CN111031277A - 基于复合视频信号的数字数据发送和接收方法以及装置 - Google Patents

基于复合视频信号的数字数据发送和接收方法以及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于复合视频信号的数字数据发送和接收方法以及装置。所述数据发送装置，其包括：映射单元，用于将数字数据源提供的数字码流加载到用于合成复合视频信号的视频数据中得到加载有数字码流的用于合成复合视频信号的视频数据；复合视频信号编码单元，接收来自映射单元的加载有数据码流的用于合成复合视频信号的视频数据，并根据预定的复合视频制式要求产生模拟复合视频信号；复合视频传输接口，用于传送所述模拟复合视频信号。相对现有技术，本发明具有可实现高分辨率的视频监控，且成本低廉、安装简单、维护方便、兼容性强的优点。

Description

基于复合视频信号的数字数据发送和接收方法以及装置
本发明是申请日为：2015年5月27日，专利申请号为：201580000901.3，发明名称为″基于复合视频信号的数字数据发送和接收方法以及装置″的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及电子领域，尤其涉及一种基于模拟复合视频信号的数字数据发送和接收方法以及装置，其可以应用于视频监控应用中。
技术背景
随着人们对安全防范的需求越来越高，视频监控系统已经非常普遍的应用在社会生活的各个领域。视频监控系统一般包括前端摄像头、传输线缆和视频监控平台。摄像头通过网络线缆或同轴视频电缆将视频图像传输到视频监控平台中的DVR(Digital VideoRecoder数字视频录像机)或(Network Video Recorder网络硬盘录像机)，监控平台再将视频信号分配到各监视器及录像设备进行显示、存储等操作。
现阶段，视频监控技术向高清发展的趋势已经越来越明显。高清是在广播电视领域首先被提出的。视频技术领域对于视频有标清、高清和全高清的定义，其中，标清是视频垂直分辨率在720p以下的视频格式，其中720p为720线逐行扫描。高清是视频垂直分辨率超过720p或1080i的视频格式，其中1080i为1080线隔行扫描，全高清(Full HD)是指视频垂直分辨率高达1080p的视频格式，1080p为1080线逐行扫描，分辨率为1920∶1080。需要注意的是，本发明中″高清″的含义是指视频垂直分辨率在720p及以上的视频格式，从而包括传统的高清和全高清的含义以及其它可能。高清对于视频监控来说并不是件容易做到的事情。它涉及到监控系统的颇多环节，特别是前端摄像头和传输环节。
前端摄像头作为前端视频图像信号的采集装置分为模拟摄像头(CCTV camera)和网络数字摄像头(IP camera)。模拟摄像头很容易使用和安装。但为了更便于人们能够远程查看或操作，目前监控摄像头的技术趋势已经是数字化和网络化。
图1所示为现有技术中的基于DVR(Digital Video Recoder数字视频录像机)的模拟摄像头拓扑结构示意图，图2所示为现有技术中的基于NVR(Network Video Recorder网络硬盘录像机)的网络摄像头的拓扑结构示意图。
其中，监控视频信号一旦被DVR或NVR接收则可通过IP(Internet Protocol)网络传输。因此从这一点上看，DVR和NVR的功能是近似的。它们之间核心的不同在于DVR/NVR与摄像头连接的方式和视频数据在哪里压缩。
一般地，图1所示的模拟CCTV摄像头与DVR组合的拓扑结构被更多的使用，因为它相对很容易安装，只需要在电缆的一端接插摄像头，另一端接插DVR盒。然而，模拟CCTV摄像头的解决方案受限于视频分辨率。CCTV摄像头通过同轴电缆传输视频数据，同轴电缆上传送的是NTSC或PAL制式下的复合视频信号CVBS，常用的分辨率为D1(704*576)，最近分辨率才扩展到960H(960*576)。但是现在对于更高分辨率(如1280*720(720p)、1920*1080(1080p)或更高)的需求却越来越迫切。现有技术中却不仅没有可支持高分辨率模拟视频流传输的视频传输标准，而且对于高分辨率模式视频传输标准也有一个严峻的挑战，即现有的同轴电缆通常质量普通甚至较差，在长距离传输数据时存在严重的衰减，因此如果没有中继器，它很难长距离(如300米以上)传输高分辨率的视频数据。
因此，在需要高分辨率视频监控的情况下，IP Camera和NVR的组合更好，因为它们之间是基于以太网的IP网络作为传输媒质。但是，因为IP Camera和NVR盒之间通过IP网络直接连接，它需要网络管理、中继器，相对于DVR的即插即用式的安装，它的安装更复杂。而且，维护一个非托管的网络在长时间内稳定运行(如1年以上)对于没有网络的用户而言是个巨大的挑战。因此，尽管近几年来IP Camera+NVR的视频监控系统的市场份额在快速增长，仍然有许多情况和客户要求使用DVR式的监控方案。
因此，有必要提出一个解决方案以有效地克服现有技术中存在的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种数字数据发送和接收方法，其能够基于模拟复合视频信号来传输包括数字高清视频数据在内的各种数字数据。
本发明的目的之二在于提供一种数字数据发送和接收装置，其能够基于模拟复合视频信号来传输包括数字高清视频数据在内的各种数字数据。
为了达到上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供一种数据发送装置，其包括：映射单元，用于将数字数据源提供的数字码流映射到用于合成复合视频信号的视频数据中；复合视频信号编码单元，接收来自映射单元的用于合成复合视频信号的视频数据，并根据预定的复合视频制式要求产生模拟复合视频信号；复合视频传输接口，用于传送所述模拟复合视频信号。
在一个进一步的实施例中，所述映射单元是将所述数字数据源提供的数字码流中的每组数据映射到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据中，其中N为大于等于1的整数。
