CN108076289B - 前端摄像设备、升级方法及后端设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了前端摄像设备、升级方法及后端设备，后端设备向前端摄像设备发送升级指令；在接收到后端设备发送的升级指令后，前端摄像设备停止通过同轴电缆传输图像信号；所述后端设备对升级数据包进行多电平编码处理和数模转换处理后通过同轴电缆发送给所述前端摄像设备；所述前端摄像设备对接收到的所述升级数据包进行模数转换处理和多电平解码处理，所述前端摄像设备根据处理后升级数据包进行升级，升级的速率随采样频率变化，采样频率越高，升级速率越快。

Description

前端摄像设备、升级方法及后端设备

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及前端摄像设备、升级方法及后端设备。

背景技术

目前的前端模拟摄像机主要由图像传感器、ISP(Image Signal Processing，图像信号处理器)、视频编码及控制模块组成。随着集成电路的发展，目前的ISP和视频编码及控制模块由一个SOC(System-on-a-Chip，系统级芯片)完成，例如DH5010M芯片。图像传感器主要完成对目标图像进行光电转换，图像信号处理器主要完成信号采集及图像处理，视频编码主要完成图像的编码(如CVBS/HDCVI编码等)及输出，控制模块通过加载存储器中的代码，配置图像传感器参数，控制红外灯、光圈大小、镜头变焦等功能。

由于功能的扩增，前端摄像机原有的系统会失去时效性，因此有时需要对前端摄像机进行软件系统升级。

对前端模拟摄像机升级例如通过拆机增加1路升级通路来升级。由于拆机麻烦且升级成本高，出现了如图1所示的升级方法，基于线路切换来实现对模拟摄像机上的视频接口P和电源接口POWER的复用，即视频接口P分别用于模拟视频信号的传输和对软件升级数据的传输，而电源接口POWER分别用于供电电压的输入和软件升级控制信号的输入，从而无需拆开模拟摄像机实现软件升级操作。该升级方法虽然无需拆机但是在集中供电的情况下，前端模拟摄像机电源可能会存在过压和欠压的情况，在正常工作模式下会默认为是升级状态而无法正常输出图像。因此，又出现了如图2所示的利用反向消隐区传输升级数据包来对摄像机进行升级。在前端摄像机收到后端发送的升级指令，前端摄像机将正常工作模式切换至升级模式之后，在前端摄像机向后端发送应答信号之前，前端摄像机将处于正常工作模式时的初始有效数据区和初始反向消隐区设定为反向消隐区，即增加了反向消隐区的行数，在前端摄像机接收后端通过重新设定的反向消隐区发送的升级数据包。该升级方法中后端设备把调制后的升级数据包通过重新设定的反向消隐区发送给前端摄像机，因此信号以帧为单位进行传输，传输速率会受到帧率的影响，重新设定的反向消隐区包括初始反向消隐区和初始有效数据区，但每帧图像的消隐行和有效行是固定的，因此传输速率较慢。

综上可知，现有技术中存在的技术问题是：前端摄像设备的升级速率受到帧率的影响，所以升级速率慢且效率低。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述技术问题，本发明实施例提供一种前端摄像设备、升级方法及后端设备，升级的速率随采样频率变化，采样频率越高，升级速率越快。

第一方面，本发明一实施例提供了一种前端摄像设备的升级方法，包括：

前端摄像设备通过同轴电缆接收后端设备发送的升级数据包；

所述前端摄像设备对接收到的所述升级数据包进行模数转换处理和多电平解码处理；

所述前端摄像设备根据处理后的升级数据包进行升级。

可选的，所述升级数据包为升级数据子包；

所述前端摄像设备根据处理后的升级数据包进行升级，包括：

所述前端摄像设备在接收到所有升级数据子包后，根据处理后的所有升级数据子包进行升级。

可选的，所述前端摄像设备对接收到的所述升级数据包进行模数转换处理和多电平解码处理之后，还包括；

所述前端摄像设备对处理后的升级数据子包进行校验；

若校验成功，所述前端摄像设备通过开关电路的高低电平信号向所述后端设备发送用于表征校验成功的指令，以使所述后端设备继续发送下一升级数据子包，直到所述升级数据包中的所有升级数据子包发送完毕。

可选的，若检验失败，所述前端摄像设备通过开关电路的高低电平信号向所述后端设备发送用于表征校验失败的指令，以使所述后端设备重新发送校验失败的升级数据子包。

可选的，在前端摄像设备通过同轴电缆接收后端设备发送的升级数据包之前，所述方法还包括：

所述前端摄像设备接收到所述后端设备发送的升级指令后，停止通过同轴电缆传输图像信号。

第二方面，本发明一实施例提供了一种前端摄像设备的升级方法，包括：

后端设备对升级数据包进行多电平编码处理和数模转换处理；

所述后端设备通过同轴电缆向前端摄像设备发送处理后的升级数据包，以使得所述前端摄像设备根据接收到的升级数据包进行升级。

可选的，所述升级数据包为升级数据子包；

所述后端设备通过同轴电缆向前端摄像设备发送处理后的升级数据子包之后，还包括：

若所述后端设备接收到所述前端摄像设备发送的用于表征针对接收到的升级数据子包的校验成功的指令，则向所述前端摄像设备发送下一升级数据子包，直到所有升级数据子包发送完毕，以使得所述前端摄像设备在接收到所有升级数据子包进行升级。

