CN103581616A - 监控系统、图像压缩串行器以及图像解压缩解串行器 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示监控系统、图像压缩串行器以及图像解压缩解串行器。所揭示的监控系统包括摄影机、同轴缆线以及中控机台。摄影机用于拍摄图像且具有一图像压缩串行器。中控机台具有一图像解压缩解串行器。图像压缩串行器将摄影机所拍摄到的数字图像压缩为特定解析度、并将该特定解析度的数字图像转换为串行形式。同轴缆线耦接该图像压缩串行器至该图像解压缩解串行器，以传输该特定解析度且该串行形式的数字图像至该图像解压缩解串行器转换为并行形式并作解压缩，以进行视频编码。本发明的监控系统的设计使得同轴缆线得以以低成本线材实现、却同时确保监控画面为相当的高画质。

Description

监控系统、图像压缩串行器以及图像解压缩解串行器
技术领域
本发明涉及监控系统(surveillance system)，尤其涉及摄影机所使用的串行输出模块以及中控机台内所使用的串行接收模块(联合称为SERDES装置)。
背景技术
监控系统一般需要相当长度的线材连结摄影机与中控机台。
然而，随着摄影机图像品质提升，过长的线材需求必须同时加粗线材口径方能确保传输品质。如此一来，若要更新监控系统作高画质图像监控，大楼原始的布线必须全面更新，费用非常昂贵。此外，粗线材口径也意味着可观的线材成本。
发明内容
鉴于上述问题，本发明揭示一种监控系统、一种图像压缩串行器以及一种图像解压缩解串行器。
根据本发明一种实施方式所实现的一监控系统包括摄影机、同轴缆线以及中控机台。摄影机用于拍摄图像且具有一图像压缩串行器。中控机台具有一图像解压缩解串行器。图像压缩串行器将摄影机所拍摄到的数字图像压缩为特定解析度、并将该特定解析度的数字图像转换为串行形式。同轴缆线耦接该图像压缩串行器至该图像解压缩解串行器，以传输该特定解析度且该串行形式的数字图像给该图像解压缩解串行器转换为并行形式并作解压缩，以进行视频编码。
根据本发明一种实施方式所实现的一图像压缩串行器包括一数字图像解码器、一图像压缩器以及一串行器。该数字图像解码器使一数字图像自一第一数据格式解码。该图像压缩器自该数字图像解码器接收该数字图像、并将之压缩至一特定解析度。该串行器耦接该图像压缩器，用以将该特定解析度的数字图像转换为一串行形式，以呈一第二数据格式由一同轴缆线传输。
本发明一种实施方式还实现一图像解压缩解串行器，使数字图像复原为一第一数据格式。该图像解压缩解串行器包括一解串行器、一图像解压缩器以及一数字图像编码器。该解串行器接收一第二数据格式的数字图像、并将之转换为一并行形式；该第二数据格式相容于同轴缆线传输。该图像解压缩器耦接该解串行器，提供解压缩运算。该数字图像编码器将该图像解压缩器解压缩后的数字图像编码复原为该第一数据格式。
本发明的监控系统的设计使得同轴缆线得以以低成本线材实现、却同时确保监控画面为相当的高画质。举例说明之，通过所揭示的技术，原需以1.5Gbps/3Gbps位元率传输的高画质图像即使降至270Mbps位元率仍可维持相当画面品质；此低位元率使得低成本线材设计得以实现。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为根据本发明一种实施方式所实现的一监控系统100；
图2以方块图详细图解根据本发明一种实施方式所实现的摄影机202与中控机台204；
图3以方块图图解根据本发明一种实施方式所实现的一图像压缩串行器300；以及
图4为一方块图，对应该图像压缩串行器300图解一图像解压缩解串行器400。
上述附图中的附图标记说明如下：
100~监控系统；
102_1、102_2…102_N~摄影机；
104~中控机台；
106~屏幕；
108~电脑；
202~摄影机；
204~中控机台；
212~图像感测器；
214~图像信号处理器；
216~数字视频录影控制器；
222~数字图像解码器；
224~图像压缩器；
226~双态转换率控制编码器；
228~串行器；
230~解串行器；
232~双态转换率控制解码器；
234~图像解压缩器；
236~数字图像编码器；
300~图像压缩串行器；
302~BT1120解码器；
304~JPEG编码器；
306~缓冲器；
308~8b10b编码器；
310~频道编码器；
312~270Mbps串行器；
400~图像解压缩解串行器；
402~270Mbps解串行器；
404~频道译码器；
406~8b10b解码器；
408~缓冲器；
410~JPEG解码器；
412~BT1120编码器；
Coaxial_Cable~同轴缆线；
