CN112399081A - 一种图像数据和控制数据一体化传输的方法和系统 - Google Patents

一种图像数据和控制数据一体化传输的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种图像数据和控制数据一体化传输的通信方法和系统，所述方法包括：控制装置按照无线通信协议通过第一信道向摄像装置发送控制数据；摄像装置响应于控制数据获取原始图像数据和实时状态数据；摄像装置将实时状态数据对应的图像元素与原始图像数据合成以获取综合图像数据；监控装置按照无线通信协议通过第二信道将综合图像数据发送至控制装置进行显示；其中所述第一、第二信道均为单向通信信道，且处于同一频段内。实施本发明可以实现图像和控制数据的一体化传输，避免图像数据传输和控制数据传输之间的相互干扰，节省了硬件成本。

Description

一种图像数据和控制数据一体化传输的方法和系统
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其是图像数据和控制数据一体化传输的方法和系统。
背景技术
无线通信技术的发展使得摄影和监控的形式变得更加多元化。例如用户可以通过操作遥控装置，控制搭载摄像机的摄像装置(例如航拍无人机)进行摄影。遥控装置和摄像装置之间交换控制数据和图像数据。控制数据包括遥控装置向摄像装置发送的控制指令和摄像装置向遥控装置发送的工作状态信息。举例来说，无人机航拍使用地面遥控装置往往需要通过数据传输连接向无人机发出控制指令，以控制无人飞行器的飞行姿态、轨迹、高度等飞行参数，并且遥控云台的姿态、摄像装置的光圈、快门、分辨率等等。与此同时，无人机也需要通过数据传输通道向地面遥控装置反馈自身的实时飞行姿态、轨迹、高度、速度等飞行参数，以及摄像装置的实时光圈、快门、分辨率等摄像参数，从而使用户可以通过观察这些飞行参数来监控无人飞行器的飞行状态，通过摄像装置的摄像参数查看摄像装置的状态。并且，摄像装置将采集的图像通过独立的图像传输数据连接回传给地面遥控装置。图像数据和控制数据经过不同的数据连接进行传输，需要在地面遥控装置和无人飞行器需要同时配置两套不同的无线通信模块，两套无线通信模块分别占用了一部分频带资源，互相之间也会产生干扰，并且提高了硬件成本，增加了系统功耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种图像数据和控制数据一体化传输的方法和系统，在同一频段内同时传输图像数据和控制数据以节省硬件成本，避免互相干扰。
为了解决以上提出的问题，本发明采用的一个技术方案为：一种图像数据和控制数据一体化传输的方法，用于摄像系统，所述摄像系统包括控制装置和摄像装置，所述方法包括：
控制装置通过第一信道向摄像装置发送控制数据；
摄像装置响应于控制数据获取原始图像数据和实时状态数据；
摄像装置将实时状态数据对应的图像元素与原始图像数据合成以获取综合图像数据；
监控装置通过第二信道将综合图像数据发送至控制装置进行显示；
其中所述第一、第二信道均为单向通信信道且处于同一频段内。
进一步地，所述无线通信采用多个周期性重复的时分复用帧，每个时分复用帧包括多个子帧，所述方法包括：利用所述多个子帧的第一子集，在第一信道将控制数据从所述控制装置传送给所述摄像装置，所述第一信道采用第一调制方式调制；及
利用所述多个子帧的第二子集，在第二信道将综合图像数据从所述摄像装置传送给所述控制装置，所述第二信道采用第二调制方式调制，所述第二调制方式不同于所述第一调制方式，其中第二子集的子帧数量大于第一子集的子帧数量。
进一步地，所述第一调制方式包括直接序列扩频、跳频扩频或频移键控中的至少一种；所述第二调制方式包括正交调幅。
进一步地，所述摄像装置将实时状态数据对应的图像元素与原始图像数据合成以获取综合图像数据，包括：将实时状态数据解析为字符串；根据字符串中的字符获取对应的图像元素；将图像元素与原始图像数据合成以获取综合图像数据。
