CN104065919B - 远距离传输数字视频信号的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于通信领域，提供了一种远距离传输数字视频信号的方法及装置，所述方法包括如下步骤：采集数字视频信号；将所述采集的数字视频信号转换成USB信号；将所述USB信号增强，并传输至工业内窥镜的主控制器。本发明提出的方法及装置可实现工业内窥镜的远距离视频信号传输。

Description

远距离传输数字视频信号的方法及装置

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，尤其涉及一种远距离传输数字视频信号的方法及装置。

背景技术

工业内窥镜，其功能用于观察肉眼不能观察到的部位，可在不需拆卸或破坏组装及设备停止运行的情况下，实现无损检测，广泛应用于航空、汽车、船舶、电气、化学、电力、煤气、土木建筑等现代核心工业的各个部门。其基本原理是通过CCD/CMOS图像传感器接受到所观察物体反射来的光，转换成电信号，再通过导线将电信号输送到视频信息处理中心，对这些电信号进行贮存和处理，最后传输到电视监视器中并在屏幕上显示出观察物体的图像，因此图像质量的好坏直接影响着内窥镜的使用效果。

现有技术中的长距离传输工业内窥镜，通过CVBS(Composite Video BroadcastSignal，复合视频广播信号)来传输CCD/CMOS图像传感器的数据，该方法是以模拟传输视频信号，传输速度慢，带宽低，而且容易受外界环境干扰而使图像有条纹和噪点。还需要专门的CVBS解码芯片，才能送到MCU处理，增加了系统的复杂性。数字式工业内窥镜使用通用传输技术一般使用USB传输，或者使用专用的协议。目前，USB以接口体积小，支持热插拔，即插即用，兼容性好，节省系统资源和成本低。Usb2.0的传输速率达到480Mbit/s，适合传输视频数据。但其缺陷在于USB2.0传输距离只有5米，不能达到远距离CCD/CMOS图像的传输。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种远距离传输数字视频信号的方法及装置，旨在解决现有的工业内窥镜使用USB信号传输时无法实现远距离传输的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种远距离传输数字视频信号的方法，所述方法包括如下步骤：

采集数字视频信号；

将所述采集的数字视频信号转换成USB信号；

将所述USB信号增强，并传输至工业内窥镜的主控制器。

进一步地，所述方法还包括：

将所述主控制器接收的USB信号还原为所述数字视频信号，并显示。

进一步地，所述将USB信号增强，并传输至工业内窥镜的主控制器包括：

将所述USB信号转换为差分信号，并对差分信号进行放大，放大过程包括对电源电压或电流干扰进行处理，降低电路噪音；通过集成自适应线缆补偿器以适应不同的线材和线材长度；并在差分信号中加入交流耦合信号，在差分信号的传输中加入出错重传协议；

将所述放大后的USB信号通过同轴电缆、UTP电缆、电话线或USB线发送至所述工业内窥镜的主控制器。

进一步地，所述采集数字视频信号具体为：

通过USB摄像头采集所述数字视频信号。

本发明还提出一种远距离传输数字视频信号的装置，所述装置包括：

采集模块，用于采集数字视频信号；

转换模块，用于将所述采集的数字视频信号转换成USB信号；

增强模块，用于将所述USB信号增强，并传输至工业内窥镜的主控制器。

进一步地，所述装置还包括：

还原模块，用于将所述主控制器接收的USB信号还原为所述数字视频信号，并显示。

进一步地，所述增强模块包括：

放大单元，用于将所述USB信号转换为差分信号并对差分信号进行放大，并对电源电压或电流干扰进行处理，降低电路噪音；通过集成自适应线缆补偿器以适应不同的线材和线材长度；并在差分信号中加入交流耦合信号，在差分信号的传输中加入出错重传协议；