SMART_SER~图像压缩串行器；以及
SMART_DES~图像解压缩解串行器
具体实施方式
图1为根据本发明一种实施方式所实现的一监控系统(surveillancesystem)100，其中包括摄影机102_1、102_2…102_N、中控机台104、屏幕106以及电脑108。同轴缆线(coaxial cable)用于连结摄影机102_1、102_2…102_N至中控机台104；例如，耦接摄影机102_1与中控机台104的该条同轴缆线Coaxial_Cable。中控机台104的一种实施方式为数字视频录影机(Digital Video Recorder，DVR)，可使摄影机102_1、102_2…102_N拍摄的画面于屏幕106上播出或者传递至电脑108。
摄影机102_1、102_2…102_N可拍摄高画质图像。例如，数字串行接口(Serial Digital Interface，SDI)摄影机-具有SD-SDI(如480i60、576i50)、HD-SDI(如720P60、720P50、1080i60、1080i50)、或3G-SDI(如1080P60、1080P50)摄像功能者─即可用来实现摄影机102_1、102_2…102_N。
同轴缆线Coaxial_Cable可采用一般口径。例如，任何足以传送标准解析度(Standard Definition，SD)图像的同轴缆线都可以用来实现所述同轴缆线Coaxial_Cable。
为了以一般口径的同轴缆线Coaxial_Cable实现高画质图像监控，本案于摄影机102_1、102_2…102_N的串行输出模块以及中控机台104的串行接收模块(联合称为SERDES装置)作特别设计，介绍如下。
图2以方块图详细图解根据本发明一种实施方式所实现的摄影机202与中控机台204。如图所示，摄影机202与中控机台204以同轴缆线Coaxial_Cable连结。
摄影机202用于拍摄图像且具有一图像压缩串行器SMART_SER。图像拍摄可由图像感测器212以及图像信号处理器214实现。图像压缩串行器SMART_SER可将拍摄到的数字图像压缩为一特定解析度、并将该特定解析度的数字图像转换为一串行形式。同轴缆线Coaxial_Cable耦接该摄影机202的该图像压缩串行器SMART_SER至该中控机台204，以传输该特定解析度且该串行形式的数字图像至该中控机台204。中控机台204具有一图像解压缩解串行器SMART_DES，用以将该特定解析度且该串行形式的数字图像转换为一并行形式并作解压缩，以还原之。如图所示，中控机台204可于该图像解压缩解串行器SMART_DES后耦接一数字视频录影控制器216，提供视频编码(如，H.264编码或任何视频编码技术)…等操作。该数字视频录影控制器216处理后的信号可由该中控机台204输出，可交由屏幕、个人电脑(如图1标号106、108)或其他播放或储存设备。
如图2所示，图像压缩串行器SMART_SER可包括一数字图像解码器222、一图像压缩器224、一双态转换率控制编码器226与一串行器228。摄影机202所拍摄到的数字图像系以一第一数据格式输入该图像压缩串行器SMART_SER。数字图像解码器222使该数字图像自该第一数据格式解码。图像压缩器224自该数字图像解码器222接收该数字图像、并将之压缩至所述特定解析度。双态转换率控制编码器226耦接于该图像压缩器224以及该串行器228之间，可视使用者需求决定是否使用，用以确保信号的双态转换率(toggle rate)。串行器228则负责将该特定解析度的数字图像转换为一串行形式，以呈一第二数据格式由该同轴缆线Coaxial_Cable传输。
图2还显示该图像解压缩解串行器SMART_DES可包括一解串行器230、一双态转换率控制解码器232、一图像解压缩器234以及一数字图像编码器236。同轴缆线Coaxial_Cable所传递的该第二数据格式的数字图像将由该解串行器230接收、且转换为一并行形式。双态转换率控制解码器232耦接于该解串行器230以及该图像解压缩器234之间，系相对应该双态转换率控制编码器226而设置，提供还原操作。图像解压缩器234提供解压缩运算。该图像解压缩器234解压缩后的数字图像将经该数字图像编码器236编码复原为该第一数据格式，以输出给该数字视频录影控制器216作处理。
整理之，图像压缩串行器SMART_SER的图像压缩器224设计以及图像解压缩解串行器SMART_DES的图像解压缩器234设计使得同轴缆线Coaxial_Cable得以以低成本线材实现、却同时确保监控画面为相当的高画质。举例说明之，通过所揭示的技术，原需以1.5Gbps/3Gbps位元率传输的高画质图像即使降至270Mbps位元率仍可维持相当画面品质；此低位元率使得低成本线材设计得以实现。
