基于复合视频信号的数据发送和接收方法以及装置与流程

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及数据传输技术领域。

背景技术：

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 Video Recoder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。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。

此外，在现有技术中，视频信号在长距离传输时，通常会产生容性衰减， 进而使视频传输信号产生畸变，参见图3。图3是长电缆传输时视频传输信 号容性衰减波形图。由图3可见，视频信号在长距离传输过程中，较长的电 缆会带来容性衰减，进而使视频传输信号产生畸变，影响了视频数据的传输。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种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据。

本发明的目的之二在于提供一种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据。

为了达到所述目的一，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；数据形成单元，用于产生电平与所述用于 合成复合视频信号的视频数据相关的直流信号；行扫描线生成单元，根据用 于合成复合视频信号的视频数据和所述直流信号生成行扫描线视频数据，其 中所述行扫描线视频数据包括位于行首和/或行尾的所述直流信号和位于行 首和行尾之间的所述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，按照预定的复合视频制式要求编码所述行扫描线视频数据得到模拟复 合视频信号。

在一个进一步的实施例中，所述映射单元是将数字数据源提供的数字码 流映射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；且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。所述行扫描线视频数据中的位于行首和 行尾之间的所述用于合成复合视频信号的视频数据包括用于合成复合视频 信号的行扫描线中的像素点对应的亮度数据或色度数据。

在一个进一步的实施例中，所述映射单元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。

在一个进一步的实施例中，所述数据形成单元包括DC电平计算单元、 直流信号产生单元；该DC电平计算单元，用于接收所述用于合成复合视频 信号的视频数据，提取该数据中亮度信号的最大电平，以及提取该数据的后 肩电平，并将该最大电平与该后肩电平做平均值运算；该直流信号产生单元， 将所述平均值作为所述直流信号的电平，在一段时间内产生所述直流信号。

在一个进一步的实施例中，所述数据发送装置还包括视频数模转换器 (Video DAC)，且所述平均值为该视频数模转换器输出满量程的一半。

在一个进一步的实施例中，所述数据发送装置包括计数器，通过该计数 器计数的方式，产生一段时间内的所述直流信号；其中，所述一段时间取值 范围为0～3微秒。

为了达到所述目的一，根据本发明的另一方面，本发明提供数据接收装 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 解码处理以获得行扫描线视频数据，所述行扫描线视频数据包括位于行首和 /或行尾的直流信号和位于行首和行尾之间的视频数据；数据恢复单元，从 所述行扫描线视频数据中得到位于行首和/或行尾的直流信号，并忽略该位 置处的信号传输，接收所述行扫描线视频数据，从而得到有效视频数据；数 据提取单元，用于自所述有效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，所述数据恢复单元得到的有效视频数据包 括行扫描线中的像素点对应的亮度数据和色度数据，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；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。

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。

为了达到所述目的二，根据本发明的第一方面，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；产生电平与所述用于合成复合视频信号的视频数据相关的 直流信号；根据用于合成复合视频信号的视频数据和所述直流信号生成行扫 描线视频数据，其中所述行扫描线视频数据包括位于行首和/或行尾的所述 直流信号和位于行首和行尾之间的所述用于合成复合视频信号的视频数据； 按照预定的复合视频制式要求编码所述行扫描线视频数据得到模拟复合视 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：将数字数据源提供的数字码流映射到所述 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；且是将所述 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。所述行扫描线视频数据中的位于行首和行尾之间的所述 用于合成复合视频信号的视频数据包括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或色度数据。

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。

在一个进一步的实施例中，所述产生直流信号的步骤包括：提取所述用 于合成复合视频信号的视频数据中亮度信号的最大电平，以及提取该视频数 据的后肩电平，并将该最大电平与该后肩电平做平均值运算，并将该平均值 作为所述直流信号的电平，在一段时间内产生所述直流信号。

在一个进一步的实施例中，通过计数方式，产生所述一段时间内的直流 信号；其中，所述一段时间取值范围为0～3微秒。

为了达到所述目的二，根据本发明的另一方面，本发明提供一种数据接 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行扫描线视频数据，所述行扫描线 视频数据包括位于行首和/或行尾的直流信号和位于行首和行尾之间的视频 数据；从所述行扫描线视频数据中得到位于行首和/或行尾的直流信号，并 忽略该位置处的信号传输，接收所述行扫描线视频数据，从而得到有效视频 数据；自所述有效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，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。

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；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。

与现有技术相比，本发明避免了由于长电缆容性衰减而带来的数据信号 畸变，降低了长距离传输图像的失真率，提高了数据传输的一致性，并且最 大程度的保留了有效带宽。

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是长电缆传输时视频传输信号容性衰减波形图；

图4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5是本发明一个实施例的数据发送装置输出信号波形示意图；

图6是本发明一个实施例的数据形成单元的原理方框图；

图7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8是本发明一个实施例的数据恢复元的原理方框图；

图9是本发明数据发送方法在一种较佳实施例的方法流程图；

图10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。

参考图4，作为一种较佳实施例，图4提供一种数据发送装置400，用 于通过复合视频信号传输数字数据，其包括数字数据源410、映射单元420、 数据形成单元430、行扫描线生成单元440、复合视频信号编码单元450和 复合视频传输接口460。