进一步地，所述将图像元素与原始图像数据合成以获取综合图像数据，包括：读取实时状态数据的第一时间戳；根据第一时间戳在原始图像数据中匹配多个图像帧，所述图像帧的时间戳在第一时间戳后的一段时间范围内；将图像元素与所述多个图像帧合成以获取综合图像数据。
本发明采用的另一个技术方案为：一种图像数据和控制数据一体化传输的系统，包括：
控制装置，所述控制装置包括第一无线通信模块和显示模块；
摄像装置，所述摄像装置包括与第一无线通信模块进行无线通信的第二无线通信模块、图像采集模块、状态数据采集模块和合成模块，其中：
所述第一无线通信模块通过第一信道发送控制数据给摄像装置的第二无线通信模块；
所述图像采集模块用于根据所述控制数据采集原始图像数据；
所述状态数据采集模块用于根据所述控制数据采集关于摄像装置工作状态的实时状态数据；
所述合成模块用于将实时状态数据对应的图像元素与原始图像数据合成以获取综合图像数据；
所述第二无线通信模块用于通过第二信道将综合图像数据发送给控制装置的第一接收模块；
所述显示模块用于显示所述综合图像数据，其中：所述第一、第二信道均为单向通信信道，且处于同一频段内。
进一步地，所述无线通信采用多个周期性重复的时分复用帧，每个时分复用帧包括多个子帧，所述第一无线通信模块利用所述多个子帧的第一子集，在第一信道将控制数据从所述控制装置传送给所述摄像装置，所述第一信道采用第一调制方式调制；并且，所述第二无线通信模块利用所述多个子帧的第二子集，在第二信道将综合图像数据从所述摄像装置传送给所述控制装置，所述第二信道采用第二调制方式调制，所述第二调制方式不同于所述第一调制方式，其中第二子集的子帧数量大于第一子集的子帧数量。
进一步地，所述第一调制方式包括直接序列扩频、跳频扩频或频移键控中的至少一种，所述第二调制方式包括正交调幅。
进一步地，所述合成模块包括：解析单元，用于将实时状态数据解析为字符串；图像元素单元，用于根据字符串中的字符获取对应的图像元素；图像处理单元，用于将图像元素与原始图像数据合成以获取综合图像数据。
进一步地，所述实时状态数据包括第一时间戳；所述图像处理单元进一步包括：时间戳确定单元，用于读取实时状态数据的第一时间戳；图像帧匹配单元，用于根据第一时间戳在原始图像数据中匹配多个图像帧，所述图像帧的时间戳在第一时间戳后的一段时间范围内；图像帧合成单元，用于将图像元素与所述多个图像帧合成以获取综合图像数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明将控制数据通过单向的第一信道传输至摄像装置，在摄像装置将实时状态数据对应的图像元素与原始图像数据合成以获取综合图像数据，并通过第二信道传输至遥控装置，从而实现了图像数据和控制数据的一体化传输，实施本发明可以利用一套无线通信装置实现了控制数据在控制装置和摄像装置之间的双向传输和图像数据的单向传输，从而降低了硬件成本，提高了带宽利用率，同时避免了使用两套独立的无线通信装置带来的相互干扰、功耗高、占用空间等问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种图像数据和控制数据一体化传输的系统的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种图像数据和控制数据一体化传输的方法的流程图；
图3是图2中的步骤S3的详细流程图；
图4是图3中步骤S33的详细流程图。
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。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述：
图1是本发明实施例提供的一种图像数据和控制数据一体化传输的系统的示意图。如图1所示，本发明实施例提供的图像数据和控制数据一体化传输的系统包括：控制装置和摄像装置。在不同的实施例中，所述控制装置可以是智能手机、个人电脑、平板电脑、笔记本电脑或遥控装置等。所述摄像装置可以是无人飞行器、智能摄像头等。
所述控制装置包括第一无线通信模块和显示模块；所述摄像装置包括第二无线通信模块、图像采集模块、状态数据采集模块和合成模块。第一无线通信模块通过第一信道和第二信道与第二无线通信模块进行无线通信，并且所述第一、第二信道均为单向通信信道且处于同一频段内。
所述第一无线通信模块通过第一信道发送控制数据给摄像装置的第二无线通信模块。所述图像采集模块用于根据所述控制数据采集原始图像数据。所述状态数据采集模块用于根据所述控制数据采集关于摄像装置工作状态的实时状态数据。所述合成模块用于将实时状态数据对应的图像元素与原始图像数据合成以获取综合图像数据。所述第二无线通信模块用于通过第二信道将综合图像数据发送给控制装置的第一接收模块，显示模块可以用于显示综合图像数据。图像元素可以包括一个或多个图片，每个图片内可以包括一个或多个数字或汉字。图片也可以是某种指示工作状态的图案，例如可以是指示电池电量的图案，或指示信号强度的图案。当综合图像数据在控制装置回放时，用户可以通过综合图像数据画面中的这些图像元素掌握摄像装置的实时状态。
在一个实施例中，控制数据可以包括控制摄像装置的各种控制指令，例如当摄像装置是无人飞行器，控制数据可以包括控制无人飞行器飞行速度、方向、高度的指令，还可以包括控制摄像头的光圈、对焦、曝光、云台动作的指令。状态数据采集模块采集的实时状态数据也可以包括摄像头的光圈、对焦、曝光、云台状态等信息，还可以包括摄像头的载体的状态信息，例如无人飞行器的高度、速度、位置等信息。当用户在控制装置的显示模块查看综合图像数据时，可以在综合图像数据的画面中查看摄像装置的实时状态数据，从而可以掌握摄像装置的实时状态。
根据上述公开的上述实施例，将控制数据通过单向的第一信道传输至摄像装置，在摄像装置将实时状态数据对应的图像元素与原始图像数据合成以获取综合图像数据，并通过第二信道传输至遥控装置，从而实现了图像数据和控制数据的一体化传输，具体来说，实施本发明可以利用一套无线通信装置实现了控制数据在控制装置和摄像装置之间的双向传输和图像数据的单向传输，从而降低了硬件成本，提高了带宽利用率，同时避免了使用两套独立的无线通信装置带来的相互干扰、功耗高、占用空间等问题，同时由于第一信道和第二信道均为单向传输信道，因此可以最大限度地提高第一、第二信道的传输速率。
在一个实施例中，所述无线通信采用多个周期性重复的时分复用帧，每个时分复用帧包括多个子帧，所述第一无线通信模块利用所述多个子帧的第一子集，在第一信道将控制数据从所述控制装置传送给所述摄像装置，所述第一信道采用第一调制方式调制；并且，所述第二无线通信模块利用所述多个子帧的第二子集，在不同于所述第一信道的第二信道将综合图像数据从所述摄像装置传送给所述控制装置，所述第二信道采用第二调制方式调制，所述第二调制方式不同于所述第一调制方式，其中第二子集的子帧数量大于第一子集的子帧数量，从而使第二信道的传输速率尽可能大，以便适应数据量较大的图像数据的传输要求。可以根据图像数据的码率动态调整第一子集和第二子集的子帧数量。例如当传输图像的数据从1080p提高到4k分辨率时，可以增加第二子集的子帧数量，同时相应减小第一子集的子帧数量。也可以根据摄像装置的状态动态调整第一子集和第二子集的子帧数量。
在一个实施例中，所述第一调制方式包括直接序列扩频、跳频扩频或频移键控中的至少一种，所述第二调制方式包括正交调幅。
在一个实施例中，所述合成模块包括：解析单元，用于将实时状态数据解析为字符串；图像元素单元，用于根据字符串中的字符获取对应的图像元素；图像处理单元，用于将图像元素与原始图像数据合成以获取综合图像数据。
在一个实施例中，所述实时状态数据包括第一时间戳；所述图像处理单元进一步包括：时间戳确定单元，用于读取实时状态数据的第一时间戳；图像帧匹配单元，用于根据第一时间戳在原始图像数据中匹配多个图像帧，所述图像帧的时间戳在第一时间戳后的一段时间范围内；图像帧合成单元，用于将图像元素与所述多个图像帧合成以获取综合图像数据。
状态数据采集模块可以按一定周期采集实时状态数据，并记录采集实时状态数据的时刻作为第一时间戳。图像采集模块可以在摄像过程中在原始图像数据中插入第二时间戳，第二时间戳可以标记图像帧的采集时间。通过根据第一时间戳在原始图像数据中匹配图像帧具体可以为，查找第二时间戳与第一时间戳相距特定时间的图像帧。将实时状态数据对应的图像元素插入这些图像帧，可以使用户在观看综合图像数据的相应画面时，实时地观察到与图像同步的实时状态数据，例如采集画面时的光圈、对焦等信息，有利于用户根据综合图像数据的画面和对应的实时状态数据分析成像质量，从而准确地分析摄像装置的工作状态。
图2是本发明实施例提供的一种图像数据和控制数据一体化传输的方法的流程图。如图2所示，图像数据和控制数据一体化传输的方法，用于摄像系统，所述摄像系统包括控制装置和摄像装置，所述方法包括：
步骤S1、控制装置通过第一信道向摄像装置发送控制数据。
步骤S2、摄像装置响应于控制数据获取原始图像数据和实时状态数据。
步骤S3、摄像装置将实时状态数据对应的图像元素与原始图像数据合成以获取综合图像数据。
步骤S4、监控装置通过第二信道将综合图像数据发送至控制装置进行显示。其中，所述第一、第二信道均为单向通信信道且处于同一频段内。
在一个实施例中，所述无线通信采用多个周期性重复的时分复用帧，每个时分复用帧包括多个子帧，所述第一无线通信模块利用所述多个子帧的第一子集，在第一信道将控制数据从所述控制装置传送给所述摄像装置，所述第一信道采用第一调制方式调制；及
所述第二无线通信模块利用所述多个子帧的第二子集，在第二信道将综合图像数据从所述摄像装置传送给所述控制装置，所述第二信道采用第二调制方式调制，所述第二调制方式不同于所述第一调制方式，其中第二子集的子帧数量大于第一子集的子帧数量。
在一个实施例中，所述第一调制方式包括直接序列扩频、跳频扩频或频移键控中的至少一种；所述第二调制方式包括正交调幅。
如图3所示，在一个实施例中，步骤S3包括：
步骤S31、将实时状态数据解析为字符串。
步骤S32、根据字符串中的字符获取对应的图像元素。
步骤S33、将图像元素与原始图像数据合成以获取综合图像数据。
如图4所示，在一个实施例中，步骤S33包括：
步骤S331、读取实时状态数据的第一时间戳。
步骤S332、根据第一时间戳在原始图像数据中匹配多个图像帧，所述图像帧的时间戳在第一时间戳后的一段时间范围内。
步骤S333、将图像元素与所述多个图像帧合成以获取综合图像数据。
根据上述公开的上述实施例，将控制数据通过单向的第一信道传输至摄像装置，在摄像装置将实时状态数据对应的图像元素与原始图像数据合成以获取综合图像数据，并通过第二信道传输至遥控装置，从而实现了图像数据和控制数据的一体化传输，具体来说，实施本发明可以利用一套无线通信装置实现了控制数据在控制装置和摄像装置之间的双向传输和图像数据的单向传输，从而降低了硬件成本，提高了带宽利用率，同时避免了使用两套独立的无线通信装置带来的相互干扰、功耗高、占用空间等问题。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种图像数据和控制数据一体化传输的方法，用于摄像系统，所述摄像系统包括控制装置和与控制装置进行无线通信的摄像装置，其特征在于，包括：
控制装置通过第一信道向摄像装置发送控制数据；
摄像装置响应于控制数据获取原始图像数据和实时状态数据；
摄像装置将实时状态数据对应的图像元素与原始图像数据合成以获取综合图像数据；
监控装置通过第二信道将综合图像数据发送至控制装置进行显示，其中：
所述第一、第二信道均为单向通信信道；
并且所述第一、第二信道处于同一频段内。
2.根据权利要求1所述的图像数据和控制数据一体化传输的方法，其特征在于，所述无线通信采用多个周期性重复的时分复用帧，每个时分复用帧包括多个子帧，该方法包括：
利用所述多个子帧的第一子集，将控制数据从所述控制装置传送给所述摄像装置，所述第一信道采用第一调制方式调制；及
利用所述多个子帧的第二子集，在第二信道将综合图像数据从所述摄像装置传送给所述控制装置，所述第二信道采用第二调制方式调制，所述第二调制方式不同于所述第一调制方式，其中第二自己的子帧数量大于第一子集的子帧数量。
3.根据权利要求1所述的图像数据和控制数据一体化传输的方法，其特征在于，所述第一调制方式包括直接序列扩频、跳频扩频或频移键控中的至少一种；所述第二调制方式包括正交调幅。
4.根据权利要求1所述的图像数据和控制数据一体化传输的方法，其特征在于，所述摄像装置将实时状态数据对应的图像元素与原始图像数据合成以获取综合图像数据，包括：
将实时状态数据解析为字符串；
根据字符串中的字符获取对应的图像元素；
将图像元素与原始图像数据合成以获取综合图像数据。
5.根据权利要求1所述的图像数据和控制数据一体化传输的方法，其特征在于，所述将图像元素与原始图像数据合成以获取综合图像数据，包括：
读取实时状态数据的第一时间戳；
根据第一时间戳在原始图像数据中匹配多个图像帧，所述图像帧的时间戳在第一时间戳后的一段时间范围内；
将图像元素与所述多个图像帧合成以获取综合图像数据。
6.一种图像数据和控制数据一体化传输的系统，其特征在于，包括：
控制装置，所述控制装置包括第一无线通信模块和显示模块；
摄像装置，所述摄像装置包括与第一无线通信模块进行无线通信的第二无线通信模块、图像采集模块、状态数据采集模块和合成模块，其中：
所述第一无线通信模块通过第一信道发送控制数据给摄像装置的第二无线通信模块；
所述图像采集模块用于根据所述控制数据采集原始图像数据；
所述状态数据采集模块用于根据所述控制数据采集关于摄像装置工作状态的实时状态数据；
所述合成模块用于将实时状态数据对应的图像元素与原始图像数据合成以获取综合图像数据；
所述第二无线通信模块用于通过第二信道将综合图像数据发送给控制装置的第一接收模块；
所述显示模块用于显示所述综合图像数据，其中，
所述第一、第二信道均为单向通信信道，且处于同一频段内。
7.根据权利要求1所述的图像数据和控制数据一体化传输的系统，其特征在于，所述无线通信采用多个周期性重复的时分复用帧，每个时分复用帧包括多个子帧，所述第一无线通信模块利用所述多个子帧的第一子集，在第一信道将控制数据从所述控制装置传送给所述摄像装置，所述第一信道采用第一调制方式调制；并且，
所述第二无线通信模块利用所述多个子帧的第二子集，在不同于所述第一信道的第二信道将综合图像数据从所述摄像装置传送给所述控制装置，所述第二信道采用第二调制方式调制，所述第二调制方式不同于所述第一调制方式，其中第二子集的子帧数量大于第一子集的子帧数量。
8.根据权利要求1所述的图像数据和控制数据一体化传输的系统，其特征在于，所述第一调制方式包括直接序列扩频、跳频扩频或频移键控中的至少一种；所述第二调制方式包括正交调幅。
9.根据权利要求1所述的图像数据和控制数据一体化传输的系统，其特征在于，所述合成模块包括：解析单元，用于将实时状态数据解析为字符串；图像元素单元，用于根据字符串中的字符获取对应的图像元素；图像处理单元，用于将图像元素与原始图像数据合成以获取综合图像数据。
10.根据权利要求1所述的图像数据和控制数据一体化传输的系统，其特征在于，所述实时状态数据包括第一时间戳；所述图像处理单元进一步包括：
时间戳确定单元，用于读取实时状态数据的第一时间戳；
图像帧匹配单元，用于根据第一时间戳在原始图像数据中匹配多个图像帧，所述图像帧的时间戳在第一时间戳后的一段时间范围内；
图像帧合成单元，用于将图像元素与所述多个图像帧合成以获取综合图像数据。
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