可选的，所述后端设备通过同轴电缆向前端摄像设备发送处理后的升级数据包之后，还包括：

若所述后端设备接收到所述前端摄像设备发送的用于表征针对所述处理后的升级数据子包的校验失败的指令，所述后端设备通过同轴电缆重新发送校验失败的升级数据子包。

可选的，在所述后端设备对升级数据包进行多电平编码处理和数模转换处理之后，通过同轴电缆向前端摄像设备发送处理后的升级数据包之前，所述方法还包括：

所述后端设备对进行多电平编码处理和数模转换处理后的升级数据包进行预加重处理。

可选的，在所述后端设备对升级数据包进行多电平编码处理和数模转换处理之前，所述方法还包括：

所述后端设备向所述前端摄像设备发送升级指令，以使所述前端摄像设备停止通过同轴电缆传输图像信号。

第三方面，本发明一实施例提供了一种前端摄像设备，包括：

模数转换电路、多电平解码电路和处理器；

所述模数转换电路，用于接收后端设备通过同轴电缆发送的升级数据包并对所述升级包进行模数转换；

所述多电平解码电路，用于对模数转换后的升级数据包进行多电平解码处理；

处理器，用于根据处理后的升级数据包对所述前端摄像设备进行升级。

可选的，所述升级数据包为升级数据子包；

所述处理器具体用于：

在所述模数转换电路接收到所有升级数据子包后，根据处理后的所有升级数据子包对所述前端摄像设备进行升级。

可选的，所述设备还包括校验电路和开关电路：

所述校验电路，用于对多电平解码处理后的升级数据子包进行校验；

所述开关电路，用于在所述校验电路校验成功后，通过高低电平信号向所述后端设备发送用于表征校验成功的指令，以使所述后端设备继续发送下一升级数据子包，直到所有升级数据子包发送完毕。

可选的，所述开关电路还用于：

在所述校验电路检验失败后，通过高低电平信号向所述后端设备发送用于表征校验失败的指令，以使所述后端设备重新发送校验失败的升级数据子包。

可选的，所述处理器还用于：

在所述模数转换电路接收到后端设备通过同轴电缆发送的升级数据包之前，若接收到所述后端设备发送的升级指令，则停止通过同轴电缆传输图像信号。

第四方面，本发明一实施例提供了一种后端设备，包括：

后端设备，其特征在于，包括：多电平编码电路和转换电路；

所述多电平编码电路，用于对升级数据包进行多电平编码；

所述转换电路，用于对多电平编码后的升级数据包进行数模转换处理；

所述转换电路，用于将处理后的升级数据包通过同轴电缆向前端摄像设备发送处理后的升级数据包，以使得所述前端摄像设备根据接收到的升级数据包进行升级。

可选的，所述升级数据包为升级数据子包；所述后端设备还包括比较电路：

所述比较电路，用于根据所述前端摄像设备发送的用于表征针对接收到的升级数据子包的是否校验成功的指令，判断是否校验成功；

所述多电平编码电路具体用于：

若所述比较电路确定校验成功，则对下一个升级数据子包进行多电平编码，直到对所有升级数据子包进行多电平编码完毕。

可选的，所述多电平编码电路还用于：

若所述比较电路确定校验失败，则对校验失败的升级数据子包重新进行多电平编码。

可选的，所述转换电路中还包括：

预加重电路，用于对进行数模转换处理后的升级数据包进行预加重处理。

可选的，所述设备还包括处理器，所述处理器用于：

在所述多电平编码电路，用于对升级数据包进行多电平编码之前，向所述前端摄像设备发送升级指令，以使所述前端摄像设备停止通过同轴电缆传输图像信号。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、现有技术中提供的可变消隐区升级，以720P/30帧为例，毎行所占的时间

每场消隐脉冲宽度和行消隐脉冲宽度都不传送升级包数据，每行传输5bit以内有效数据，并且很多行不传升级包数据，主要受限于带宽，数据的位宽为8μs左右，传输1Mbit升级包所需时间:

“20％”表示实际传输效率，主要受限于带宽及长线传输下信号失真导致反复校验和传输。

本发明所提供的实施例中通过数模转换电路发送升级数据包，模数转换电路采集升级数据包，升级速率由采样频率决定，采样率越高，升级速率越快。对于1Mbit的升级数据包，采样率为200Kb/s，例如把升级数据包进行二电平编码完成升级所需时间为：

例如把升级数据包进行5电平编码完成升级所需时间为：

对于上述两个公式，“80％”表示非实时传输升级数据包的实际传输效率，考虑了应答指令校验和开关耗费的时间等因素；采用5电平编码时，计算时间的公式中“*2”代表采用5电平编码后1个符号代表2bit数据信息。

可见，本发明实施例中采用的发送升级数据包的方式大大提高了升级速度。另外，通过把升级数据包进行多电平编码，提高了带宽利用率，减少了波特率和所需信号带宽。

2、现有技术所提供的可变消隐区升级的方法未增加抗干扰处理，因此在升级时经常会存在升级错误和异常，无法正常完成升级现象，本发明所提供的实施例中后端设备(例如后端录像机)的发送端增加了预加重电路，提高发送信号里的高频分量，使信号在同轴线缆传输的抗干扰能力增强。

附图说明

图1和图2为现有技术中前端摄像设备的升级方法的示意图；

图3为本发明实施例提供的前端摄像设备的升级方法的第一流程图；

图4为本发明实施例提供的前端摄像设备的升级方法的第二流程图；

图5为本发明实施例提供的前端摄像设备的升级方法的第三流程图；

图6为本发明实施例提供的前端摄像设备的升级方法的第四流程图；

图7A为本发明实施例提供的前端摄像设备的第一示意图；

图7B为本发明实施例提供的前端摄像设备的第二示意图；

图8为本发明实施例提供的前端摄像设备中的开关电路的示意图；

图9A为本发明实施例提供的后端设备的第一示意图；

图9B为本发明实施例提供的后端设备的第二示意图；

图10为本发明实施例提供的FEC在同轴电缆传输中的位置的示意图；

图11为本发明实施例提供的后端设备中的预加重电路的示意图；

图12为本发明实施例提供的不采用和采用预加重电路补偿的信号的示意图；

图13为本发明实施例提供的比较电路的示意图。

具体实施方式

为了解决上述技术问题，本发明实施例中的技术方案的总体思路如下：前端摄像设备、升级方法及后端设备，后端设备向前端摄像设备发送升级指令；在接收到后端设备发送的升级指令后，前端摄像设备停止通过同轴电缆传输图像信号；所述后端设备对升级数据包进行多电平编码处理和数模转换处理后通过同轴电缆发送给所述前端摄像设备；所述前端摄像设备对接收到的所述升级数据包进行模数转换处理和多电平解码处理，所述前端摄像设备根据处理后升级数据包进行升级。