该第一数据格式可为BT1120数据格式。该第二数据格式可为一标准解析度数字串行接口(SD-SDI)数据格式。以上叙述并不意图限定该第一与该第二数据格式为BT1120与SD-SDI数据格式。整理之，第二数据格式可为相容于同轴缆线传输的任何串行形式的数据格式；并且，相较于第二数据格式，任何较高解析度数字图像用的并行数据格式皆可用来实现该第一数据格式。
在同轴缆线Coaxial_Cable传输SD-SDI信号的例子中，为了符合SD-SDI信号的双态转换率(toggle rate)最低要求，双态转换率控制编码器226以及双态转换率控制解码器232可有相应设计，稍后讨论之。
此外，图像压缩器224与图像解压缩器234有多种实施方式─可采用JPEG、H.264或MPEG4…任何图像压缩/解压缩技术。
关于JPEG(Joint Photographic Experts Group)技术，双态转换率控制编码器226以及双态转换率控制解码器232可有相应设计，稍后讨论之。
图3以方块图图解根据本发明一种实施方式所实现的一图像压缩串行器300，其中数字图像系以BT1120数据格式输入该图像压缩串行器300，且系以标准解析度数字串行接口(SD-SDI)数据格式自该图像压缩串行器300输出、交由同轴缆线Coaxial_Cable传输。此外，图像压缩串行器300所供应的图像压缩为JPEG图像压缩技术。
如图3所示，图像压缩串行器300包括一BT1120解码器302、一JPEG编码器304、一缓冲器306、一8b10b编码器308、一频道编码器(channel codingmachine)310以及一270Mbps串行器312。BT1120解码器302(对应图2的数字图像解码器222)将数字图像自BT1120数据格式解码，再交由该JPEG编码器304作图像压缩。缓冲器306以及8b10b编码器308为针对JPEG压缩技术而对该双态转换率控制编码器(第2图编号226)作的设计。该JPEG编码器304所供应的数据经该缓冲器306缓冲后，交由该8b10b编码器308编码，以确保信号的双态转换率(toggle rate)。频道编码器310为针对同轴缆线Coaxial_Cable上传输的SD-SDI信号而对该双态转换率控制编码器(图2编号226)作的设计。频道编码器310提供加扰(scrambling)与非归零(NRZ)运算。270Mbps串行器312则是作并行-串行转换，输出传输率为270Mbps的SD_SDI信号交由同轴缆线Coaxial_Cable传输。
对应该图像压缩串行器300，图4以方块图图解一图像解压缩解串行器400，包括：一270Mbps解串行器402、一频道译码器(channel decodingmachine)404、一8b10b解码器406、一缓冲器408、一JPEG解码器410以及一BT1120编码器412。270Mbps解串行器402将同轴缆线Coaxial_Cable所传输的SD_SDI信号转换为并行形式。频道译码器404为相对该频道编码器310而设计，提供解扰(descrambling)与反向非归零(NRZI)运算。8b10b解码器406为相对8b10b编码器308而设计，解码后的数据经由缓冲器408交由该JPEG解码器410作解压缩，再由BT1120编码器412复原为BT1120数据格式。频道译码器404、8b10b解码器406与缓冲器408可实现图2所示的双态转换率控制解码器232。BT1120编码器412可实现图2所示的数字图像编码器236。
特别声明之，图3与图4内容并非意图限定本发明技术范围。随着第一以及第二数据格式以及图像压缩/解压缩技术不同，所揭示的图像压缩串行器与图像解压缩解串行器可有对应的修改。此外，所揭示的图像压缩串行器与图像解压缩解串行器除了可分别制作成芯片外，其部分方块也可能以韧体方式由处理器执行实现。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (23)

1.一种监控系统，包括：
一摄影机，用以拍摄图像且具有一图像压缩串行器，其中，该图像压缩串行器将该摄影机所拍摄到的数字图像压缩为一特定解析度、并将该特定解析度的数字图像转换为一串行形式；
一同轴缆线，具有一第一端以及一第二端，该第一端耦接该摄影机的该图像压缩串行器，使该特定解析度且该串行形式的数字图像由该同轴缆线传输；以及
一中控机台，耦接该同轴缆线的该第二端、且具有一图像解压缩解串行器，其中，该图像解压缩解串行器将该特定解析度且该串行形式的数字图像转换为一并行形式并作解压缩，以进行视频编码。