在一个进一步的实施例中，用于合成复合视频信号的行扫描线中的每个像素点对应的亮度数据或色度数据为X位二进制数据，所述映射单元是将数字数据源提供的数字码流中的每组共Y位二进制数据映射到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点的每个像素点对应的亮度数据或色度数据的X位二进制数据中的高Y位中，所述映射单元还将预设的X-Y位二进制数据映射到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据的X位二进制数据中的低X-Y位中，其中X和Y为正整数且Y小于X，所述N大于等于4，X大于等于8，Y大于等于2。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种摄像装置，其包括：视频采集单元，用于采集所拍摄画面的数字视频源数据；视频压缩单元，用于将所述数字视频源数据进行压缩而获得数字视频压缩数据；映射单元，用于将所述数字视频压缩数据映射到用于合成复合视频信号的视频数据中；复合视频信号编码单元，接收来自映射单元的用于合成复合视频信号的视频数据，并根据预定的复合视频制式要求产生模拟复合视频信号；复合视频传输接口，用于连接同轴电缆，并通过所述同轴电缆传送所述模拟复合视频信号。
在一个进一步的实施例中，所述视频采集单元采集的数字视频源数据是高清格式的，所述视频压缩单元获得的数字视频压缩数据也是高清数字视频压缩数据，所述映射单元是将所述高清数字视频压缩数据中的每组数据映射到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据中，其中N为大于等于1的整数。
在一个进一步的实施例中，用于合成复合视频信号的行扫描线中的每个像素点对应的亮度数据或色度数据为X位二进制数据，所述映射单元是将所述高清数字视频压缩数据中的每组共Y位二进制数据映射到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点的每个像素点对应的亮度数据或色度数据的X位二进制数据中的高Y位中，所述映射单元还将预设的X-Y位二进制数据映射到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据的X位二进制数据中的低X-Y位中，其中X和Y为正整数且Y小于X，所述N大于等于4，X大于等于8，Y大于等于2，在所述映射单元将所述高清数字视频压缩数据映射到用于合成复合视频信号的行扫描线中的像素点对应的亮度数据时，所述映射单元还生成用于合成复合视频信号中的像素点对应的色度数据，或者，在所述映射单元将所述高清数字视频压缩数据映射到用于合成复合视频信号的行扫描线中的像素点对应的色度数据时，所述映射单元还生成用于合成复合视频信号中的像素点对应的色度数据，复合视频信号编码单元还用于生成同步信号，并根据预定的复合视频制式将同步信号以及来自映射单元的色度数据和亮度数据复合形成模拟复合视频信号。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种数据接收装置，其包括：复合视频传输接口，用于接收模拟复合视频信号；复合视频信号解码单元用于根据预定的复合视频制式要求，将模拟复合视频信号进行解码处理以获得视频数据；数据提取单元，用于自所述视频数据中提取被映射在视频数据中的数字码流。
在一个进一步的实施例中，复合视频信号解码单元用于根据预定的复合视频制式要求将模拟复合视频信号进行解码处理以获得同步信号、行扫描线中的像素点对应的亮度数据和色度数据，数据提取单元是自行扫描线中的像素点对应的亮度数据或色度数据中提取被映射在亮度数据或色度数据中的数字码流。
在一个进一步的实施例中，所述数据提取单元是自行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据中提取数字码流的一组数据，其中N为大于等于1的整数。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种视频信号接收设备，其包括：复合视频传输接口，用于通过同轴电缆接收模拟复合视频信号；复合视频信号解码单元用于根据预定的复合视频制式要求，将模拟复合视频信号进行解码处理以获得视频数据；数据提取单元，用于自所述视频数据中提取被映射在视频数据中的数字码流；视频解压缩单元，用于对所述数字码流进行解压缩，以获得解压缩后的数字视频信号。
在一个进一步的实施例中，复合视频信号解码单元用于根据预定的复合视频制式要求将模拟复合视频信号进行解码处理以获得同步信号、行扫描线中的像素点对应的亮度数据和色度数据，数据提取单元是自行扫描线中的像素点对应的亮度数据或色度数据中提取被映射在视频数据中的数字码流，所述数字视频信号为高清格式的。
在一个进一步的实施例中，所述行扫描线中的每个像素点对应的亮度数据或色度数据为X位二进制数据，所述数据提取单元是自所述行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据的X位二进制数据中的高Y位中提取数字码流的一组共Y位数据，其中X和Y为正整数且Y小于X，所述N大于等于4，X大于等于8，Y大于等于2。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种数据发送方法，其包括：将数字数据源提供的数字码流映射到用于合成复合视频信号的视频数据中；根据预定的复合视频制式要求基于用于合成复合视频信号的视频数据产生模拟复合视频信号；和传输所述模拟复合视频信号。
在一个进一步的实施例中，将数字数据源提供的数字码流映射到用于合成复合视频信号的视频数据中是：将所述数字数据源提供的数字码流中的每组数据映射到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据中，其中N为大于等于1的整数。