本发明实施例中的各种“电路”具体可以是芯片中的实现具体电路功能的集成模块，也可以是独立于芯片之外的集成电路模块等，在本发明的实施例中不做具体限定。为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参见图3，本发明实施例一提供了一种前端摄像设备的升级方法，包括：

S301，前端摄像设备通过同轴电缆接收后端设备发送的升级数据包；

S302，所述前端摄像设备对接收到的所述升级数据包进行模数转换处理和多电平解码处理；

S303，所述前端摄像设备根据处理后的升级数据包进行升级。

在所述步骤S301之前，该方法还可以包括：

所述前端摄像设备接收到所述后端设备发送的升级指令后，停止通过同轴电缆传输图像信号。具体地，后端设备把升级指令调制到反向消隐区得到相应的模拟信号，通过同轴电缆发送给前端摄像设备。前端摄像设备接收到升级指令并解调，然后关闭正常图像输出模式，即停止通过同轴电缆传输图像信号。

前端摄像设备的正常图像输出模式具体为：前端摄像设备中图像传感器把采集到的图像信号经过ISP处理，然后再把待传输的视频信号进行编码，再调制到有效数据区得到相应的模拟视频信号。经过调制后的模拟视频信号通过同轴电缆输出到后端设备。

若前端摄像设备接收到升级指令并关闭正常图像输出模式，前端摄像设备返回针对所述升级指令的应答信号。具体地，所述前端摄像设备可以通过开关电路向所述后端设备发送对于所述升级指令的应答指令。例如，在切换至升级模式时，前端摄像设备关闭当前图像输出模式，然后将应答信号用MOS管(也可以采用三极管、IGBT管等)开关电路以高低电平信号的方式通过同轴电缆传输给后端设备，完成升级指令的握手。

在完成升级指令的握手后，前端摄像设备通过同轴电缆接收到的升级数据包可以是一个完整的数据包或者是一个完整的数据包拆分后的升级数据子包。

若升级数据包是升级数据子包，所述步骤S301和步骤S302具体可以是：

前端摄像设备通过同轴电缆接收后端设备发送的升级数据子包；所述前端摄像设备对接收到的所述升级数据子包进行模数转换处理和多电平解码处理，获得处理后的升级数据子包，然后再执行步骤S303。后端设备把升级数据子包进行多电平编码处理和数模转换处理后传输给前端摄像设备，前端摄像设备在对后端传输过来的升级数据子包进行步骤S302中的处理后，然后获得自身处理后的升级数据子包并进行升级。多电平中的5电平相较于2电平编码解码方式，占用带宽更低，传输速率更高。当然，根据实际应用情况，也可以采用多电平编码解码方式中的其他编码解码方式(例如3电平)对升级数据包进行编码和解码，在此不做具体限定。

由于信号在同轴电缆传输过程中存在损耗，升级数据子包信号在传输中存在一定概率的误码率，若直接利用接收到的数据包升级，可能存在升级错误。为了提高升级可靠性，前端摄像设备可以对解码后的升级数据包进行校验后再升级。具体地，在执行步骤S302之后和执行步骤S303之前，该方法还可以包括；

所述前端摄像设备对处理后的升级数据子包进行校验；

若校验成功，所述前端摄像设备通过开关电路的高低电平信号向所述后端设备发送用于表征校验成功的指令，以使所述后端设备继续发送下一升级数据子包，直到所述升级数据包中的所有升级数据子包发送完毕；

若检验失败，所述前端摄像设备通过开关电路的高低电平信号向所述后端设备发送用于表征校验失败的指令，以使所述后端设备重新发送校验失败的升级数据子包。

例如，前端摄像设备中的数据处理和控制模块，通过模数转换器采集后端设备通过同轴电缆发送的升级数据子包的信号，然后再对该信号进行多电平解码和校验处理。进一步地，可以采用FEC(Forward Error Correction，前向纠错编码)校验技术，后端设备中的数据处理和控制模块把升级数据子包进行多电平编码，通过多电平编码提高了带宽利用率，如用5电平编码能把波特率和所需信号带宽减为原来的一半。经过多电平编码后的信号再增加FEC技术，通过在传输码列中加入冗余纠错码，在一定条件下，通过解码可以自动纠正传输误码，降低接收信号的BER(bit error rate，误码率)。前端摄像设备端把收到的升级数据子包通过FEC解码可以自动纠正传输误码，降低接收信号的误码率，提供了升级的准确性。后端设备把升级数据子包进行多电平编码后的信号进行数模转换，前端摄像设备的数据处理和控制模块通过模数转换采集升级数据子包信号，把采集到的升级数据子包信号进行多电平解码，再把解码后的升级数据子包进行校验。前端摄像设备再将用于表征校验是否成功的信号通过MOS管(也可以采用三极管、IGBT管等)开关电路以高低电平信号通过同轴电缆传送给后端设备。

若校验成功，前端摄像设备的数据处理和控制模块通过GPIO口把校验正确指令通过MOS管开关电路以高低电平形式传输给后端设备，后端设备通过比较器电路把校验正确指令还原，后端设备收到校验正确指令后，发送下一个升级数据子包。

若校验失败，前端摄像设备的数据处理和控制模块通过GPIO口把校验失败指令通过MOS管开关电路以高低电平形式传输给后端设备，后端设备通过比较器电路把校验失败指令还原，后端设备收到校验失败指令后，重新发送与校验失败的升级数据子包。

前端摄像设备接收到完整的升级数据包后完成升级。升级完成后前端摄像机再开启正常图像输出模式。

参见图4，为了更好的理解本实施例，对该升级方法进行进一步举例说明如下：

S401，前端摄像设备初始化；

S402，前端摄像设备进行正常图像输出；

S403，前端摄像设备是否收到升级指令(该升级指令是后端设备发送的)；若是，执行步骤S404；若否，返回步骤S402；

S404，关闭正常图像输出；

S405，前端摄像设备发送给后端设备针对所述升级指令的应答指令；

S406，前端摄像设备中的ADC(Analog to Digital Converter，模数转换器)接收升级数据子包，并将接收到的升级数据子包进行模数转换；

S407，前端摄像设备中对模数转换后的升级数据子包进行多电平解码；

S408，校验解码后的升级数据子包；

S409，判断是否校验成功；若否，执行步骤S410；若是，执行步骤S411；

S410，发送用于表征校验失败的指令，通知后端设备重发(重发校验失败的升级数据子包对应的当前升级数据子包)。

S411，继续接收下一升级数据子包并完成升级。

本实施例中的前端摄像设备的具体结构如后续实施例三中所述的前端摄像设备，后端设备的具体结构如后续实施例四中所述的后端设备，前端摄像设备的升级方法中涉及后端设备时，后端设备具体的工作原理的方法步骤如后续实施例二所述的升级方法，在此不再赘述。