2.如权利要求1所述的监控系统，其中：
该摄影机所拍摄到的数字图像系以一第一数据格式输入该图像压缩串行器；且
该图像压缩串行器包括：
一数字图像解码器，使该数字图像自该第一数据格式解码；
一图像压缩器，自该数字图像解码器接收该数字图像、并将之压缩至该特定解析度；以及
耦接该图像压缩器的一串行器，将该特定解析度的数字图像转换为该串行形式，以呈一第二数据格式由该同轴缆线传输。
3.如权利要求2所述的监控系统，其中该图像压缩串行器还包括：
一双态转换率控制编码器，耦接于该图像压缩器以及该串行器之间。
4.如权利要求3所述的监控系统，其中：
该双态转换率控制编码器包括一频道编码器，提供加扰与非归零运算。
5.如权利要求3所述的监控系统，其中：
该图像压缩器系为一JPEG编码器；且
该双态转换率控制编码器包括一8b10b编码器以及一缓冲器，该缓冲器用于缓冲该JPEG编码器至该8b10b编码器的数据，且该8b10b编码器耦接该串行器。
6.如权利要求2所述的监控系统，其中，该图像解压缩解串行器包括：
一解串行器，接收该第二数据格式的数字图像、并将之转换为该并行形式；
耦接该解串行器的一图像解压缩器，提供解压缩运算；以及
一数字图像编码器，将该图像解压缩器解压缩后的数字图像编码复原为该第一数据格式。
7.如权利要求6所述的监控系统，其中该图像解压缩解串行器还包括：
一双态转换率控制解码器，耦接于该解串行器以及该图像解压缩器之间。
8.如权利要求7所述的监控系统，其中：
该双态转换率控制解码器包括一频道译码器，提供解扰与反向非归零运算。
9.如权利要求7所述的监控系统，其中：
该图像解压缩器为一JPEG解码器；且
该双态转换率控制解码器包括一8b10b解码器以及一缓冲器，该8b10b解码器耦接该解串行器，且该缓冲器用于缓冲该8b10b解码器至该JPEG解码器的数据。
10.如权利要求6所述的监控系统，其中：
该第一数据格式为BT1220数据格式；且
该第二数据格式为一标准解析度数字串行接口数据格式。
11.如权利要求6所述的监控系统，其中该图像压缩器为一JPEG编码器。
12.一种图像压缩串行器，包括：
一数字图像解码器，使一数字图像自一第一数据格式解码；
一图像压缩器，自该数字图像解码器接收该数字图像、并将之压缩至一特定解析度；以及
耦接该图像压缩器的一串行器，将该特定解析度的数字图像转换为一串行形式，以呈一第二数据格式由一同轴缆线传输。
13.如权利要求12所述的图像压缩串行器，还包括：
一双态转换率控制编码器，耦接于该图像压缩器以及该串行器之间。
14.如权利要求13所述的图像压缩串行器，其中：
该双态转换率控制编码器包括一频道编码器，提供加扰与非归零运算。
15.如权利要求13所述的图像压缩串行器，其中：
该图像压缩器系为一JPEG编码器；且
该双态转换率控制编码器包括一8b10b编码器以及一缓冲器，该缓冲器用于缓冲该JPEG编码器至该8b10b编码器的数据，且该8b10b编码器耦接该串行器。
16.如权利要求12所述的图像压缩串行器，其中：
该第一数据格式为BT1220数据格式；且
该第二数据格式为一标准解析度数字串行接口数据格式。
17.如权利要求12所述的图像压缩串行器，其中该图像压缩器为一JPEG编码器。
18.一种图像解压缩解串行器，使数字图像复原为一第一数据格式，该图像解压缩解串行器包括：
一解串行器，接收一第二数据格式的数字图像、并将之转换为一并行形式，该第二数据格式相容于同轴缆线传输；
耦接该解串行器的一图像解压缩器，提供解压缩运算；以及
一数字图像编码器，将该图像解压缩器解压缩后的数字图像编码复原为该第一数据格式。
19.如权利要求18所述的图像解压缩解串行器，还包括：
一双态转换率控制解码器，耦接于该解串行器以及该图像解压缩器之间。
20.如权利要求19所述的图像解压缩解串行器，其中：
该双态转换率控制解码器包括一频道译码器，提供解扰与反向非归零运算。
21.如权利要求19所述的图像解压缩解串行器，其中：
该图像解压缩器为一JPEG解码器；且
该双态转换率控制解码器包括一8b10b解码器以及一缓冲器，该8b10b解码器耦接该解串行器，且该缓冲器用于缓冲该8b10b解码器至该JPEG解码器的数据。
22.如权利要求18所述的图像解压缩解串行器，其中：
该第一数据格式为BT1220数据格式；且
该第二数据格式为一标准解析度数字串行接口数据格式。
23.如权利要求18所述的图像解压缩解串行器，其中该图像压缩器为一JPEG编码器。
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