在一个进一步的实施例中，用于合成复合视频信号的行扫描线中的每个像素点对应的亮度数据或色度数据为X位二进制数据，将所述数字数据源提供的数字码流中的每组数据映射到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据中是：将数字数据源提供的数字码流中的每组共Y位二进制数据映射到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点的每个像素点对应的亮度数据或色度数据的X位二进制数据中的高Y位中，将预设的X-Y位二进制数据映射到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据的X位二进制数据中的低X-Y位中，其中X和Y为正整数且Y小于X，所述N大于等于4，X大于等于8，Y大于等于2。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种数据发送方法，其包括：采集所拍摄画面的数字视频源数据；将所述数字视频源数据进行压缩而获得数字视频压缩数据；将所述数字视频压缩数据映射到用于合成复合视频信号的视频数据中；基于合成复合视频信号的视频数据根据预定的复合视频制式要求产生模拟复合视频信号；通过同轴电缆传送所述模拟复合视频信号。
在一个进一步的实施例中，采集的数字视频源数据是高清格式的，获得的数字视频压缩数据也是高清数字视频压缩数据，将所述数字视频压缩数据映射到用于合成复合视频信号的视频数据中是：将所述高清数字视频压缩数据中的每组数据映射到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据中，其中N为大于等于1的整数。
根据本发明的另一个方面，本发明提供数据接收方法，其包括：接收模拟复合视频信号；根据预定的复合视频制式要求将模拟复合视频信号进行解码处理以获得视频数据；自所述视频数据中提取映射到所述视频数据中的数字码流。
在一个进一步的实施例中，所述视频数据包括行扫描线中的像素点对应的亮度数据和色度数据；自所述视频数据中提取映射到所述视频数据中的数字码流是：自行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据中提取数字码流的一组数据，其中N为大于等于1的整数。
根据本发明的再一个方面，本发明一种数据接收方法，其包括：通过同轴电缆接收模拟复合视频信号；根据预定的复合视频制式要求将模拟复合视频信号进行解码处理以获得视频数据；自所述视频数据中提取被映射在视频数据中的数字码流；对所述数字码流进行解压缩，以获得解压缩后的数字视频信号。
在一个进一步的实施例中，根据预定的复合视频制式要求将模拟复合视频信号进行解码处理以获得同步信号、行扫描线中的像素点对应的亮度数据和色度数据，自所述视频数据中提取被映射在视频数据中的数字码流是：自行扫描线中的像素点对应的亮度数据或色度数据中提取被映射在视频数据中的数字码流的一组数据，所述数字视频信号为高清格式的。
与现有技术相比，本发明在数据发送端，将数字数据映射到用于合成复合视频信号的亮度数据或色度数据中，随后根据现有复合视频制式基于用于合成复合视频信号的亮度数据或色度数据形成模拟复合视频信号，从而可以通过现有的同轴电缆远程传输，而在数据接收端，按照现有复合视频制式解码后，可从解码出的亮度数据或色度数据中恢复出目标数字数据，所述数字数据可以是包括数字高清视频数据在内的各种数字数据。
附图说明
图1所示为现有技术中的基于DVR的模拟摄像头拓扑结构示意图；
图2所示为现有技术中的基于NVR的网络摄像头的拓扑结构示意图；
图3是本发明数据发送装置的一种较佳实施例的原理方框图；
图4是本发明数据接收装置的一种较佳实施例的原理方框图；
图5是本发明数据发送方法在一种较佳实施例的方法流程图；和
图6是本发明数据接收方法在一种较佳实施例的方法流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。
本发明的重点、特点之一在于：通过将经数字数据″伪装″成传统复合视频信号中的视频数据，从而实现利用传统的复合视频接口和复合视频传输通道直接传输包括高清数字视频信号在内的数字数据。
参考图3，作为一种较佳实施例，图3提供一种数据发送装置300，用于通过复合视频信号传输数字数据，其包括数字数据源310、映射单元320、复合视频信号编码单元330和复合视频传输接口340。
所述数字数据源310能够提供数字码流，所述数字码流可以包括有视频信号，也可以包括音频信号，还是可以包括其他类型的数字信号，比如控制信号、监控报警信号。在一个实施例中，本发明的数字数据发送装置可以支持任何数据类型的数字码流。
在一个优选的实施例中，所述数字数据源310可以包括视频采集单元和视频压缩单元。所述视频采集单元用于采集所拍摄画面的数字视频源数据。所述数字视频源可以是高清格式，所述高清格式是指720p以及以上的分辨率，比如720p，1080i、1080p等。所述视频压缩单元可以采用现有的各种压缩标准，比如H.263、MPEG2、H.265等视频压缩标准，对所述数字视频源数据进行压缩以获得数字视频压缩数据。此时，所述数字数据源310提供的数字码流就包括所述数字视频压缩数据。
在另一个优选的实施例中，所述数字数据源310还可以包括音频采集单元和音频压缩单元，所述音频采集单元采集数字音频源数据，所述音频压缩单元可以对采集的数字音频源数据进行编码以得到数字音频编码数据，此时所述数字数据源310提供的数字码流不仅可以包括数字视频压缩数据，还可以同时包括数字音频编码数据。作为一种公知技术，在一个信号中包含了亮度信号、色度信号与场同步、行同步信号、行场消隐信号等，称为复合视频信号，又称为CVBS，表示Color，Video，Blanking，Sync，或者composite videobaseband signal。为简明起见，本发明中将CVBS信号中除亮度信号、色度信号之外的场同步、行同步信号、行场消隐信号等其它信号统称为同步信号。复合视频信号把亮度、色度与同步信号复合在一个信号通道上传输，也就是在传输前需要把色度信号与亮度信号“合成”在一个信号里，在传输后再将色度信号与亮度信号“分离”开来，送到显示电路处理。