参见图5，基于同一发明构思，本发明实施例二提供了一种前端摄像设备的升级方法，包括：

S501，后端设备对升级数据包进行多电平编码处理和数模转换处理；

S502，所述后端设备通过同轴电缆向前端摄像设备发送处理后的升级数据包，以使得所述前端摄像设备根据接收到的升级数据包进行升级。在执行所述步骤S501之前，该方法还可以包括：

所述后端设备向所述前端摄像设备发送升级指令，以使所述前端摄像设备停止通过同轴电缆传输图像信号。具体地，后端设备把升级指令调制到反向消隐区得到相应的模拟视频信号，通过同轴电缆发送给前端摄像设备。前端摄像设备接收到升级指令并解调，然后关闭正常图像输出模式，即停止通过同轴电缆传输图像信号。

若前端摄像设备接收到升级指令并关闭正常图像输出模式，前端摄像设备返回针对所述升级指令的应答信号，所述后端设备通过比较电路接收所述前端摄像设备发送的针对所述升级指令的应答指令，完成升级指令的握手。具体地，如果后端设备在规定时间内(该时间的具体长短可以根据实际情况例如根据硬件电路的实际结构进行设定)接收到前端摄像设备发送的针对所述升级指令的应答指令，后端设备重新发送升级指令给前端摄像设备；若该后端设备连续3次(具体的次数可以人为设定，也可以设定为2次，4次等)未接收到应答指令，则升级失败。

在完成升级指令的握手后，后端设备通过同轴电缆发送给前端摄像设备的升级数据包可以是一个完整的数据包或者是一个完整的数据包拆分后的升级数据子包。

若升级数据包是升级数据子包，所述步骤S501和步骤5302具体可以是：

后端设备对升级数据子包进行多电平编码处理和数模转换处理；

所述后端设备通过同轴电缆向前端摄像设备发送处理后的升级数据子包。具体地，后端设备把升级数据子包进行多电平编码处理和数模转换处理后传输给前端摄像设备，多电平中的5电平相较于二电平编码解码方式，占用带宽更低，传输速率更高。当然，根据实际应用情况，也可以采用多电平编码解码方式中的其他编码解码方式(例如3电平)对升级数据包进行编码和解码，在此不做具体限定。

为了使升级数据包信号在同轴线缆传输的抗干扰能力增强，所述后端设备还可以对进行多电平编码处理和数模转换处理后的升级数据包进行预加重处理，然后再把处理后的升级数据子包通过同轴电缆发送给前端摄像设备。其中，预加重处理是为了对进行多电平编码处理和数模转换处理后的升级数据包的信号进行高频分量补偿，从而提高信号的抗干扰能力。

在步骤S502即所述后端设备通过同轴电缆向前端摄像设备发送处理后的升级数据包之后，该方法还可以包括：

若所述后端设备接收到所述前端摄像设备发送的用于表征针对接收到的升级数据子包的校验成功的指令，则向所述前端摄像设备发送下一升级数据子包，直到所有升级数据子包发送完毕，以使得所述前端摄像设备在接收到所有升级数据子包进行升级；

若所述后端设备接收到所述前端摄像设备发送的用于表征针对所述处理后的升级数据子包的校验失败的指令，所述后端设备通过同轴电缆重新发送校验失败的升级数据子包。

例如，后端设备把升级数据子包进行多电平编码处理和数模转换处理，获得发送给前端摄像设备的处理后的升级数据子包；进一步地，后端设备还可以对多电平编码处理和数模转换处理后的信号进行预加重处理，获得发送给前端摄像设备的处理后的升级数据子包。

后端设备把处理后的升级数据子包发送给前端摄像设备后，前端摄像设备的模数转换电路采集升级数据子包信号，把采集到的升级数据子包信号进行多电平解码，再把解码后的升级数据子包进行校验。前端摄像设备再将用于表征校验是否成功的应答信号通过MOS管(也可以采用三极管、IGBT管等)开关电路以高低电平信号通过同轴电缆传送给后端设备的比较电路。

具体地，该后端设备多电平编码处理、数模转换处理和预加重处理后通过同轴电缆向所述前端摄像设备发送升级数据子包的具体步骤如下：

(1)后端设备中的数据处理和控制模块(此处仅为举例，多电平编码电路可以是集成在控制模块中的电路，也可以是独立于控制模块之外的独立电路，其具体实现方式可以是集成芯片、单独模块电路等，在本实施例中不做具体限制)把升级数据子包进行多电平编码。通过多电平编码提高了带宽利用率，如用5电平编码能把波特率和所需信号带宽减为原来的一半。经过多电平编码后的信号再增加FEC技术，通过在传输码列中加入冗余纠错码，在一定条件下，前端摄像设备通过解码可以自动纠正传输误码，降低接收信号的BER。

(2)多电平编码后的升级数据子包的信号通过数模转换后进行预加重处理。

(3)经过预加重处理，对信号进行了补偿，提高发送的升级数据子包的信号里的高频分量，使信号在同轴线缆传输的抗干扰能力增强。传输通道最明显的影响是低通特性，即会对高频信号进行比较大的衰减。预加重是一种在发送端事先对发送信号的高频分量进行补偿的方法。这种方法是增大信号跳变边沿第一个bit(跳变bit)的幅度(预加重)。如图12所示，为数字信号没有和有进行预加重的一个比较。比如对于一个“00111”的序列来说，做完预加重后序列里第一个1的幅度会比第二个和第三个1个幅度大。由于跳变bit代表了信号里的高频分量，所以这种方法有助于提高发送信号里的高频分量。后端设备把升级数据子包进行多电平编码后的信号进行数模转换，然后再通过预加重处理进行补偿后发送给前端摄像设备，前端摄像设备的数据处理和控制模块通过模数转换采集到升级数据子包信号并进行后续处理，其中，前端设备接收升级数据子包和后续处理的方式可以与实施例一中的方式相同，在此不再赘述。

