一种视频信号转换系统和方法
【专利摘要】本发明公开了一种视频信号转换系统和方法。本系统包括：一信号均衡模块，与一摄像装置连接，用以接收摄像装置输出的第一待处理信号，且补偿第一待处理信号在传输过程引入的损耗；一与信号均衡模块连接的信号解析模块，用以接收信号均衡模块输出的第二待处理信号，信号解析模块从第二待处理信号中提取视频信号转换系统所需的时钟信号，且将第二处理信号解析成并行信号输出；一与信号解析模块连接的信号转换模块，用以接收信号解析模块输出的第三待处理信号，且将第三待处理信号进行格式转换；一与信号转换模块连接的信号输出模块，用以接收信号转换模块输出的处理信号，且将所处理信号转换成串行信号输出给显示设备。
【专利说明】一种视频信号转换系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种视频信号转换系统和方法，尤其涉及一种将高清数字分量串行信号转换为标清数字分量串行信号的系统和方法。
【背景技术】
[0002]在安防监控领域，高清产品的应用日益广泛。经过安防市场多年的积淀，高清产品应用从最开始的模拟监控到后来的网络监控，在网络监控的基础上又衍生出网络高清监控，而HD-SDI (高清数字分量串行接口)数字高清监控则逐渐成为整个安防市场的未来发展方向。为了实现高清的目的，广播级标准SDI (数字分量串行接口)被应用到安防视频监控领域，其中的代表便是HD-SDI数字高清监控系统。
[0003]传统的模拟视频监控系统主要由模拟摄像机、视频矩阵、显示设备、录像机等组成。利用视频传输线将来自摄像机的视频连接到显示设备上。这类显示设备可支持标清数字分量串行信号，而且相对HD-SDI显示设备价格便宜许多，已被广泛应用于安防视频监控系统中，但这类显示设备一般不支持高清数字分量串行信号。
[0004]随着用户对视频画质质量的要求越来越高，以及高清数字摄像装置的价格逐年降低，占有优势地位的传统模拟视频监控系统也开始采用高清数字摄像装置进行原有监控系统的升级改造。目前最常用的技术方案主要涉及将监控系统的前端模拟摄像机更换为高清数字摄像装置，相应的后端显示设备也需随之更换为支持高清数字分量串行信号的显示设备。但对于一些规模较小的场合或者监控系统升级改造费用受限制的场合，将后端大量仍在设备使用期的显示设备一次性替代为价格昂贵的HD-SDI显示设备显然是不现实的。目前在对于成本不太敏感的广播电视领域中，一般采用ASIC (专用集成电路)进行高清数字分量串行信号的后端显示处理，但成本较高且系统的硬件电路设计复杂，移植性差，不容易升级。然而对于成本敏感的安防监控，若要利用这类ASIC设备进行HD-SDI高清数字分量串行信号的后端显示处理则是不实际的。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对上述缺陷，解决视频信号转换系统成本较高且系统的硬件电路设计复杂，移植性差，不容易升级的问题，提供一种视频信号转换系统和方法。
[0006]为达到上述目的，本发明采用下述技术方案:
一种视频信号转换系统，应用于安防监控，包括一摄像装置和一显示设备，其中，还包
括:
一信号均衡模块，与所述摄像装置连接，用以接收所述摄像装置输出的第一待处理信号，且补偿所述第一待处理信号在传输过程引入的损耗；一与所述信号均衡模块连接的信号解析模块，用以接收所述信号均衡模块输出的第二待处理信号，所述信号解析模块从所述第二待处理信号中提取所述视频信号转换系统所需的时钟信号，且将所述第二处理信号解析成并行信号输出；一与所述信号解析模块连接的信号转换模块，用以接收所述信号解析模块输出的第三待处理信号，且将所述第三待处理信号进行格式转换；一与所述信号转换模块连接的信号输出模块，用以接收所述信号转换模块输出的处理信号，且将所处理信号转换成串行信号输出给显示设备。
[0007]优选的，该视频信号转换系统中，其中，所述摄像装置为一 HD-SDI摄像机。
[0008]优选的，该视频信号转换系统中，其中，所述第一待处理信号为高清数字分量串行信号。
[0009]优选的，该视频信号转换系统中，其中，所述第三待处理信号为高清数字分量并行信号。
[0010]优选的，该视频信号转换系统中，其中，所述信号输出模块输出的信号为标清数字分量串行信号。
[0011]优选的，该视频信号转换系统中，其中，所述显示设备包括一 SD-SDI视频接口。