所述映射单元320用于将数字数据源310提供的数字码流映射到用于合成复合视频信号(CVBS)的亮度数据或色度数据中，所述亮度数据和色度数据可以被统称为视频数据。优选的，所述映射单元320是将所述数字数据源310提供的数字码流中的每组数据映射到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据中，其中N为大于等于1的整数，映射后相邻N个像素点中的每个像素点对应的亮度数据或色度数据是相同的，都是所述数字数据源310提供的数字码流中的同组数据。N的值越大，在数据接收端恢复出被映射的数据码流的可靠性就越高，可以根据需要来设置N的值，比如N为6、7、8、9等。
在一个具体实施例中，用于合成复合视频信号的行扫描线中的每个像素点对应的亮度数据为X位二进制数据，所述映射单元320是将数字数据源310提供的数字码流中的每组共Y位二进制数据映射到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点的每个像素点对应的亮度数据的X位二进制数据中的高Y位中，所述映射单元320还将预设的X-Y位二进制数据映射到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点的每个像素点对应的亮度数据的X位二进制数据中的低X-Y位中，其中X和Y为正整数且Y小于X。在一个例子中，X大于等于8，比如等于8或10，Y越大，数据接收端恢复出所述高Y位的可靠性就越高，可以根据需要来设置Y的值，Y通常大于等于2，比如3-5位。所述预设的X-Y位二进制数据可以都是0或1，也可以是其他预先设定好的X-Y位二进制数据。
这样，所述映射单元320就可以得到已经加载有数字码流的用于合成复合视频信号的行扫描线中的每个像素点对应的X位亮度数据。同时，所述映射单元320还可以生成用于合成复合视频信号的行扫描线中的每个像素点对应的色度数据，此时由于色度数据中并未加载数字码流，因此这些色度数据可以都为1或0，也可以是其他预先设定好的二进制序列。
当然，在另一个实施例中，也可以将数字数据源310提供的数字码流采用前文相同的方式映射到色度数据中，此时，所述映射单元320还可以生成用于合成复合视频信号的行扫描线中的每个像素点对应的亮度数据，此时由于亮度数据中并未加载数字码流，因此这些亮度数据可以都为1或0，也可以是其他预先设定好的二进制序列。
所述复合视频信号编码单元330用于生成同步信号，接收来自映射单元320的已经加载有数字码流的用于合成复合视频信号的色度数据和亮度数据，并根据预定的复合视频制式基于同步信号、用于合成复合视频信号的色度数据和亮度数据产生模拟复合视频信号。所述预定的复合视频制式可以为NTSC(National Television Standards Committee)制式或PAL(Phase Alternating Line)制式。所述复合视频信号编码单元330可以是传统的复合视频信号编码技术，此处不再详述。
所述复合视频传输接口340可以采用与普通D1/960H模拟监控摄像头一样的TV-out接口。所述复合视频传输接口340可以连接同轴电缆，并通过同轴线缆传送所述模拟复合视频信号。当然，复合视频传输接口340还可以连接其他现有标准的线缆以传输所述模拟复合视频信号。
可以看出，本发明将数字数据源210提供的数字码流映射到用于合成复合视频信号的亮度数据或色度数据中，并基于加载有数字码流的用于合成复合视频信号的亮度数据或色度数据形成了复合视频信号，这样可以利用原有的同轴线缆等传输线路来传输数字数据源210提供的数字码流。此外，显然本发明将将数字码流″伪装″成亮度数据或色度数据映射到复合视频信号中，并未改变复合视频信号CVBS的传输特性，不论映射的数字码流是什么数据，对于同轴线缆而言，其传输的都是标准的CVBS信号，因此可以实现数字码流在现有的普通质量的同轴电缆上长距离的传输。这个技术特点对于视频监控领域具有非常重大的意义，可以高效率、低成本地在不改变传统模拟标清的传输途径和方法的前提下，利用原有普通质量的同轴电缆，如国际标准RG-59，中国标准为75-3等同轴线缆，就可轻松实现300米以上高清视频信号传输。
以X＝8，Y＝4，N＝9，复合视频信号在PAL制式(575个扫描行，每秒25帧)下以例进行介绍。X＝8意味着行扫描线的每个像素点的亮度数据为8bit二进制数据，Y＝4意味着将数字码流中的一组4bit数据映射到行扫描线的像素点的亮度数据的8bit二进制数据中的高4位中。N＝9意味着每9个像素点采用一组4bit数据映射。例如，每行扫描线有720像素点时，可以每9个像素点中的亮度数据的高4位中被映射入数字码流的4bit数据，这样每行扫描线的720个像素点将装载有80组4比特数字码流。
参考图4，作为一种较佳实施例，图4提供一种数据接收装置400，其可以接收来自数据发送装置300发出的复合视频信号，并从中获取得到在数据发送装置300中加载到所述复合视频信号中的数字码流。所述数据接收装置400包括复合视频传输接口410、复合视频信号解码单元420和数据提取单元430。
所述复合视频传输接口410用于接收模拟复合视频信号。该接口410可以采用与普通模拟监控摄像头一样的TV-out接口。该TV-out接口可以与同轴线缆相连接，以接收通过同轴线缆传输的模拟复合视频信号。
所述复合视频信号解码单元420用于根据预定的复合视频制式要求将模拟复合视频信号进行解码处理以获得视频数据。所述预定的复合视频制式同样可以为NTSC(National Television Standards Committee)制式或PAL(Phase Alternating Line)制式。在数据发送装置中采用的何种复合视频制式，那么在数据接收装置中也就需要采用何种复合视频制式。具体的，所述复合视频信号解码单元420可以解码模拟复合视频信号以获得同步信号、行扫描线中的像素点对应的亮度数据和色度数据。所述复合视频信号解码单元420可以是传统的复合视频信号解码技术，此处不再详述。
数据提取单元430从解码得到的行扫描线中的像素点对应的亮度数据或色度数据中提取被映射在亮度数据或色度数据中的数字码流，其中亮度数据和色度数据都可以被统称为视频数据。提取出的数字码流为视频信号、音频信号、控制信号、监控报警信号中的一种或多种。