参见图6，为了更好的理解本实施例，对该升级方法进行进一步举例说明如下：

S601，后端设备向前端设备发送升级指令；

S602，后端设备是否收到针对所述升级指令的应答指令，若否，执行步骤S603；若否，执行步骤S604；

S603，判断是否连续3次没有收到针对所述升级指令的应答指令；若否，返回步骤S601；若是，升级失败。

S604，后端设备中的对升级数据子包进行多电平编码；

S605，后端设备中的DAC(Digital to Analog Converter，数模转换器)转换将编码后的升级数据子包进行数模转换，并发送转换后的升级数据子包；

S605，通过预加重处理对数模转换后的升级数据子包的信号进行高频分量补偿；

S606，后端设备中的比较电路是否收到前端摄像设备发送的用于表征针对所述升级数据子包的校验失败的指令；若是，执行步骤S607；若否，执行步骤S608；

S607，后端设备重新发送升级数据子包(该升级数据子包为校验失败的升级数据子包对应的当前升级数据子包)；

S608，后端设备继续发送下一升级数据子包并完成所有升级数据子包的发送。

本实施例中的前端摄像设备的具体结构如后续实施例三中所述的前端摄像设备，后端设备的具体结构如后续实施例四中所述的后端设备，前端摄像设备的升级方法中涉及前端摄像设备时，前端摄像设备具体的工作原理的方法步骤如前述实施例一所述的升级方法，在此不再赘述。

参见图7A，本发明实施例三提供了一种前端摄像设备10，包括：

模数转换电路701、多电平解码电路702和处理器703；

所述模数转换电路701，用于接收后端设备通过同轴电缆发送的升级数据包并对所述升级包进行模数转换；

所述多电平解码电路702，用于对模数转换后的升级数据包进行多电平解码处理；

处理器703，用于根据处理后的升级数据包对所述前端摄像设备进行升级。

所述处理器还用于：在所述模数转换电路701接收到后端设备通过同轴电缆发送的升级数据包之前，若接收到所述后端设备发送的升级指令，则前端摄像设备停止通过同轴电缆传输图像信号。具体地，后端设备把升级指令调制到反向消隐区得到相应的模拟视频信号，通过同轴电缆发送给前端摄像设备。前端摄像设备接收到升级指令并解调，然后关闭正常图像输出模式，即停止通过同轴电缆传输图像信号。

在升级模式下前端摄像设备关闭正常图像输出的任务。

前端摄像设备的正常图像输出模式具体为：前端摄像设备中图像传感器把采集到的图像信号经过ISP处理，然后再把待传输的视频信号进行编码，再调制到有效数据区得到相应的模拟视频信号。经过调制后的模拟视频信号通过同轴电缆输出到后端设备。该前端摄像设备中还可以包括开关电路和/或预加重电路。

前端摄像设备通过同轴电缆接收到的升级数据包可以是一个完整的数据包或者是一个完整的数据包拆分后的升级数据子包。

若所述升级数据包为升级数据子包；所述处理器具体用于：在所述模数转换电路接收到所有升级数据子包后，根据处理后的所有升级数据子包对所述前端摄像设备进行升级。

参见图7B，该前端摄像设备还包括开关电路704和校验电路705。该开关电路704用于在前端摄像设备将正常工作模式切换至升级模式后，向所述后端设备发送对于所述升级指令的应答指令。具体地，在前端摄像设备将正常工作模式切换至升级模式后，前端摄像设备返回针对所述升级指令的应答信号。所述前端摄像设备可以通过开关电路704向所述后端设备发送对于所述升级指令的应答指令。如图8所示，提供了开关电路704的一种示例性具体结构，开关电路包括MOS管801，电阻802(电阻值为10K欧)。在切换至升级模式时，前端摄像设备关闭当前图像输出模式，前端摄像设备的数据处理和控制模块通过GPIO口将针对升级指令的应答信号用MOS管(也可以采用三极管、IGBT管等)开关电路以高低电平信号的方式通过指令输出端口和同轴电缆传输给后端设备，完成升级指令的握手。

前端摄像设备中的多电平解码电路702具体可以为2、3或者5电平解码电路，当然，根据实际应用情况，也可以采用多电平编码解码方式中的其他编码解码方式对升级数据包进行编码和解码，在此不做具体限定。

所述模数转换电路701和所述多电平解码电路702，具体用于对接收到的所述后端设备以升级数据子包为单位发送的升级数据包进行采样转换和解码，所述升级数据包包括至少一个升级数据子包。后端设备把升级数据子包进行多电平编码后进行传输，多电平中的5电平相较于2电平编码解码方式，占用带宽更低，传输速率更高。

该校验电路705，用于在所述模数转换电路和所述多电平解码电路对接收到所述后端设备发送的升级数据子包进行采样转换和解码后，对采样转换和解码后的升级数据子包进行校验，并确定校验是否成功；

若校验成功，开关电路704通过高低电平信号向所述后端设备发送用于表征校验成功的指令，以使所述后端设备继续发送下一升级数据子包，直到所有升级数据子包发送完毕；若检验失败，开关电路704

通过高低电平信号向所述后端设备发送用于表征校验失败的指令，以使所述后端设备重新发送校验失败的升级数据子包。

例如，前端摄像设备中的数据处理和控制模块中包括多电平解码电路和校验电路705(此处仅为举例，多电平解码电路和校验电路可以是集成在控制模块中的电路，也可以是独立于控制模块之外的独立电路，其具体实现方式可以是集成芯片、单独模块电路等，在本实施例中不做具体限制)，所述数据处理和控制模块把模数转换电路701采集到的升级数据子包的信号经过多电平解码和校验。由于信号在同轴电缆传输过程中存在损耗，升级数据子包信号在传输中存在一定概率的误码率，若直接利用接收到的数据包升级，可能存在升级错误。为了提高升级可靠性，前端摄像设备对解码后的升级数据包进行校验后再升级。