传输单元，用于将所述放大后的USB信号通过同轴电缆、UTP电缆、电话线或USB线发送至所述工业内窥镜的主控制器。

进一步地，所述采集模块具体用于通过USB摄像头采集所述数字视频信号。

本发明实施例将CCD/CMOS采集的数字视频信号通过数字差分信号总线传输到主机端进行图像处理，其传输距离最长可达70m，且数字视频信号的传输速度快，不易受干扰。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的远距离传输数字视频信号的方法的流程图；

图2是本发明实施例一提供的远距离传输数字视频信号的方法中工业内窥镜的结构图；

图3是本发明实施例一提供的远距离传输数字视频信号的方法中USB控制与接口单元与USB摄像头的连接示意图；

图4是本发明实施例二提供的远距离传输数字视频信号的装置的结构图；

图5是本发明实施例二提供的远距离传输数字视频信号的装置中增强模块的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

本发明实施例一提出一种远距离传输数字视频信号的方法。如图1所示，本发明实施例一的方法包括如下步骤：

S1、采集数字视频信号。如图2所示，本发明实施例一的工业内窥镜包括主控制器10和分别与主控制器10连接的非易失性存储器20、显示器30、内存40和USB控制与接口单元50，USB摄像头60与USB控制与接口单元50连接。工业内窥镜检测USB摄像头60是否插入，如果没有检测到则处于等待状态。当工业内窥镜检测到USB摄像头60插入，则调用对应函数进行设备的枚举，主控制器10需要知道工业内窥镜支持哪些传输类型和终端。主控制器10分配一个地址给USB摄像头60，从USB摄像头60读取描述数据，分配和载入一个设备驱动程序以及从在接受到的数据中出现的选项中选择一个配置。当工业内窥镜被配置好后，可使用它的配置中支持的任何终端来传输数据。枚举完成后，根据工业内窥镜上层应用软件的请求，执行对应操作，如是否打开视频接口，设置像素分辨率，设置颜色对比度和饱和度等。USB摄像头60根据不同的请求，执行对应的操作。

当USB摄像头60执行视频信号采集操作时，通过内置的CCD/CMOS传感器采集原始的数字视频信号。

S2、USB摄像头60将采集的数字视频信号转换成USB信号。如图3所示，USB摄像头60和USB控制与接口单元15之间通过信号放大器17连接，信号放大器17可放置在USB控制与接口单元15一端，也可放置在USB摄像头60一端，或者USB摄像头60和USB控制与接口单元15两端分别设置一信号放大器17。以后者为例，两个信号放大器17之间通过同轴电缆、UTP电缆(CAT5/CAT 5E/CAT6以太网线或电话线)、USB线等连接。USB摄像头60将转换后的USB信号发送至信号放大器17。

S3、将USB信号增强，并传输至工业内窥镜的主控制器。信号放大器17将所述USB信号转换为差分信号，并对电源电压或电流干扰进行处理，降低电路噪音；通过集成自适应线缆补偿器来适应不同的线材和线材长度；在差分信号中加入交流耦合信号增加传输距离；在差分信号的传输过程中加入出错重传协议保证数据正确和长距离传输的稳定性，使USB信号可以在不同传输线上传输信号，并且保持数据的正确传输。

USB控制与接口单元15将接收到的USB信号传输到内存14中，由主控制器10完成数据的转换，还原成原始的数字视频信号，并发送到显示器13完成显示。非易失性存储器12可保存图像数据(可为SD卡)，也可作为程序的储存空间(Nandflash或eeprom等)。

本发明实施例一提供了一种利用USB远距离传输数字图像的实现方式，其传输距离可达70米。且成本低，能使用多种线材进行数据传输，传输数据量大(USB2.0的传输速度为480Mb/s)。