[0012]一种视频信号转换方法，采用上述视频信号转换系统进行操作，所述视频信号转换系统包括一高清数字分量串行接口和一标清数字分量串行接口，其特征在于，操作步骤如下:
步骤1、将所述摄像装置输出的所述第一待处理信号通过所述高清数字分量串行接口输入所述信号均衡模块；
步骤2、所述信号均衡模块接收所述第一待处理信号，并对所述第一待处理信号进行处理，补偿所述第一待处理信号在传输过程引入的损耗；
步骤3、所述信号解析模块接收所述信号均衡模块输出的所述第二待处理信号，从所述第二待处理信号中提取所述视频信号转换系统所需的第一时钟信号，同时将所述第二处理信号解析成并行信号输出；
步骤4、所述信号转换模块接收所述信号解析模块输出的所述并行信号，并将所述并行信号进行格式转换，所述格式转换步骤包括:
步骤41、将所述第一时钟信号根据所述信号转换系统需求进行转换生成第二时钟信
号;
步骤42、在所述第一时钟信号的控制下将所述第三待处理信号进行重采样生成重采样信号;
步骤43、将所述重采样信号于第一存储单元中进行缓存生成第一缓存信号；
步骤44、在所述第二时钟的控制下，将所述第一缓存信号于一复合单元中进行复合处
理；
步骤45、将所述复合信号在所述第一时钟信号的控制下，存入第二存储单元中生成第
二缓存信号；
步骤46、根据所述信号转换系统需求，将所述第二缓存信号进行重新构造，生成所述处
理信号。
[0013]步骤5、将所述处理信号输入所述信号输出模块，所述信号输出模块将所述处理信号转换成串行信号通过所述标清数字分量串行接口于所述显示设备中进行显示。
[0014]优选的，该视频信号转换方法中，其中，在步骤43及步骤45中，所述第一存储单元和所述第二存储单元均为双端口随机存储器。
[0015]优选的，该视频信号转换方法中，其中，在步骤44中，所述复合单元为一亮度色差复合单元。
[0016]与现有技术相比较，本发明具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进步:其结构简单、成本低廉、集成度高，且易于在工程中实现。对于成本敏感的安防监控单位，合理的利用原有显示设备，延长了原有设备的使用寿命，节约了安防监控系统升级改造的成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明的系统结构框图；
图2为本发明视频格式转换流程示意图；
图3为本发明复合单元中亮度和色差进行时分复合的处理图；
图4为本发明标清数字分量并行信号构造处理流程图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
[0019]实施例一:
参见图1为一视频信号转换系统，应用于安防监控，其包括摄像装置(I)和显示设备
(6)还包括:一信号均衡模块(2)，与摄像装置(I)连接，用以接收摄像装置(I)输出的第一待处理信号，且补偿第一待处理信号在传输过程引入的损耗；一与信号均衡模块(2)连接的信号解析模块(3)，用以接收信号均衡模块(2)输出的第二待处理信号，信号解析模块
(3)从第二待处理信号中提取视频信号转换系统所需的时钟信号，且将第二处理信号解析成并行信号输出；一与信号解析模块(3)连接的信号转换模块(4)，用以接收信号解析模块
(3)输出的第三待处理信号，且将第三待处理信号进行格式转换；一与信号转换模块(4)连接的信号输出模块(5)，用以接收信号转换模块(4)输出的处理信号，且将处理信号转换成串行信号输出给显示设备(6)。
[0020]实施例二:
结合图1所示为本发明视频信号转换系统，实现高清数字分量串行信号与标清数字分量串行信号的转换。上述系统包括信号均衡模块(2)，如型号为LM0394的自适应电缆均衡芯片；信号解析模块(3)，如型号为LMH0026的数据时钟恢复芯片和型号为CLCOll的数据解码芯片；信号转换模块(4)，如型号为EP3C25Q240的现场可编程门阵列芯片及信号输出模块(5)，如型号为CLC021的编码芯片。其中，信号均衡模块(2)通过高清数字分量串行接口与摄像装置(I)连接，用以接收摄像装置(I)输出的第一待处理信号，且补偿第一待处理信号在传输过程引入的信号损耗；信号解析模块(3)，用以接收信号均衡模块(2)输出的第二待处理信号，从第二待处理信号中提取视频信号转换系统所需的时钟信号，且将第二处理信号解析成20bit的4:2:2格式的高清数字分量并行信号输出；信号转换模块(4)，用以接收信号解析模块(3)输出的高清数字分量并行信号，且将高清数字分量并行信号进行格式转换为IObit的4:2:2的标清数字分量并行信号；信号输出模块(5)，用以接收信号转换模块(4)输出的标清数字分量并行信号，且将标清数字分量并行信号串化成标清数字分量串行信号，并通过标清数字分量串行接口与显示设备(6 )连接。
[0021]在本实施例中，摄像装置(I)为一 HD-SDI摄像机。[0022]在本实施例中，第一待处理信号为高清数字分量串行信号。
[0023]在本实施例中，第三待处理信号为高清数字分量并行信号。
[0024]在本实施例中，信号输出模块输出的信号为标清数字分量串行信号。
[0025]在本实施例中，显示设备为一支持标清数字分量串行信号的显示器。
[0026]实施例三:
本视频信号转换方法，采用上述视频信号转换系统进行操作，视频信号转换系统包括一高清数字分量串行接口和一标清数字分量串行接口，操作步骤如下:
步骤1、将摄像装置(I)输出的第一待处理信号通过高清数字分量串行接口输入信号均衡模块(2)；
步骤2、信号均衡模块(2)接收第一待处理信号，并对第一待处理信号进行处理，补偿第一待处理信号在传输过程引入的损耗；
步骤3、信号解析模块(3)接收信号均衡模块(2)输出的第二待处理信号，从第二待处理信号中提取视频信号转换系统所需的第一时钟信号，同时将第二处理信号解析成并行信号输出；
步骤4、信号转换模块(4)接收信号解析模块(3)输出的并行信号，并将并行信号进行格式转换，格式转换步骤包括:
步骤41、将第一时钟信号根据信号转换系统需求进行转换生成第二时钟信号；
步骤42、在第一时钟信号的控制下将第三待处理信号进行重采样生成重采样信号； 步骤43、将重采样信号于第一存储单元中进行缓存生成第一缓存信号；
步骤44、在第二时钟的控制下，将第一缓存信号于一复合单元中进行复合处理；
步骤45、将复合信号在第一时钟信号的控制下，存入第二存储单元中生成第二缓存信
号;
步骤46、根据信号转换系统需求，将第二缓存信号进行重新构造，生成处理信号。
[0027]步骤5、将处理信号输入信号输出模块(5)，信号输出模块(5)将处理信号转换成串行信号通过标清数字分量串行接口于显示设备(6 )中进行显示。
[0028]实施例四:
本视频信号转换方法，采用上述视频信号转换系统进行操作，该方法中，首先，将来自摄像装置的高清数字分量串行信号，经信号均衡模块里的自适应电缆均衡芯片，如LM0394补偿传输损耗，以便保证信号的完整性。
[0029]其次，将均衡后的数字信号送入信号解析模块，该模块中的数据时钟恢复芯片，如LMH0026消除所接收信号中的高频抖动部分，并且输出无噪声的数据及时钟信号，另外该模块的数据解码芯片，如CLCOll将高清数字分量串行信号解串成20bit的4:2:2格式的高清数字分量并行信号输出给信号转换模块。
[0030]然后，在信号转换模块的现场可编程门阵列芯片，如EP3C25Q240中完成视频信号的格式转换。其在现场可编程门阵列芯片中的各主要处理单元的流程图如图2所示，包括重采样处理过程中所需的时钟单元，亮度重采样单元，色度重采样单元和第一存储单元，如双端口随机存储器；亮度色差复合处理过程中所需的复合单元，如亮度色差复合单元和第二存储单元，如双端口随机存储器；标清数字分量并行信号构造处理过程中所需的标清数字分量并行信号构造单元。[0031]最后，使用信号输出模块，如CLC021芯片将标清数字分量并行信号串化成标清数字分量串行信号，并通过标清数字分量串行接口与显示设备连接。
[0032]在本发明的较佳实施例中，在上述重采样处理过程中，利用时钟单元生成第二时钟信号。为了从高清数字分量并行信号获得低分辨率的标清数字分量并行信号，可采用一维抽取滤波器实现二维空间的转换。首先在有效视频区的垂直方向进行720个取样点值的循环抽取，然后在有效视频区的水平方向进行576个取样点值的循环抽取；接着把重采样针对高清信号行所取的构造标清信号所要求的720个有效像素点存入第一存储单元，即双端口随机存储器中，利用该第一存储单元来完成所取的像素缓存和时钟的转换与匹配。
[0033]在本发明的较佳实施例中，如图3所示的亮度色差复合处理过程中，在亮度色差复合单元中用第二时钟读取第一存储单元中的亮度和色差两个通道的数据，同时将读取的数据进行时分复合，最后将复合数据存入第二存储单元，即双端口随机存储器中。
[0034]在本发明的较佳实施例中，如图4所示的标清数字分量并行信号构造处理过程中，利用标清数字分量并行信号构造单元提取标清图像所需的标清像素点的亮度色差复合数据，并把数据构造成满足标清数字分量并行信号所要求的格式，同时根据传输标清数据所需的时钟来构造标清数字分量信号中的视频定时基准码。
[0035]以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种视频信号转换系统，应用于安防监控，包括一摄像装置(I)和一显示设备(6)，其特征在于，还包括: 一信号均衡模块(2)，与所述摄像装置(I)连接，用以接收所述摄像装置(I)输出的第一待处理信号，且补偿所述第一待处理信号在传输过程引入的损耗； 一与所述信号均衡模块(2)连接的信号解析模块(3)，用以接收所述信号均衡模块(2)输出的第二待处理信号，所述信号解析模块(3)从所述第二待处理信号中提取所述视频信号转换系统所需的时钟信号，且将所述第二处理信号解析成并行信号输出； 一与所述信号解析模块(3)连接的信号转换模块(4)，用以接收所述信号解析模块(3)输出的第三待处理信号，且将所述第三待处理信号进行格式转换； 一与所述信号转换模块(4)连接的信号输出模块(5)，用以接收所述信号转换模块(4)输出的处理信号，且将所述处理信号转换成串行信号输出给所述显示设备(6)。
2.如权利要求1所述视频信号转换系统，其特征在于，所述摄像装置(I)为一HD-SDI摄像机。
3.如权利要求1所述视频信号转换系统，其特征在于，所述第一待处理信号为高清数字分量串行信号。
4.如权利要求1所述视频信号转换系统，其特征在于，所述第三待处理信号为高清数字分量并行信号。
5.如权利要求1所述视频信号转换系统，其特征在于，所述信号输出模块(5)输出的信号为标清数字分量串行信号。
6.如权利要求1所述视频信号转换系统，其特征在于，所述显示设备(6)包括一SD-SDI视频接口。
7.一种视频信号转换方法，采用如权利要求1所述视频信号转换系统进行操作，所述视频信号转换系统包括一高清数字分量串行接口和一标清数字分量串行接口，其特征在于，操作步骤如下: 步骤1、将所述摄像装置(I)输出的所述第一待处理信号通过所述高清数字分量串行接口输入所述信号均衡模块(2)； 步骤2、所述信号均衡模块(2)接收所述第一待处理信号，并对所述第一待处理信号进行处理，补偿所述第一待处理信号在传输过程引入的损耗； 步骤3、所述信号解析模块(3)接收所述信号均衡模块(2)输出的所述第二待处理信号，从所述第二待处理信号中提取所述视频信号转换系统所需的第一时钟信号，同时将所述第二处理信号解析成并行信号输出； 步骤4、所述信号转换模块(4)接收所述信号解析模块(3)输出的所述并行信号，并将所述并行信号进行格式转换，所述格式转换步骤包括: 步骤41、将所述第一时钟信号根据所述信号转换系统需求进行转换生成第二时钟信号; 步骤42、在所述第一时钟信号的控制下将所述第三待处理信号进行重采样生成重采样信号; 步骤43、将所述重采样信号于第一存储单元中进行缓存生成第一缓存信号； 步骤44、在所述第二时钟的控制下，将所述第一缓存信号于一复合单元中进行复合处理；步骤45、将所述复合信号在所述第一时钟信号的控制下，存入第二存储单元中生成第二缓存信号；步骤46、根据所述信号转换系统需求，将所述第二缓存信号进行重新构造，生成所述处理信号；步骤5、将所述处理信号输入所述信号输出模块(5)，所述信号输出模块(5)将所述处理信号转换成串行信号通过所述标清数字分量串行接口于所述显示设备(6)中进行显示。
8.如权利要求7所述视频信号转换方法，其特征在于，在步骤43及步骤45中，所述第一存储单元和所述第二存储单元均为双端口随机存储器。
9.如权利要求7所述视频 信号转换方法，其特征在于，在步骤44中，所述复合单元为一亮度色差复合单元。
【文档编号】H04N7/18GK103747198SQ201410000538
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】严佩敏, 李继飞, 冯玉田, 丁润杰, 李珍珍 申请人:上海大学