后端设备中的数据处理和控制模块中包括数模转换电路、多电平编码电路，所述数据处理和控制模块把升级包进行多电平编码。通过多电平编码提高了带宽利用率，如用5电平编码能把波特率和所需信号带宽减为原来的一半。经过多电平编码后的信号再增加FEC技术，通过在传输码列中加入冗余纠错码，在一定条件下，通过解码可以自动纠正传输误码，降低接收信号的BER。前端摄像设备端把收到的升级数据包通过FEC解码可以自动纠正传输误码，降低接收信号的误码率，提供了升级的准确性。后端设备把升级数据子包进行多电平编码后的信号通过数模转换电路进行转换，前端摄像设备的模数转换电路采集升级数据子包信号，把采集到的升级数据子包信号进行多电平解码，再把解码后的升级数据子包进行校验。前端摄像设备再将用于表征校验是否成功的信号通过MOS管(也可以采用三极管、IGBT管等)开关电路(如图8所示的电路)以高低电平信号通过同轴电缆传送给后端设备。

若校验成功，前端摄像设备的数据处理和控制模块通过GPIO口把校验正确指令通过MOS管开关电路以高低电平形式传输给后端设备，后端设备通过比较器电路把校验正确指令还原，后端设备收到校验正确指令后，发送下一个升级数据子包；

若校验失败，前端摄像设备的数据处理和控制模块通过GPIO口把校验失败指令通过MOS管开关电路以高低电平形式传输给后端设备，后端设备通过比较器电路把校验失败指令还原，后端设备收到校验失败指令后，重新发送校验失败的升级数据子包。前端摄像设备接收到完整的升级数据包后完成升级。升级完成后前端摄像机开启正常图像输出模式。

本实施例中的前端摄像设备的具体的工作原理的方法步骤如前述实施例一所述的升级方法；后端设备具体的工作原理的方法步骤如前述实施例二所述的升级方法；前端摄像设备的升级方法中涉及后端设备时，后端设备的具体结构如后续实施例四中所述的后端设备，在此不再赘述。

参见图9A，基于同一发明构思，本发明实施例四提供了一种后端设备20，包括：

多电平编码电路901、转换电路902；

所述多电平编码电路901，用于对升级数据包进行多电平编码；

所述转换电路902，用于对多电平编码后的升级数据包进行数模转换处理；

所述转换电路902，用于将处理后的升级数据包通过同轴电缆向前端摄像设备发送处理后的升级数据包，以使得所述前端摄像设备根据接收到的升级数据包进行升级。

参见图9B，该后端设备还包括比较电路903，所述转换电路具体可以包括模数转换电路904、预加重电路905和处理器906。具体地，所述处理器用于：在所述多电平编码电路，用于对升级数据包进行多电平编码之前，向所述前端摄像设备发送升级指令，以使所述前端摄像设备停止通过同轴电缆传输图像信号。具体地，后端设备把升级指令调制到反向消隐区得到相应的模拟视频信号，通过同轴电缆发送给前端摄像设备。前端摄像设备接收到升级指令并解调，然后关闭正常图像输出模式，即停止通过同轴电缆传输图像信号。

若前端摄像设备接收到升级指令并关闭正常图像输出模式，前端摄像设备返回针对所述升级指令的应答信号，所述后端设备通过比较电路接收所述前端摄像设备发送的针对所述升级指令的应答指令，完成升级指令的握手。具体地，如果后端设备在规定时间内(该时间的具体长短可以根据实际情况例如根据硬件电路的实际结构进行设定)接收到前端摄像设备发送的针对所述升级指令的应答指令，后端设备重新发送升级指令给前端摄像设备；若该后端设备连续3次(具体的次数可以人为设定，也可以设定为2次，4次等)未接收到应答指令，则升级失败。在完成升级指令的握手后，后端设备通过同轴电缆发送给前端摄像设备的升级数据包可以是一个完整的数据包或者是一个完整的数据包拆分后的升级数据子包。所述后端设备通过比较电路903接收所述前端摄像设备发送的针对所述升级指令的应答指令，完成升级指令的握手。

若所述升级数据包为升级数据子包；

所述比较电路，用于根据所述前端摄像设备发送的用于表征针对接收到的升级数据子包的是否校验成功的指令，判断是否校验成功；

所述多电平编码电路具体用于：

若所述比较电路确定校验成功，则对下一个升级数据子包进行多电平编码，直到对所有升级数据子包进行多电平编码完毕；

若所述比较电路确定校验失败，则对校验失败的升级数据子包重新进行多电平编码。所述多电平编码电路和所述数模转换电路，具体用于以升级数据子包为单位向所述前端摄像设备发送升级数据包，所述升级数据包包括至少一个升级数据子包。后端设备把升级数据子包进行多电平编码后进行传输，多电平中的5电平相较于2电平编码解码方式，占用带宽更低，传输速率更高。

所述比较电路903，还可以用于在所述后端设备通过所述多电平编码电路和所述数模转换电路向所述前端摄像设备发送升级数据子包后，接收所述前端摄像设备发送的针对所述升级数据子包的校验结果的指令。

若所述比较电路903接收到所述前端摄像设备发送的用于表征针对所述升级数据子包的校验成功的指令，所述多电平编码电路和所述数模转换电路向所述前端摄像设备发送下一升级数据子包；

若所述比较电路903接收到所述前端摄像设备发送的用于表征针对所述升级数据子包的校验失败的应答指令，所述多电平编码电路和所述数模转换电路向所述前端摄像设备重新发送与所述校验失败的升级数据子包对应的当前升级数据子包。

为了使升级数据包信号在同轴线缆传输的抗干扰能力增强，所述后端设备还可以对进行多电平编码处理和数模转换处理后的升级数据包进行预加重处理，然后再把处理后的升级数据子包通过同轴电缆发送给前端摄像设备。所述预加重电路905，用于对进行数模转换处理后的升级数据包进行预加重处理。具体地，对所述多电平编码电路和数模转换电路给所述前端摄像设备发送的升级数据包的信号进行高频分量补偿，将补偿后的信号发送给所述前端摄像设备，，从而提高信号的抗干扰能力。