实施例二

本发明实施例二提出一种远距离传输数字视频信号的装置。如图4所示，本发明实施例二提出的装置包括：

采集模块21，用于采集数字视频信号；

转换模块22，用于将采集的数字视频信号转换成USB信号；

增强模块23，用于将USB信号增强，并传输至工业内窥镜的主控制器。

还原模块24，用于将主控制器接收的USB信号还原为数字视频信号，并显示。

如图5所示，增强模块23包括：

放大单元231，将上述USB信号转换为差分信号并对差分信号进行放大，并对电源电压或电流干扰进行处理，降低电路噪音；通过集成自适应线缆补偿器以适应不同的线材和线材长度；并在差分信号中加入交流耦合信号，在差分信号的传输中加入出错重传协议；

传输单元232，用于将放大后的USB信号通过同轴电缆、UTP电缆、电话线或USB线发送至工业内窥镜的主控制器。

本发明实施例二的装置可以是工业内窥镜本身，也可以是工业内窥镜内置或外接的一装置。采集模块21设置于USB摄像头一端，通过USB摄像头的CCD/CMOS传感器采集原始的数字视频信号。设置于USB摄像头一端的转换模块22将采集的数字视频信号转换成USB信号后发送给增强模块23。增强模块23可以由信号放大器17完成，增强模块23的放大单元231对电源电压或电流干扰进行处理，降低电路噪音；通过集成自适应线缆补偿器来适应不图的线材和长度；加入交流耦合信号增加传输距离；将USB信号以再差分模式，加入出错重传协议保证数据正确和长距离传输的稳定性后，由传输单元232通过同轴电缆、UTP电缆(CAT5/CAT 5E/CAT6以太网线或电话线)、USB线等发送至工业内窥镜的主控制器，使USB信号可以在不同传输线上传输信号，并且保持数据的正确传输。

设置于主控制器一端的还原模块24(还原模块24也可以由主控制器完成)将接收到的USB信号传输到主控制器的内存中，对接收的数据进行转换，还原成原始的数字视频信号，并发送到显示器上完成显示。

本发明实施例二提供了一种利用USB远距离传输数字图像的装置，其数字视频的传输距离可达70米。且成本低，能使用多种线材进行数据传输，传输数据量大。

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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种远距离传输数字视频信号的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

USB摄像头执行采集数字视频信号操作；

所述USB摄像头将所述采集的数字视频信号转换成USB信号发送至信号放大器；

所述信号放大器将所述USB信号增强，并传输至工业内窥镜的主控制器；

所述将USB信号增强，并传输至工业内窥镜的主控制器包括：

将所述USB信号转换为差分信号，并对差分信号进行放大，放大过程包括对电源电压或电流干扰进行处理，降低电路噪音；通过集成自适应线缆补偿器以适应不同的线材和线材长度；并在差分信号中加入交流耦合信号，在差分信号的传输中加入出错重传协议；

将所述放大后的USB信号通过同轴电缆、UTP电缆、电话线或USB线发送至所述工业内窥镜的主控制器。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述主控制器接收的USB信号还原为所述数字视频信号，并显示。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述采集数字视频信号具体为：

通过USB摄像头采集所述数字视频信号。

4.一种远距离传输数字视频信号的装置，其特征在于，所述装置包括：

采集模块，用于采集数字视频信号；

转换模块，用于将所述采集的数字视频信号转换成USB信号；

增强模块，用于将所述USB信号增强，并传输至工业内窥镜的主控制器；所述增强模块由信号放大器完成；

所述增强模块包括：放大单元，用于将所述USB信号转换为差分信号并对差分信号进行放大，并对电源电压或电流干扰进行处理，降低电路噪音；通过集成自适应线缆补偿器以适应不同的线材和线材长度；并在差分信号中加入交流耦合信号，在差分信号的传输中加入出错重传协议；

传输单元，用于将所述放大后的USB信号通过同轴电缆、UTP电缆、电话线或USB线发送至所述工业内窥镜的主控制器。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

还原模块，用于将所述主控制器接收的USB信号还原为所述数字视频信号，并显示。

6.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述采集模块具体用于通过USB摄像头采集所述数字视频信号。