高速球型攝像機中hd-sdi視頻信號傳輸系統及方法
2023-06-01 03:27:51
專利名稱：高速球型攝像機中hd-sdi視頻信號傳輸系統及方法
技術領域：
本發明涉及安防監控技術領域，尤其涉及一種高速球型攝像機中HD-SDI視頻信號傳輸系統及方法。
背景技術：
SDI接口，即數字串行接口(serial digital interface)是一個廣播級的高清數字輸入和輸出標準，被用來傳送無壓縮的數字視頻信號。HD (High Definition)表徵是高清信號，HD-SDI滿足SMPTE (美國電影電視工程師協會)制訂的SMPTE 標準，支持在 1. 485Gb/s的信號速率條件下進行傳輸。該標準規定了數據格式、信道編碼方式、通信電纜接口的信號規格、連接器及電纜類型與光纖接口等。
高速球型攝像機憑藉高速旋轉、大倍數變焦、監控範圍廣、操作方便等優勢，正進一步擴大應用範圍。目前市場上支持HD-SDI接口的普通高清攝像機已經出現，但因高速球型攝像機需要同時支持高速旋轉，給對應產品的開發帶來較大的難度和挑戰。
HD-SDI設備因信號速率達到1. 485(ib/S，如此高的信號速率，在傳輸過程中極易受到幹擾而產生嚴重的信號完整性問題，影響圖像質量。對於高速球型攝像機來說這更是一項挑戰，因為球型攝像機設備需要水平方向360°自由旋轉，垂直方向90°或180°翻轉。為確保設備旋轉時的電氣連接可靠性，球型攝像機通常使用一種導電滑環裝置進行信號轉接，而導電滑環裝置存在阻抗不連續性，這樣就更容易產生信號完整性問題，影響高速傳輸的數據碼流的準確性。
發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種高速球型攝像機中HD-SDI視頻信號傳輸系統及方法。
本發明的目的是通過以下技術方案來實現的一種高速球型攝像機中HD-SDI視頻信號傳輸系統，它主要由高清攝像頭、FPGA、導電滑環、HD-SDI驅動晶片和HD-SDI接口依次串聯組成。
—種應用權利要求1所述系統的HD-SDI視頻信號傳輸方法，它包括以下步驟 (1)高清攝像頭機芯採集16bit YCbCr格式的原始圖像數據，並輸出至FPGA。
(2) FPGA接收高清攝像頭機芯輸出的16bit YCbCr格式的原始圖像數據，經緩存後按SMPTE格式定製輸出標準數據流，然後經Trs_crc插入、smpte352插入、edh插入、 Scramble加擾和編碼處理，最終利用串行發送器將20位TTL信號轉換為^it LVDS數據和 Ibit LVDS時鐘信號，並輸出至導電滑環。
(3)HD-SDI驅動晶片接收導電滑環裝置上5bit LVDS數據和Ibit LVDS時鐘信號，
還原得到相應時鐘和20位TTL數據，然後將多位數據進行單路串行化並發送至HD-SDI接□。
本發明的有益效果是，本發明通過解決視頻信號在球型攝像機中的系統傳輸問題，能夠實現無壓縮的HD-SDI數字視頻信號輸出。
圖1是本發明的傳輸系統原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
如圖1所示，本發明高速球型攝像機中HD-SDI視頻信號傳輸系統主要由高清攝像頭、FPGA、導電滑環、HD-SDI驅動晶片和HD-SDI接口依次串聯組成。
本發明在視頻傳輸系統前端使用FPGA完成攝像頭原始數據採集、編碼加擾和 LVDS發送；中間環節通過導電滑環裝置進行傳輸；後端用HD-SDI驅動晶片實現LVDS接收和HD-SDI接口驅動。
對於導電滑環裝置信號的傳輸問題，本系統是採用LVDS方式傳輸處理，可避免單端方式傳輸帶來的反射和串擾等信號完整性問題。同時利用串行發送器將20位TTL數據轉化為^Dit LVDS數據，經導電滑環到接收器後再還原為20位TTL數據。這種轉換不僅能保證良好的信號完整性，還能大幅度節省了 PCB空間及連接件尺寸及數量。
LVDS (low voltage differential signaling)是一種小振幅差分信號技術，使用非常低幅度信號(大約350mV)通過一對差分PCB走線或平衡電纜傳輸數據。LVDS傳輸方式特有的低振幅及恆流源模式驅動使其具有低功耗、低誤碼率、低串擾和低輻射等特點，與傳統的TTL/CM0S接口相比，在對信號完整性、低抖動及共模特性要求較高的系統中得到了越來越廣泛的應用。
本發明的方法具體如下
本HD-SDI視頻傳輸方法由兩部分組成，第一部分由FPGA完成高清原始圖像採集、編碼加擾和LVDS發送；第二部分實現LVDS接收和HD-SDI接口驅動功能；兩部分中間環節使用導電滑環裝置進行連接。
第一部分利用FPGA來實現的圖像採集、加擾編碼和LVDS發送功能。主要包括採集高清攝像頭機芯輸出的16bit YCbCr格式的原始圖像數據，經緩存後按SMPTE格式定製輸出標準數據流，然後經Trs_crc插入、smpte352插入、edh插入、Scramble加擾和編碼處理，最終利用串行發送器將20位TTL信號轉換為^Dit LVDS數據和Ibit LVDS時鐘信號， 並輸出至導電滑環裝置。
第二部分利用HD-SDI驅動晶片接收導電滑環裝置上5bit LVDS數據和Ibit LVDS 時鐘信號，還原得到相應時鐘和20位TTL數據，然後將多位數據進行單路串行化並通過內置電纜驅動器發送至HD-SDI接口。
HD-SDI驅動晶片可以採用美國國家半導體公司的LMH0040晶片，HD-SDI接口使用 75歐姆BNC連接器與75歐姆同軸電纜，只要將該同軸線纜直接連接至SDI接收設備即可。
上述實施例用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護範圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種高速球型攝像機中HD-SDI視頻信號傳輸系統，其特徵在於，它主要由高清攝像頭、FPGA、導電滑環、HD-SDI驅動晶片和HD-SDI接口等依次串聯組成。
2.一種應用權利要求1所述系統的HD-SDI視頻信號傳輸方法，其特徵在於，它包括以下步驟(1)高清攝像頭機芯採集16bitYCbCr格式的原始圖像數據，並輸出至FPGA ；(2)FPGA接收高清攝像頭機芯輸出的16bitYCbCr格式的原始圖像數據，經緩存後按 SMPTE格式定製輸出標準數據流，然後經Trs_crc插入、smpte352插入、edh插入、Scramble 加擾和編碼處理，最終利用串行發送器將20位TTL信號轉換為^Dit LVDS數據和Ibit LVDS 時鐘信號，並輸出至導電滑環；(3)HD-SDI驅動晶片接收導電滑環裝置上5bit LVDS數據和Ibit LVDS時鐘信號，還原得到相應時鐘和20位TTL數據，然後將多位數據進行單路串行化並發送至HD-SDI接口。
全文摘要
本發明公開了一種高速球型攝像機中HD-SDI視頻信號傳輸系統及方法，它是在支持HD-SDI接口的高速球型攝像機中，使用FPGA採集攝像頭原始數據並進行緩存、加擾和編碼處理後，利用LVDS方式在導電滑環中傳輸高速數字視頻信號，避免單端方式傳輸帶來的反射和串擾等信號完整性問題，後端經HD-SDI驅動晶片進行串行化處理並驅動至HD-SDI接口，輸出無壓縮的高清數字視頻信號。
文檔編號H04N7/26GK102186073SQ201110106968
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月27日 優先權日2011年4月27日
發明者李劍平, 章濤, 張興明, 傅利泉, 朱江明, 吳軍, 吳堅 申請人:浙江大華技術股份有限公司