这里以从解码得到的行扫描线中的像素点对应的亮度数据中提取被映射在亮度数据中的数字码流为例进行介绍。从色度数据中提取被映射在色度数据中的数字码流原理与从亮度数据中提取被映射在亮度数据中的数字码流原理相同，此文不再重复描述了。优选的，所述数据提取单元430是自行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据中提取所述数字码流的一组数据。
在一个具体实施例中，所述行扫描线中的每个像素点对应的亮度数据为X位二进制数据，所述数据提取单元430是自所述行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据的X位二进制数据中的高Y位中提取所述数字码流的一组共Y位数据。对于亮度数据的低X-Y位，如在数据发送端是采用预设的X-Y位二进制数据映射的，则所述数据提取单元430可以对其进行丢弃处理。另外，由于色度数据未加载有数字码流的数据，因此在数据接收装置400中也可以被直接丢弃。
在一个实施例中，所述数据接收装置400还包括视频解压缩单元，其根据预定解压缩标准，比如H.264、MPEG2、H.265等，对数据提取单元430提取得到的所述数字码流进行解压缩，以获得解压缩后的数字视频信号。所述数字视频信号可以是高清格式的信号，这样在数据接收装置400中就可以实现高清数字视频信号的复原。
可以看出，在数据接收装置400中可以有效的将映射到所述复合视频信号中的数字码流进行复原，进而实现了数字码流基于复合视频信号的传输。
在本发明中的数据发送装置300和数据接收装置400是相对的两个设备，一个可以被称为数据发送端，另一个可以被称为数据接收端，他们可以统称为一个数据传输系统，以共同的实现数字码流基于复合视频信号的传输。
本发明中的数据传输方案还可以被实现为一种方法。
图5是本发明数据发送方法500在一种较佳实施例的方法流程图。如图5所示的，所述数据发送方法500包括如下步骤。
步骤510，提供数字数据源510，该数字数据源可以提供数字码流。所述数字数据源提供的数字码流为视频信号、音频信号、控制信号、监控报警信号中的一种或多种。
优选的，所述提供数字数据源510包括：采集所拍摄画面的数字视频源数据；将所述数字视频源数据根据比如H.263、MPEG2、H.265等视频压缩标准进行压缩而获得数字视频压缩数据，所述数字视频压缩数据即可作为数字数据源提供的数字码流。更为优选的，所述数字视频源可以是高清格式，所述高清格式是指720p以及以上的分辨率，比如720p，1080i、1080p等，这样数据发送方法500就可以支持高清数字视频数据的采集以及传输。
步骤520，将数字数据源提供的数字码流映射到用于合成复合视频信号的亮度数据或色度数据中，其中所述亮度数据和色度数据都可以被称为视频数据。
下文以将所述数字数据源提供的数字码流中的每组数据映射到用于合成复合视频信号的亮度数据中为例进行介绍，所属领域内的普通技术人员能够知道的是，将所述数字数据源提供的数字码流中的每组数据映射到用于合成复合视频信号的色度数据的原理与将所述数字数据源提供的数字码流中的每组数据映射到用于合成复合视频信号的亮度数据的原理相同，这里不再重复了。
具体的，在步骤520中，是将所述数字数据源提供的数字码流中的每组数据映射到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据中，其中N为大于等于1的整数。
用于合成复合视频信号的行扫描线中的每个像素点对应的亮度数据为X位二进制数据。在更为具体的实施例中，在步骤520中，是将数字数据源提供的数字码流中的每组共Y位二进制数据映射到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点的每个像素点对应的亮度数据的X位二进制数据中的高Y位中，将预设的X-Y位二进制数据映射到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据的X位二进制数据中的低X-Y位中。
此外，在将所述数字数据源提供的数字码流映射到用于合成复合视频信号的亮度数据中时，在步骤520中，生成用于合成复合视频信号中的色度数据和生成同步信号。
步骤530，根据预定的复合视频制式将同步信号和用于合成复合视频信号的色度数据以及亮度数据复合形成模拟复合视频信号。所述预定的复合视频制式可以为NTSC制式、PAL制式或其他制式。
步骤540，将所述模拟复合视频信号通过同轴电缆传输。
在此实施例中，X、Y、N的取值可以参考上文中数据发送装置300中的取值，其余的一些细节，也可以参考上文中数据发送装置300中的相关描述。
图6是本发明数据接收方法600在一种较佳实施例的方法流程图。所述数据接收方法600，其可以接收根据数据发送方法500发出的复合视频信号，并从中获取得到在数据发送方法400中加载到所述复合视频信号中的数字码流，其包括如下步骤。
步骤610，通过同轴线缆接收模拟复合视频信号。
步骤620，根据预定的复合视频制式要求将模拟复合视频信号进行解码处理以获得视频数据。所述预定的复合视频制式同样可以为NTSC制式或PAL制式。
具体的，在步骤620中，可以将模拟复合视频信号进行解码以获得同步信号、行扫描线中的像素点对应的亮度数据和色度数据。所述复合视频信号解码单元420可以是传统的复合视频信号解码技术，此处不再详述。
步骤630，自所述视频数据中提取映射到所述视频数据中的数字码流。其中，提取出的数字码流中为视频信号、音频信号、控制信号、监控报警信号中的一种或多种。。
具体的，在步骤630中，是自解码得到的行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据中提取所述数字码流的一组数据。
如果在数据发送端，所述数字码流被映射到亮度数据中，则从亮度数据中提取所述数字码流，如果在数据接收端，所述数字码流被映射到色度数据中，则从色度数据中提取所述数字码流。下文中以所述数字码流被映射到亮度数据中为例进行介绍。
