Technology Co., Ltd. |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder |