CN208424526U - 一种整形电路及视频数据采集设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种整形电路及视频数据采集设备，用于提高视频数据采集设备反向控制的灵敏度。其中的整形电路应用于配置有同轴反向控制接口的系统中，系统包括通过同轴线缆连接的视频存储设备和视频处理设备，及位于视频存储设备和视频处理设备之间的匹配电阻，整形电路包括：提取模块，连接在匹配电阻的第一端，用于提取第一端输出的反向控制信号的直流分量；叠加模块，与提取模块连接，用于将提取的直流分量与固定比较电平进行叠加，输出参考比较电平；比较器，与第一端及叠加模块连接，用于比较输入的反向控制信号的幅度和参考比较电平，以对输入的反向控制信号进行整形，并向视频处理设备输出整形后的反向控制信号。

Description

一种整形电路及视频数据采集设备

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，特别涉及一种整形电路及视频数据采集设备。

背景技术

视频信号一般通过同轴电缆、双绞线电缆等传输介质进行传输。而传输介质呈现低通的特性，导致视频信号经过较长的传输介质进传输时，会出现严重的衰减。为此，在视频传输系统中提出了一种同轴视控技术，即在传输介质上传输视频信号的同时，在场消隐期间，按照双方预先约定好的方式，接收端向发送端反向控制信号，从而使得发送端根据接收的反向控制信号对要发送的视频信号进行控制，而不影响正常的视频信号质量。

如图1所示，为现有的同轴反控视频传输系统的框架图，该同轴反控视频传输系统包括摄像机和视频存储设备，摄像机将采集到的视频信号经过处理之后，通过同轴线缆发送给视频存储设备，以备后续使用，视频存储设备会在视频信号的消隐区向摄像机发送反向控制信号。而反向控制信号是串行数字信号，经过长距离传输会出现严重的衰减，摄像机就会识别错反向控制信号。因此，需要对衰减的反向控制信号进行整形还原出原始的反向控制信号。现有技术中，对失真的反向控制信号进行整形都是通过比较器实现，即将提取的反向控制信号和一个固定电平作比较，从而还原出原始反向控制信号。

但是同轴线缆上的视频信号的直流分量取决于摄像机拍摄场景的亮度，而摄像机拍摄场景有亮有暗，这就导致视频信号的直流分量随着摄像机拍摄场景的变化而变化。而反向控制信号的直流分量与视频信号的直流分量相同，所以，通过将提取的反向控制信号和一个固定电平作比较进行整形，不同拍摄场景下得到的整形后的反向控制信号的波形占空比就不一样，从而导致反向控制的灵敏度较低，甚至失效。

综上可见，传统的反向控制信号的整形电路可能会导致反向控制的灵敏度较低甚至失效。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种整形电路及视频数据采集设备，用于提高视频数据采集设备反向控制的灵敏度。

第一方面，提供了一种整形电路，应用于配置有同轴反向控制接口的系统中，所述系统包括通过同轴线缆连接的视频存储设备和视频处理设备，及位于所述视频存储设备和所述视频处理设备之间的匹配电阻，其中，所述整形电路包括：

提取模块，连接在所述匹配电阻的第一端，用于提取所述第一端输出的反向控制信号的直流分量，其中，所述第一端同时连接所述视频处理设备；

叠加模块，与所述提取模块连接，用于将提取的所述直流分量与固定比较电平进行叠加，输出参考比较电平；

比较器，与所述第一端及所述叠加模块连接，用于比较输入的反向控制信号的幅度和所述参考比较电平，以对所述输入的反向控制信号进行整形，并向视频处理设备输出整形后的反向控制信号，其中，所述视频处理设备根据所述整形后的反向控制信号控制所述视频处理设备的设置参数。

本实用新型实施例改变了反向控制信号的整形电路，利用现有的匹配电阻，提取对匹配电阻一端输出的反向控制信号的直流分量，并将提取的直流分量与固定比较电平进行叠加，获得参考比较电平，然后将反向控制信号与参考比较电平输入比较器，通过比较器对反向控制信号进行整形。在视频数据采集设备拍摄场景的亮度发生变化的情况下，参考比较电平也会发生变化，这样就获得了一个动态的参考比较电平。采用本实用新型实施例提供的整形电路尽管视频数据采集设备在不同亮度的拍摄场景，比较器还是可以保持整形后的反向控制信号波形的占空比基本一致，视频数据采集设备就能够识别整形后的反向控制信号进行反向控制，从而提高了反向控制的灵敏度。

可选的，所述提取模块为低通滤波电路，包括第一电阻和第一电容：

所述第一电阻，分别与所述匹配电阻的第一端和所述第一电容的第一端连接；

所述第一电容的第二端接地。

这种可选的方式描述了提取模块的具体实现的一种形式，当然也可能是通过其他形式实现，只要是低通滤波器即可。

可选的，所述整形电路还包括：

增益调整模块，与所述提取模块及所述叠加模块连接，用于调整输入的总直流分量，使得调整后输出的直流分量为反向控制信号的直流分量。

这种可选的方式描述了在提取的总直流分量与视频信号的直流分量不一致时，可以通过增益调整模块调整视频信号的直流分量，使得调整后的总直流分量中不包括视频信号的直流分量，从而获得反向控制信号真实的直流分量。

可选的，所述增益调整模块包括：

第一放大器，所述第一放大器的同相输入端与所述提取模块的输出端连接，用于对所述提取模块提取的反向控制信号的直流分量进行放大；

第二电阻，所述第二电阻的一端连接所述第一放大器的反相输入端，所述第二电阻的另一端接地；

第三电阻，所述第三电阻的一端连接所述第一放大器的输出端，所述第三电阻的另一端连接所述第一放大器的反相输入端，其中，所述第三电阻及所述第二电阻的阻值确定所述直流分量的放大倍数。

这种可选的方式描述了一种通过放大器实现增益调整模块的一种形式，主要是实现放大的作用。

可选的，所述增益调整模块还包括：

第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述第一放大器的输出端连接：

第五电阻，所述第五电阻的第一端与所述第四电阻的第二端连接，及与所述叠加模块连接，所述第五电阻的第二端接地；

其中，所述第四电阻与所述第五电阻用于对所述第一放大器输出的直流分量进行衰减。

这种可选的方式描述了增益调整模块实现衰减功能的一种形式。

可选的，所述叠加模块为同相加法电路，包括：

第二放大器，所述第二放大器的同相输入端分别连接所述增益调整模块的输出端，及第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端的电压值为所述固定比较电平，所述第二放大器的输出端输出所述参考比较电平；

第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第二放大器的反相输入端连接，所述第七电阻的另一端接地；

第八电阻，所述第八电阻的一端与所述第二放大器的输出端连接，所述第八电阻的另一端与所述第二放大器的反相输入端连接。

这种可选的方式描述了叠加模块通过同相加法器实现的一种形式。

第二方面，提供了一种视频数据采集设备，该视频数据采集设备应用于配置有同轴反向控制接口的系统，包括如第一方面任一所述的整形电路。

本实用新型实施例提供的视频数据采集设备的技术效果可以参见上述第一方面的各个实现方式的技术效果，此处不再赘述。

在本实用新型实施例中，完全改变了反向控制信号的整形电路，利用现有的匹配电阻，提取对匹配电阻一端输出的反向控制信号的直流分量，并将提取的直流分量与固定比较电平进行叠加，获得参考比较电平，然后将反向控制信号与参考比较电平输入比较器，通过比较器对反向控制信号进行整形。由于参考比较电平是反向控制信号的直流分量与固定比较电平的叠加，即使由于视频数据采集设备拍摄的场景的亮度发生变化，即反向控制信号的直流分量发生变化，那么参考比较电平也会发生变化，这样就获得了一个动态的参考比较电平。所以比较器对输入的反向控制信号进行整形时，参考的也是一个动态的比较电平，从而尽管视频数据采集设备在不同亮度的拍摄场景，比较器还是可以保持整形后的反向控制信号波形的占空比基本一致，视频数据采集设备就能够识别整形后的反向控制信号进行反向控制，从而提高了反向控制的灵敏度。

附图说明

图1是现有技术提供的同轴反控视频传输系统的框架图；

图2为现有技术提供的反向控制信号在不同拍摄场景下整形后的波形示意图；

图3为本实用新型实施例提供的整形电路的一种结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的整形电路的一种结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的整形电路的一种结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的整形电路的一种结构示意图；

图7为本实用新型提供的整形电路整形反向控制信号的波形图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参见图1，图1是同轴反控视频传输系统的框架图。在图1中的视频存储设备会在视频信号的消隐区向摄像机发送反向控制信号。而反向控制信号是串行数字信号，经过长距离传输会出现严重的衰减，所以摄像机就会识别错反向控制信号。因此，需要对衰减的反向控制信号进行整形还原出原始的反向控制信号。现有技术对失真的反向控制信号进行整形都是通过比较器实现，即将提取的反向控制信号和一个固定比较电平作比较，从而还原出原始反向控制信号。但是在同轴反控视频传输系统中，由于摄像机拍摄场景有亮有暗，从而导致视频信号的直流分量随着摄像机拍摄场景的变化而变化。而反向控制信号的直流分量由视频信号的直流分量提供，随着视频信号的直流分量的变化，反向控制信号的直流分量也有所变化，所以，现有技术通过将提取的反向控制信号和一个固定电平作比较进行整形，就可能会导致不同拍摄场景下得到的整形后的反向控制信号的波形占空比就不一样。

例如，如图2所示，图2示出了反向控制信号在不同拍摄场景下整形后的波形示意图。如图2所示，当拍摄场景较亮，整形出来的反向控制信号的波形占空比就比较大，而当拍摄场景较暗，整形出来的反向控制信号的波形占空比就比较小。反向控制信号占空比在小范围内变化还是可以识别的，但是当同轴线缆较长，反向控制信号衰减严重时，不同拍摄场景下整形出来的反向控制信号占空比差异就很大了，这就导致了反向控制的灵敏度较低，甚至失效。

鉴于此，本实用新型实施例改变了反向控制信号的整形电路，提取同轴视频传输系统中的匹配电阻一端输出的反向控制信号的直流分量，并将提取的直流分量与固定比较电平进行叠加，获得参考比较电平，然后将反向控制信号与参考比较电平输入比较器，通过比较器对反向控制信号进行整形。本实用新型实施例将叠加后的反向控制信号的直流分量与固定比较电平作为参考比较电平，这样反向控制信号的直流分量随着视频数据采集设备拍摄场景的亮度发生变化，参考比较电平也会随着视频数据采集设备拍摄场景的亮度发生变化，即参考比较电平是动态的。所以比较器对输入的反向控制信号进行整形时，参考的也是一个动态的比较电平，即使视频数据采集设备拍摄场景发生变化，比较器还是可以保持整形后的反向控制信号波形的占空比基本一致，视频数据采集设备就能够识别整形后的反向控制信号进行反向控制，从而提高了反向控制的灵敏度。

下面结合说明书附图对本实用新型实施例提供的技术方案进行详细说明。

请参见图3，本实用新型提供一种整形电路，该整形电路应用于配置有同轴反向控制接口的系统中，该系统包括通过同轴线缆连接的视频存储设备，和视频处理设备，例如摄像机，及位于视频存储设备和视频处理设备之间的匹配电阻R1，以防止视频在传输过程中出现发射严重的反射现象，从而影响图像质量。本实用新型提供的整形电路可以集成在摄像机内部，主要用于对视频存储设备输出的针对摄像机的反向控制信号进行整形。

该整形电路可以包括提取模块301、叠加模块302和比较器303。其中，提取模块301连接在匹配电阻R1的第一端(图3中的A点)，用于提取匹配电阻R1第一端上的反向控制信号的直流分量，其中，匹配电阻R1的第一端同时连接视频处理设备。叠加模块302与提取模块301连接，用于将提取的反向控制信号的直流分量与固定比较电平进行叠加，输出参考比较电平。而比较器303与提取模块301及叠加模块302连接，用于比较输入的反向控制信号的幅度和参考比较电平，以对输入的反向控制进行整形，并向视频处理设备输出整形后的反向控制信号，其中，视频处理设备根据整形后的反向控制信号控制视频信号的输出。由于输入比较器303的参考比较电平是叠加后的反向控制信号的直流分量与固定比较电平，而若摄像机拍摄场景的亮度发生变化，反向控制信号的直流分量随着也发生变化，同时参考比较电平也会随着发生变化，所以输入比较器303的参考比较电平可以是随着反向控制信号的直流分量形成的动态电平。这样即使视频存储设备输出的反向控制信号的直流分量发生变化，比较器303还是可以保持整形后的反向控制信号波形的占空比基本一致，摄像机就能够识别整形后的反向控制信号进行反向控制，从而提高了反向控制的灵敏度。

具体地，本实用新型实施例中，匹配电阻R1和电阻R2的设置可以保证摄像机和同轴线缆的阻抗一致，实现阻抗匹配。同时，匹配电阻R1也可以作为取样电阻，当如图3所示的A点的电压比B点的电压低，表示目前同轴线缆信号是由摄像机向视频存储设备正向传输视频信号，反之，当A点的电压比B点的电压高，则表示目前同轴线缆信号是由视频存储设备向摄像机传输反向控制信号。

请参见图4，提取模块301是低通滤波电路，包括第一电阻R3和第一电容C3，其中，第一电阻R3的第一端连接提取模块301的输出端，第一电阻R3的第二端连接第一电容C3的第一端连接，第一电容C3的第二端接地。由于视频信号的交流分量的最低频率通常为帧频率，约为25Hz，因此，提取模块301的截止频率可以选择为小于2.5Hz的频率。所以第一电阻R3的阻值可以是10k，第一电容C3的电容值可以是10uF，此时，提取模块301的截止频率约为1.3Hz，小于2.5Hz，可以滤出A点的直流分量Y。

由于A点的波形和B点的波形是一样的，区别在于幅值可能不一样，而隔直电容的存在使得A和B两点的直流分量必须相等。但是，由于匹配电阻R1和R2的取值，有可能导致A和B两点的直流分量并不相等，例如，若R1＝R2，B点的直流分量为Y，而A点波形自身带有的直流偏置却只有Y/2。那么A点波形只有整体抬升Y/2才能满足A和B两点的直流分量相等。因此，本实用新型实施例提供的整形电路还包括增益调整模块304，该增益调整模块304与提取模块301及叠加模块302连接，用于在提取的总直流分量与视频信号的直流分量不一致时，调整视频信号的直流分量，使得调整后的总直流分量中不包括视频信号的直流分量，从而获得反向控制信号真实的直流分量。

具体地，请参见图5，增益调整模块304可以包括第一放大器Q1、第二电阻RG1和第三电阻RG2，其中，第一放大器Q1的同相输入端与提取模块301的输出端，即第一电阻R3的第二端连接，用于对提取模块301提取的反向控制信号的直流分量进行放大。第二电阻RG1的一端连接第一放大器Q1的反相输入端，第二电阻RG1的另一端接地。第三电阻RG2的一端连接第一放大器Q1的输出端，另一端连接第一放大器Q1的反相输入端。其中，第三电阻RG2及第二电阻RG1的阻值确定直流分量的放大倍数。提取模块301提取的反向控制信号输入第一放大器Q1的同相输入端，根据放大器放大的原理，假设，提取模块301提取的反向控制信号的电压为Vi，第一放大器Q1输出的电压为Vo，那么Vo＝Vi*(1+RG2/RG1)，如果不需要放大，那么设置第三电阻RG2＝0即可。

同样地，如果而A点波形自身带有的直流偏置大于反向控制信号抬升的直流分量，那么就需要对A点的直流分量进行衰减处理。鉴于此，请继续参见图5，本实用新型提供的增益调整模块304还包括第四电阻RG3和第五电阻RG4，其中，第四电阻RG3的第一端与第一放大器Q1的输出端连接，第五电阻RG4的第一端与第四电阻RG3的第二端连接，并与叠加模块302连接，第五电阻RG4的第二端接地。第四电阻RG3与第五电阻RG4起到了分压作用，用于对第一放大器Q1输出的直流分量进行衰减。

请参见图6，本实用新型提供的叠加模块302可以为同相加法电路，包括第二放大器Q2、第六电阻R4、第七电阻R5及第八电阻R3。其中，第二放大器Q2的同相输入端分别连接增益调整模块304的输出端，及第六电阻R4的一端，第六电阻R4的另一端的电压值为固定比较电平Vref，第二放大器Q2的输出端输出参考比较电平。第七电阻R5的一端与第二放大器Q2的反相输入端连接，第七电阻R5的另一端接地。第八电阻R3的一端与第二放大器Q2的输出端连接，另一端与第二放大器Q2的反相输入端连接。叠加模块302还包括第九电阻R0，基于同相加法器的原理，令R0＝R4＝R5＝R3，那么第二放大器Q2输出的电压即参考比较电平就等于增益调整模块304输出的直流分量与固定比较电平Vref之和。

请继续参见图6，本实用新型实施例提供的整形电路，提取模块301提取的反向控制信号的直流分量经过增益调整模块304的调整输出后，再经过叠加模块302与固定比较电平Vref叠加后输入比较器303的反相输入端，而提取模块301提取的反向控制信号的直流分量输入比较器303的同相输入端。经过比较器303比较输入的反向控制信号的幅度和参考比较电平，以实现对输入的反向控制进行整形，并向视频处理设备输出整形后的反向控制信号。

由于参考比较电平随着反向控制信号的直流分量的变化而变化，所以即使摄像机拍摄场景发生变化，通过本实用新型实施例提供的整形电路还是能够整形出与初始输入的反向控制信号的波形占空比一致的反向控制信号，从而提高了摄像机反向控制的灵敏度。

为了便于理解，请参见图7，图7示出了本实用新型提供的整形电路整形反向控制信号的波形图。图7中参考比较电平是动态的，当摄像机拍摄场景较亮时，波形直流分量较高，参考比较电平也高。当摄像机拍摄场景变暗，波形直流分量较低，参考比较电平也随之变低。而不同亮度情况下，如现有技术图2所示，当拍摄场景较亮，整形出来的反向控制信号的波形占空比就比较大，而当拍摄场景较暗，整形出来的反向控制信号的波形占空比就比较小，即不同拍摄场景下整形出来的反向控制信号占空比差异较大。相对来说，本实用新型实施例图7所示，而不同亮度情况下，参考比较电平和波形的相对位置都是一样的，因此整形出来的反向控制信号的波形占空比也是一样的，因此即使摄像机拍摄场景发生变化，通过本实用新型实施例提供的整形电路还是能够整形出与初始输入的反向控制信号的波形占空比一致的反向控制信号，从而提高了摄像机反向控制的灵敏度。

可见，本实用新型实施例改变了反向控制信号的整形电路，比较器303对反向控制信号整形时，输入的参考比较电平是动态的，即使同轴线缆传输距离很长时，反向控制信号衰减很严重，通过本实用新型实施例提供的整形电路仍能较为精确还原出反向控制信号的真实占空比。随着摄像机拍摄场景亮度的变化，反向控制信号的直流分量的变化不会影响整形后的反向控制信号的占空比，从而提高了摄像机反向控制的灵敏度。

本实用新型实施例还提供了一种视频数据采集设备，应用于配置有同轴反向控制接口的系统，视频数据采集设备包括如前述所述的整形电路。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

在本实用新型所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

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

Claims (7)

1.一种整形电路，应用于配置有同轴反向控制接口的系统中，所述系统包括通过同轴线缆连接的视频存储设备和视频处理设备，及位于所述视频存储设备和所述视频处理设备之间的匹配电阻，其特征在于，所述整形电路包括：

提取模块，连接在所述匹配电阻的第一端，用于提取所述第一端输出的反向控制信号的直流分量，其中，所述第一端同时连接所述视频处理设备；

叠加模块，与所述提取模块连接，用于将提取的所述直流分量与固定比较电平进行叠加，输出参考比较电平；

比较器，与所述第一端及所述叠加模块连接，用于比较输入的反向控制信号的幅度和所述参考比较电平，以对所述输入的反向控制信号进行整形，并向视频处理设备输出整形后的反向控制信号，其中，所述视频处理设备根据所述整形后的反向控制信号控制所述视频处理设备的设置参数。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述提取模块为低通滤波电路，包括第一电阻和第一电容：

所述第一电阻，分别与所述匹配电阻的第一端和所述第一电容的第一端连接；

所述第一电容的第二端接地。

3.如权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述整形电路还包括：

增益调整模块，与所述提取模块及所述叠加模块连接，用于调整输入的总直流分量，使得调整后输出的直流分量为反向控制信号的直流分量。

4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述增益调整模块包括：

第一放大器，所述第一放大器的同相输入端与所述提取模块的输出端连接，用于对所述提取模块提取的反向控制信号的直流分量进行放大；

第二电阻，所述第二电阻的一端连接所述第一放大器的反相输入端，所述第二电阻的另一端接地；

第三电阻，所述第三电阻的一端连接所述第一放大器的输出端，所述第三电阻的另一端连接所述第一放大器的反相输入端，其中，所述第三电阻及所述第二电阻的阻值确定所述直流分量的放大倍数。

5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，所述增益调整模块还包括：

第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述第一放大器的输出端连接：

第五电阻，所述第五电阻的第一端与所述第四电阻的第二端连接，及与所述叠加模块连接，所述第五电阻的第二端接地；

其中，所述第四电阻与所述第五电阻用于对所述第一放大器输出的直流分量进行衰减。

6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述叠加模块为同相加法电路，包括：

第二放大器，所述第二放大器的同相输入端分别连接所述增益调整模块的输出端，及第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端的电压值为所述固定比较电平，所述第二放大器的输出端输出所述参考比较电平；

第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第二放大器的反相输入端连接，所述第七电阻的另一端接地；

第八电阻，所述第八电阻的一端与所述第二放大器的输出端连接，所述第八电阻的另一端与所述第二放大器的反相输入端连接。

7.一种视频数据采集设备，应用于配置有同轴反向控制接口的系统，其特征在于，包括：权利要求1-6任一所述的整形电路。