解码获得的行扫描线中的每个像素点对应的亮度数据为X位二进制数据。更为具体的，在步骤630中，自解码得到的行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据的X位二进制数据中的高Y位中提取数字码流的一组共Y位数据。此外，可以直接将解码得到的行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据的X位二进制数据中的低X-Y位丢弃，同时也可以将解码得到行扫描线中的像素点对应的色度数据丢弃。
在一个优选的实施例中，所述数据接收方法还包括：根据预定解压缩标准，比如H.264、MPEG2、H.265等，对提取得到的数字码流进行解压缩，以获得解压缩后的数字视频信号。所述数字视频信号可以是高清格式的信号，这样在数据接收方法600中就可以实现高清数字视频信号的复原。
在本发明中的数据发送方法500和数据接收方法600是相对应的，所述方法500发出的复合视频信号可以由所述方法600来接收并解码，它们可以统称为一个数据传输方法，以共同的实现数字码流基于复合视频信号的传输。
在此实施例中，X、Y、N的取值可以参考上文中数据接收装置400中的取值，其余的一些细节，也可以参考上文中数据接收装置400中的相关描述。
在一个应用场景中，所述数据发送装置300就是视频监控系统的高清视频摄像头，所述数据接收装置300就是视频监控系统中的视频接收设备，高清视频摄像头和视频接收设备均通过TV-out接口与普通的同轴电缆连接，连接方式为即插即用式，可支持传统的模拟视频监控所采用的NTSC/PAL/960H制式的模拟信号传输。因此本应用场景中，同轴电缆可以利用用户低分辨率的视频监控体系中已经铺设好的线缆，而无需重新铺设。换句话说，本发明可以利用现有已经铺设好的同轴线缆实现高清数字视频数据的传输，从而实现了与现有系统架构的兼容。
显然，本发明中提出的这个数据传输系统可以像以前一样传输NTSC/PAL/960H制式下的标准分辨率的模拟视频。此外，同时还可以传输类似于720p和1080p的高清视频。在一个实施例中，所述高清视频摄像头的视频采集单元在采集所拍摄画面的高清视频源数据后，其视频压缩单元将所述高清视频源数据根据压缩标准，比如H.264标准，进行压缩而获得数字高清视频压缩数据。其映射单元将所述数字高清视频压缩数据映射到用于合成复合视频信号的视频数据中。作为一种较优方案，可以映射到视频数据的亮度数据中。其复合视频信号编码单元接收来自映射单元的映射后的视频数据，并根据预定的复合视频制式，如PAL制式要求产生模拟复合视频信号，并通过TV-out接口输出。
尽管采用NTSC/PAL制式传输模拟复合视频信号，但其中被嵌入的数字高清视频压缩数据能够被复原：将模拟视频数据看作被调制的数字符号的模拟波形(analogwaveforms of modulated digital symbols)，如在一定比特数Y中的脉冲振幅调制。例如PAL制式，它以每秒25帧的帧频发送575行有效行扫描线。每条行扫描线是一个模拟波形，它能被视为一个连续变化的脉冲幅度调制(PAM)波形。通过这个模拟波形，一系列的数字信号(PCM，脉冲编码调制)能被复原。作为另一种具体实施方式，正交振幅调制(QAMmodulation)，如QAM16，QAM 64，QAM128，QAM256等也可以用于本发明中。
为复原数字高清视频压缩数据，本发明的视频接收设备通过TV-out接口接收到同轴电缆上传输来的模拟复合视频信号后，先根据预定的复合视频制式要求，将模拟复合视频信号进行解码处理以获得视频数据；数据提取单元将自所述视频数据中提取数字高清视频压缩数据；作为一种较优方案，数据提取单元是从视频数据中的亮度数据内提取数字高清视频压缩数据。之后再对数字高清视频压缩数据根据预定的解压缩标准进行解压缩，从而获得解压缩后的高清数字视频信号。由此实现了数字视频信号通过传统复合视频传输通道传输的目的。
为从模拟波形中准确的复原PCM数字信号，在一个实施例中，可以采用降低符率(symbol rate)的方法。将符率成倍降低，可有助于提高样点恢复的准确性。降低符率的方法是，对于一个预定的复合视频制式下的每行扫描线的像素，在视频信号采集端，映射单元将数字高清视频压缩数据中的一组Ybit数据映射到每相邻N个像素点的每个像素点所对应的亮度数据中，在视频信号接收端，数据提取单元对亮度数据每N个像素点采样一次，N通常可被每行扫描线的像素总数整除。作为一种较优方案，N可大于等于4，比如为9，此时在一个行扫描线有720像素时，可以每9个像素将被压缩的数据映射到亮度数据中，因此可以复原行扫描线的大约80个样点。
进一步的，为了更好的满足NTSC/PAL制式的带宽要求，对于8bit的亮度数据，在视频信号采集端，映射单元可以将数字高清视频压缩数据映射到亮度数据的高3bit或高4bit或高5bit，当然亦可映射到最多8bit。相应地在视频信号接收端，数据提取单元对采样获得的样点提取其高3bit或高4bit或高5bit的数据作为数字高清视频压缩数据。在PAL制式下，如取高4bit，每9个像素点采样一次，在每行扫描线720像素时，传输数据率为575*25*4*720/9＝4.6Mbit/s，在每行扫描线960像素时，传输数据率为575*25*4*960/9＝6.1Mbit/s。可见视频监控系统中NTSC/PAL制式下的带宽限制可以完全支持本发明的高清数字视频数据的传输。
本发明的高清摄像装置和视频信号接收设备的结构与现有技术中网络视频监控摄像头和DVR、NVR的结构非常近似，因此，本领域内的普通技术人员基于本发明所公开的内容，可以开发新的装置和设备，或者在现有装置和设备的基础上增加新的软件或硬件功能模块实现本发明。这种改进应当都在本发明的保护范围之内。
例如，直接采用现有的网络摄像头和DVR盒。只需要在网络摄像头端增加一个用于将网络摄像头压缩后的高清数字压缩视频数据映射到复合视频中的软件或硬件模块。同样，在DVR盒中相应增加一个这样的模块，用于从″看起来像未压缩″的视频数据中提取被压缩的高清数字压缩视频数据，并存储和解压缩。这个系统能同时兼容标准分辨率的模拟摄像头和高分辨率的摄像头，且成本很低。