具体地，所述后端设备通过所述多电平编码电路、所述数模转换电路和预加重电路向所述前端摄像设备发送升级数据子包的步骤如下：

(1)后端设备中的数据处理和控制模块(此处仅为举例，多电平编码电路可以是集成在控制模块中的电路，也可以是独立于控制模块之外的独立电路，其具体实现方式可以是集成芯片、单独模块电路等，在本实施例中不做具体限制)中包括多电平编码电路、数模转换电路、预加重电路、比较电路和处理器，所述数据处理和控制模块把升级数据子包进行多电平编码。通过多电平编码提高了带宽利用率，如用5电平编码能把波特率和所需信号带宽减为原来的一半。经过多电平编码后的信号再增加FEC技术，通过在传输码列中加入冗余纠错码，在一定条件下，前端摄像设备通过解码可以自动纠正传输误码，降低接收信号的BER。如图10所示，是对FEC技术的一个图解说明，FEC编码的冗余部分允许接收方检测可能出现在信息任何地方的有限个差错，并且通常可以纠正这些差错而不用重传。

(2)多电平编码后的升级数据子包的信号通过数模转换电路后给预加重电路。

(3)如图11所示，提供了预加重电路的示例性具体结构(该结构仅为示例，也可以采用其他的能够实现高频补偿功能的电路结构)，其中包括电阻Rt(75欧)、Rg(309欧)、Rf(300欧)、R1(450欧)、R2(91欧)，电容C1(470pF)、C2(68pF)，以及运算放大器LMH6720。经过预加重电路补偿，提高发送的升级数据子包的信号里的高频分量，使信号在同轴线缆传输的抗干扰能力增强。传输通道最明显的影响是低通特性，即会对高频信号进行比较大的衰减。预加重是一种在发送端事先对发送信号的高频分量进行补偿的方法。这种方法是增大信号跳变边沿第一个bit(跳变bit)的幅度(预加重)。如图12所示，为数字信号没有和有进行预加重的一个比较。比如对于一个“00111”的序列来说，做完预加重后序列里第一个1的幅度会比第二个和第三个1个幅度大。由于跳变bit代表了信号里的高频分量，所以这种方法有助于提高发送信号里的高频分量。

后端设备把升级数据子包进行多电平编码后的信号通过数模转换电路进行转换，再发送给预加重电路进行补偿后发送给前端摄像设备，前端摄像设备的模数转换电路接收升级数据子包信号，其中，前端摄像设备接收到升级数据子包后的处理方式(例如前端摄像设备中的校验电路对升级数据子包进行校验)可以与实施例一中的方式相同，在此不再赘述。

若所述比较电路903接收到所述前端摄像设备发送的用于表征针对所述升级数据子包的校验成功的指令，所述多电平编码电路、所述数模转换电路和所述预加重电路向所述前端摄像设备发送下一升级数据子包；

若所述比较电路903接收到所述前端摄像设备发送的用于表征针对所述升级数据子包的校验失败的应答指令，所述多电平编码电路、所述数模转换电路和所述预加重电路向所述前端摄像设备重新发送与所述校验失败的升级数据子包对应的当前升级数据子包。在发送升级数据包时不存在帧格式，提高了升级数据包的传输速率。

例如，后端设备把升级数据子包进行多电平编码后的信号通过数模转换电路进行转换，经过预加重电路补偿后再通过同轴电缆传输到前端摄像设备，前端摄像设备的模数转换电路采集升级数据子包信号，把采集到的升级数据子包信号进行多电平解码，再把解码后的升级数据子包进行校验。前端摄像设备再将用于表征校验是否成功的应答信号通过MOS管(也可以采用三极管、IGBT管等)开关电路以高低电平信号通过同轴电缆传送给后端设备的比较电路。后端设备中的比较电路904的具体结构如图13所示(图13仅为示例，比较电路也可以采用其他的能够实现同样功能的电路结构)，包括输入输出端口、R131(1K欧)、R132(30K欧)、R 133(10K欧)；其中输入端口用于接收前端摄像设备发送的针对升级指令的应答指令或者针对升级数据子包的校验是否成功的指令，根据输入指令的不同，输出端口输出响应的指令。

具体的MOS管开关电路的结构与实施例三中MOS管开关电路的结构相同，在此不再赘述。

后端设备把升级数据子包进行多电平编码后的信号通过数模转换电路进行转换，前端摄像设备的模数转换电路接收升级数据子包信号，其中，前端设备接收升级数据子包的方式可以与实施例一中的方式相同，在此不再赘述。

本实施例中的前端摄像设备的具体的工作原理的方法步骤如前述实施例一所述的升级方法；后端设备具体的工作原理的方法步骤如前述实施例二所述的升级方法；本实施例的升级方法涉及前端摄像设备时，前端摄像设备的具体结构如后续实施例三中所述的前端摄像设备，在此不再赘述。

上述本发明的四个实施例并非孤立，例如，对于实施例一和实施例二中的升级方法中的前端摄像设备和后端设备，可以分别采用实施例三中前端摄像设备的具体结构和实施例四中后端设备的具体结构。或者实施例一和实施例二中的升级方法也可以互相结合，通过前端摄像设备和后端摄像设备的结合而实现。或者，实施例一至实施例四结合在一起，实现前端摄像设备的升级。也就是说，本发明的上述四个实施例可以任意的组合，实现前端摄像设备的升级。

上述本发明一个或多个实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

1、现有技术中提供的可变消隐区升级，以720P/30帧为例，毎行所占的时间每场消隐脉冲宽度和行消隐脉冲宽度都不传送升级包数据，每行传输5bit以内有效数据，并且很多行不传升级包数据，主要受限于带宽，数据的位宽为8μs左右，传输1Mbit升级包所需时间:

“20％”表示实际传输效率，主要受限于带宽及长线传输下信号失真导致反复校验和传输。

本发明所提供的实施例中通过模数转换电路发送升级数据包，数模转换电路采集升级数据包，升级速率由采样频率决定，采样率越高，升级速率越快。对于1Mbit的升级数据包，采样率为200Kb/s，例如把升级数据包进行二电平编码完成升级所需时间为：

例如把升级数据包进行5电平编码完成升级所需时间为：

对于上述两个公式，“80％”表示非实时传输升级数据包的实际传输效率，考虑了应答指令校验和开关耗费的时间等因素；采用5电平编码时，计算时间的公式中“*2”代表采用5电平编码后1个符号代表2bit数据信息。

可见，本发明实施例中采用的发送升级数据包的方式大大提高了升级速度。另外，通过把升级数据包进行多电平编码，提高了带宽利用率，减少了波特率和所需信号带宽。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种前端摄像设备的升级方法，其特征在于，包括：

前端摄像设备通过同轴电缆接收后端设备发送的升级数据包；

所述前端摄像设备的模数转换电路对接收到的所述升级数据包进行模数转换处理和多电平解码处理；

所述前端摄像设备根据处理后的升级数据包进行升级；

在前端摄像设备通过同轴电缆接收后端设备发送的升级数据包之前，还包括:

所述前端摄像设备接收到所述后端设备发送的升级指令后，停止通过同轴电缆传输图像信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述升级数据包为升级数据子包；

所述前端摄像设备根据处理后的升级数据包进行升级，包括：

所述前端摄像设备在接收到所有升级数据子包后，根据处理后的所有升级数据子包进行升级。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述前端摄像设备的模数转换电路对接收到的所述升级数据包进行模数转换处理和多电平解码处理之后，还包括；

所述前端摄像设备对处理后的升级数据子包进行校验；

若校验成功，所述前端摄像设备通过开关电路的高低电平信号向所述后端设备发送用于表征校验成功的指令，以使所述后端设备继续发送下一升级数据子包，直到所述升级数据包中的所有升级数据子包发送完毕。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

若检验失败，所述前端摄像设备通过开关电路的高低电平信号向所述后端设备发送用于表征校验失败的指令，以使所述后端设备重新发送校验失败的升级数据子包。

5.一种前端摄像设备的升级方法，其特征在于，包括：

后端设备对升级数据包进行多电平编码处理和数模转换处理；

所述后端设备通过同轴电缆向前端摄像设备发送处理后的升级数据包，以使得所述前端摄像设备根据接收到的升级数据包进行升级；

在后端设备对升级数据包进行多电平编码处理和数模转换处理之前，还包括：

所述后端设备向前端摄像设备发送升级指令，以使所述前端摄像设备停止通过同轴电缆传输图像信号。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述升级数据包为升级数据子包；

所述后端设备通过同轴电缆向前端摄像设备发送处理后的升级数据子包之后，还包括：

若所述后端设备接收到所述前端摄像设备发送的用于表征针对接收到的升级数据子包的校验成功的指令，则向所述前端摄像设备发送下一升级数据子包，直到所有升级数据子包发送完毕，以使得所述前端摄像设备在接收到所有升级数据子包进行升级。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述后端设备通过同轴电缆向前端摄像设备发送处理后的升级数据包之后，还包括：

若所述后端设备接收到所述前端摄像设备发送的用于表征针对所述处理后的升级数据子包的校验失败的指令，所述后端设备通过同轴电缆重新发送校验失败的升级数据子包。

8.如权利要求5-7任一项所述的方法，其特征在于，在所述后端设备对升级数据包进行多电平编码处理和数模转换处理之后，通过同轴电缆向前端摄像设备发送处理后的升级数据包之前，所述方法还包括：

所述后端设备对进行多电平编码处理和数模转换处理后的升级数据包进行预加重处理。

9.一种前端摄像设备，其特征在于，包括：模数转换电路、多电平解码电路和处理器；所述模数转换电路，用于接收后端设备通过同轴电缆发送的升级数据包并对所述升级包进行模数转换；

所述多电平解码电路，用于对模数转换后的升级数据包进行多电平解码处理；

处理器，用于根据处理后的升级数据包对所述前端摄像设备进行升级；

所述处理器还用于：

在所述模数转换电路接收到后端设备通过同轴电缆发送的升级数据包之前，若接收到所述后端设备发送的升级指令，则停止通过同轴电缆传输图像信号。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述升级数据包为升级数据子包；

所述处理器具体用于：

在所述模数转换电路接收到所有升级数据子包后，根据处理后的所有升级数据子包对所述前端摄像设备进行升级。

11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述设备还包括校验电路和开关电路：

所述校验电路，用于对多电平解码处理后的升级数据子包进行校验；

所述开关电路，用于在所述校验电路校验成功后，通过高低电平信号向所述后端设备发送用于表征校验成功的指令，以使所述后端设备继续发送下一升级数据子包，直到所有升级数据子包发送完毕。

12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述开关电路还用于：

在所述校验电路检验失败后，通过高低电平信号向所述后端设备发送用于表征校验失败的指令，以使所述后端设备重新发送校验失败的升级数据子包。

13.一种后端设备，其特征在于，包括：多电平编码电路和转换电路；

所述多电平编码电路，用于对升级数据包进行多电平编码；

所述转换电路，用于对多电平编码后的升级数据包进行数模转换处理；

所述转换电路，用于将处理后的升级数据包通过同轴电缆向前端摄像设备发送处理后的升级数据包，以使得所述前端摄像设备根据接收到的升级数据包进行升级；

所述后端设备还包括处理器，所述处理器用于：

在所述多电平编码电路，用于对升级数据包进行多电平编码之前，向所述前端摄像设备发送升级指令，以使所述前端摄像设备停止通过同轴电缆传输图像信号。

14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述升级数据包为升级数据子包；所述后端设备还包括比较电路：

所述比较电路，用于根据所述前端摄像设备发送的用于表征针对接收到的升级数据子包的是否校验成功的指令，判断是否校验成功；

所述多电平编码电路具体用于：

若所述比较电路确定校验成功，则对下一个升级数据子包进行多电平编码，直到对所有升级数据子包进行多电平编码完毕。

15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述多电平编码电路还用于：

若所述比较电路确定校验失败，则对校验失败的升级数据子包重新进行多电平编码。

16.如权利要求13-15任一项所述的设备，其特征在于，所述转换电路中还包括：

预加重电路，用于对进行数模转换处理后的升级数据包进行预加重处理。

Images