再例如，采用一个NVR代替前述的DVR。增加一个复合视频解码器至NVR中，该复合视频解码器为一个将NTSC/PAL数据流转换成数字信号的芯片。这样，NVR就能被充当传统的DVR来使用了。因为NVR不需要执行任何压缩操作，而NVR的芯片通常比DVR更廉价。
可见，本发明可直接利用标准复合视频解码芯片。换句话说，本发明使得标准分辨率的DVR盒也可以直接用于高分辨率。
综上所述，本发明所提供的视频数据传输的装置、设备及方法的优点如下：
本发明可满足下列所列举所有的需求；
1、支持高分辨率摄像头(例如720P、1080P或更高)。
2、基于现有普通质量的同轴电缆，如国际标准为RG-59，中国标准为75-3的同轴电缆，长距离传输，例如超过300米或更远，并且中间不需要增加中继器。
3、容易安装-不需要网络管理和网管员。
4、向后兼容CCTV摄像头。
5、成本合理。
并且本发明实施成本非常低，具有向下兼容的能力，可以直接应用在许多现有的NTSC/PAL系统中；
对于视频监控中每个摄像头只需要一路信道传输它自己的视频流的应用环境而言，本发明具有足够的带宽，可以实现4～6Mbps，至少1080p的视频传输。
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、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (28)

1.一种数据发送装置，其包括：
映射单元，用于将数字数据源提供的数字码流加载到用于合成复合视频信号的视频数据中得到加载有数字码流的用于合成复合视频信号的视频数据；
复合视频信号编码单元，接收来自映射单元的加载有数字码流的用于合成复合视频信号的视频数据，并根据预定的复合视频制式要求产生模拟复合视频信号；
复合视频传输接口，用于传送所述模拟复合视频信号。
2.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述映射单元是将数字数据源提供的数字码流加载到所述用于合成复合视频信号的视频数据中的亮度数据或色度数据中。
3.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述映射单元是将所述数字数据源提供的数字码流中的每组数据加载到用于合成复合视频信号的行扫描线中的一个或多个像素点对应的亮度数据或色度数据中。
4.如权利要求2所述装置，其特征在于：所述映射单元是将所述数字数据源提供的数字码流中的每组数据加载到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据中，其中N为大于等于1的整数。
5.如权利要求4所述装置，其特征在于：用于合成复合视频信号的行扫描线中的每个像素点对应的亮度数据或色度数据为X位二进制数据，
所述映射单元是将数字数据源提供的数字码流中的每组共Y位二进制数据加载到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点的每个像素点对应的亮度数据或色度数据的X位二进制数据中的高Y位中，所述映射单元还将预设的X-Y位二进制数据加载到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据的X位二进制数据中的低X-Y位中，其中X和Y为正整数且Y小于X，所述N大于等于4，X大于等于8，Y大于等于2。
6.如权利要求2所述装置，其特征在于：在所述映射单元将所述数字数据源提供的数字码流加载到用于合成复合视频信号的视频数据中的亮度数据时，所述映射单元还生成用于合成复合视频信号中的视频数据中的色度数据，或者，所述映射单元将所述数字数据源提供的数字码流加载到用于合成复合视频信号的视频数据中的色度数据中时，所述映射单元还生成用于合成复合视频信号中的视频数据中的亮度数据，
复合视频信号编码单元，用于生成同步信号，并根据预定的复合视频制式将同步信号以及来自映射单元的色度数据和亮度数据复合形成模拟复合视频信号，
复合视频传输接口连接同轴电缆以传送所述模拟复合视频信号。
7.如权利要求1所述装置，其特征在于：数字数据源提供的数字码流为视频信号、音频信号、控制信号、监控报警信号中的一种或多种。
8.一种摄像装置，其特征在于：其包括：
视频采集单元，用于采集所拍摄画面的数字视频源数据；
视频压缩单元，用于将所述数字视频源数据进行压缩而获得数字视频压缩数据；
映射单元，用于将所述数字视频压缩数据加载到用于合成复合视频信号的视频数据中得到加载有数字视频压缩数据的用于合成复合视频信号的视频数据；
复合视频信号编码单元，接收来自映射单元的加载有数字视频压缩数据的用于合成复合视频信号的视频数据，并根据预定的复合视频制式要求产生模拟复合视频信号；
复合视频传输接口，用于连接同轴电缆，并通过所述同轴电缆传送所述模拟复合视频信号。
9.一种数据接收装置，其包括：
复合视频传输接口，用于接收模拟复合视频信号；
复合视频信号解码单元用于根据预定的复合视频制式要求，将模拟复合视频信号进行解码处理以获得视频数据；
数据提取单元，用于自所述视频数据中提取被加载在视频数据中的数字码流。
10.如权利要求9所述装置，其特征在于：复合视频信号解码单元用于根据预定的复合视频制式要求将模拟复合视频信号进行解码处理以获得同步信号、行扫描线中的像素点对应的亮度数据和色度数据，数据提取单元是自行扫描线中的像素点对应的亮度数据或色度数据中提取被加载在亮度数据或色度数据中的数字码流。
11.如权利要求10所述装置，其特征在于：所述数据提取单元是自行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据中提取数字码流的一组数据，其中N为大于等于1的整数。
12.如权利要求11所述装置，其特征在于：所述行扫描线中的每个像素点对应的亮度数据或色度数据为X位二进制数据，
所述数据提取单元是自所述行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据的X位二进制数据中的高Y位中提取数字码流的一组共Y位数据，
其中X和Y为正整数且Y小于X，所述N大于等于4，X大于等于8，Y大于等于2。
13.如权利要求9所述装置，其特征在于：提取出的数字码流中为视频信号、音频信号、控制信号、监控报警信号中的一种或多种。
14.一种视频信号接收设备，其特征在于：其包括：
复合视频传输接口，用于通过同轴电缆接收模拟复合视频信号；
复合视频信号解码单元用于根据预定的复合视频制式要求，将模拟复合视频信号进行解码处理以获得视频数据；
数据提取单元，用于自所述视频数据中提取被加载在视频数据中的数字码流；
视频解压缩单元，用于对所述数字码流进行解压缩，以获得解压缩后的数字视频信号。
15.一种数据发送方法，其包括：
将数字数据源提供的数字码流加载到用于合成复合视频信号的视频数据中得到加载有数字码流的用于合成复合视频信号的视频数据；
根据预定的复合视频制式要求基于加载有数字码流的用于合成复合视频信号的视频数据产生模拟复合视频信号；和
传输所述模拟复合视频信号。
16.如权利要求15所述方法，其特征在于：将数字数据源提供的数字码流加载到用于合成复合视频信号的视频数据中是：将数字数据源提供的数字码流加载到所述用于合成复合视频信号的视频数据中的亮度数据或色度数据中。
17.如权利要求15所述方法，其特征在于：将数字数据源提供的数字码流加载到用于合成复合视频信号的视频数据中是：将所述数字数据源提供的数字码流中的每组数据加载到用于合成复合视频信号的行扫描线中的一个或多个像素点对应的亮度数据或色度数据中。
18.如权利要求17所述方法，其特征在于：将数字数据源提供的数字码流加载到所述用于合成复合视频信号的视频数据中的亮度数据或色度数据中是：将所述数字数据源提供的数字码流中的每组数据加载到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据中，其中N为大于等于1的整数。
19.如权利要求18所述方法，其特征在于：用于合成复合视频信号的行扫描线中的每个像素点对应的亮度数据或色度数据为X位二进制数据，
将所述数字数据源提供的数字码流中的每组数据加载到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据中是：
将数字数据源提供的数字码流中的每组共Y位二进制数据加载到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点的每个像素点对应的亮度数据或色度数据的X位二进制数据中的高Y位中，将预设的X-Y位二进制数据加载到用于合成复合视频信号的行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据的X位二进制数据中的低X-Y位中，其中X和Y为正整数且Y小于X，所述N大于等于4，X大于等于8，Y大于等于2。
20.如权利要求16所述方法，其特征在于：
在将所述数字数据源提供的数字码流加载到用于合成复合视频信号的亮度数据时，所述方法还包括：生成用于合成复合视频信号中的色度数据和生成同步信号；或者在将所述数字数据源提供的数字码流加载到用于合成复合视频信号的色度数据中时，所述方法还包括：生成用于合成复合视频信号中的亮度数据和生成同步信号，
根据预定的复合视频制式要求基于用于合成复合视频信号的视频数据产生模拟复合视频信号是：根据预定的复合视频制式将同步信号和用于合成复合视频信号的色度数据以及亮度数据复合形成模拟复合视频信号，
通过同轴电缆传输所述模拟复合视频信号。
21.如权利要求15所述方法，其特征在于：数字数据源提供的数字码流为视频信号、音频信号、控制信号、监控报警信号中的一种或多种。
22.一种数据发送方法，其特征在于：其包括：
采集所拍摄画面的数字视频源数据；
将所述数字视频源数据进行压缩而获得数字视频压缩数据；
将所述数字视频压缩数据加载到用于合成复合视频信号的视频数据中得到加载有数字码流的用于合成复合视频信号的视频数据；
基于加载有数字码流的合成复合视频信号的视频数据根据预定的复合视频制式要求产生模拟复合视频信号；
通过同轴电缆传送所述模拟复合视频信号。
23.一种数据接收方法，其包括：
接收模拟复合视频信号；
根据预定的复合视频制式要求将模拟复合视频信号进行解码处理以获得视频数据；
自所述视频数据中提取加载到所述视频数据中的数字码流。
24.如权利要求23所述方法，其特征在于：所述视频数据包括行扫描线中的像素点对应的亮度数据和色度数据；
自所述视频数据中提取加载到所述视频数据中的数字码流是：自行扫描线中的一个或多个像素点对应的亮度数据或色度数据中提取数字码流中的一组数据。
25.如权利要求23所述方法，其特征在于：所述视频数据包括行扫描线中的像素点对应的亮度数据和色度数据；
自所述视频数据中提取加载到所述视频数据中的数字码流是：自行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据中提取数字码流的一组数据，其中N为大于等于1的整数。
26.如权利要求25所述方法，其特征在于：所述行扫描线中的每个像素点对应的亮度数据或色度数据为X位二进制数据，
自行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据中提取数字码流的一组数据是：自所述行扫描线中的每相邻N个像素点对应的亮度数据或色度数据的X位二进制数据中的高Y位中提取数字码流的一组共Y位数据，其中X和Y为正整数且Y小于X，所述N大于等于4，X大于等于8，Y大于等于2。
27.如权利要求23所述方法，其特征在于：通过同轴电缆接收模拟复合视频信号，提取出的数字码流中为视频信号、音频信号、控制信号、监控报警信号中的一种或多种。
28.一种数据接收方法，其特征在于：其包括：
通过同轴电缆接收模拟复合视频信号；
根据预定的复合视频制式要求将模拟复合视频信号进行解码处理以获得视频数据；
自所述视频数据中提取被加载在视频数据中的数字码流；
对所述数字码流进行解压缩，以获得解压缩后的数字视频信号。
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