所述数字数据源410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410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410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410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410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 video baseband 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420用于将数字数据源410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420是将所述数字数据 源410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410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420是将数字数据源 410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420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420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420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410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420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。

所述数据形成单元430接收所述映射单元420的所述用于合成复合视频 信号的视频数据，并根据该数据产生电平与所述用于合成复合视频信号的视 频数据相关的直流信号。该数据形成单元430具体实现方法将通过图5及下 文得以详述。

所述行扫描线生成单元440接收来自所述数据形成单元430的直流信 号，并根据来自所述映射单元420的用于合成复合视频信号的视频数据，生 成行扫描线视频数据，其中该行扫描线视频数据包括位于行首和/或行尾的 所述直流信号和位于行首和行尾之间的所述用于合成复合视频信号的视频 数据。所述行扫描线视频数据中的位于行首和行尾之间的所述用于合成复合 视频信号的视频数据包括用于合成复合视频信号的行扫描线中的像素点对 应的亮度数据或色度数据。

换句话说，所述行扫描线生成单元440接收来自所述映射单元420的用 于合成复合视频信号的视频信号，以及接收来自所述数据形成单元430的直 流信号，并将该直流信号置入该视频信号中的行首和/或行尾中，以形成所 述行扫描线视频数据。

在一个优选实施例中，所述行扫描线生成单元440以该视频信号的传输 行为单位，且在每行视频信号行首和行尾中，均包含所述直流信号。

在一个优选实施例中，所述行扫描线生成单元440在所述视频信号中的 有效数据与视频前肩之间增加1.19us前缀，此前缀即指由所述数据形成单元 430提供的直流信号；以及在所述视频信号中的有效数据与视频后肩之间增 加1.19us后缀，此后缀亦指由所述数据形成单元430提供的直流信号。此时， 视频信号有效数据的同步误差冗余达到-1.19us～1.19us，从而保护了由长电缆 容性衰减所带来的传输信号畸变，参见图5。

图5是本发明一个实施例的数据发送装置输出信号波形示意图；其中， 行前缀位置与行后缀位置之间的信号是视频信号，行前缀位置是在视频信号 行首置入直流信号的位置，行后缀位置是在视频信号行尾置入直流信号的位 置。由图4和图5对比可知，本发明保护了由长电缆容性衰减带来的畸变， 使得有效数据的同步误差冗余可以达到最大[-3～3]us。

所述复合视频信号编码单元450按照预定的复合视频制式要求编码所述行扫描线视频数据得到模拟复合视频信号。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)制式等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460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460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460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，并产生电平与该用于合成复合视频信号的 视频数据相关的直流信号，根据用于合成复合视频信号的视频数据和所述直 流信号生成行扫描线视频数据，编码该行扫描线视频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提供的数字 码流。此外，显然本发明将数字码流“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。

图6是本发明一个较佳实施例的数据形成单元原理方框图。该数据形成 单元包括DC电平计算单元610、直流信号产生单元620。

所述DC电平计算单元610，接收来自所述映射单元的用于合成复合视 频信号的视频数据，并提取该视频数据中的亮度数据的最大电平，以及提取 该视频数据的后肩电平，再将该亮度数据中的最大电平与该后肩电平做平均 值运算；其中，所述视频数据中的亮度数据为视频信号YCBCR中的Y(亮 度信号)；所述后肩电平为视频数据中用于表示有效视频信号位置的电平。

进一步地，所述直流电平取值为Video DAC(视频数模转换器，位于该 数据发送装置400中，图中未示出)输出满量程的一半，从而使视频信号达 到最大摆幅。

所述直流信号产生单元620，用于接收来自所述DC电平计算单元610 的所述平均值运算结果，并将该平均值作为信号电平，在一段时间内产生直 流信号。

在一个优选实施例中，所述一段时间内产生直流信号的时间取值范围为 0～3us(微秒)。在另一个优选实施例中，所述一段时间内产生直流信号的 时间为1.19us时间。

进一步地，所述持续时间通过配置模块来实现。例如，该配置模块配置 的直流信号持续时间是1.19us，则数据发送装置400将视频信号的行首和/ 或行尾置入1.19us的直流信号。

更进一步地，通过该数据发送装置400中计数器(图中未示出)计数方 式，计时所述持续时间，并在该计数器开始工作时，触发该直流信号产生单 元620产生所述直流信号，直到该计数器停止工作。

下面进一步详述与上述数据发送装置400相应的数据接收装置，参考图 7，作为一种较佳实施例，图7提供一种数据接收装置700，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700包括 复合视频传输接口710、复合视频信号解码单元720和数据恢复单元730数 据提取单元740。

所述复合视频传输接口710用于接收模拟复合视频信号。该接口710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720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行扫描线视频数据，所述行扫描线视 频数据包括位于行首和/或行尾的直流信号和位于行首和行尾之间的视频数 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。所述复合视频信号解码单元720可以是传统的复合视频信号解 码技术，此处不再详述。

所述数据恢复单元730从所述行扫描线视频数据中得到位于行首和/或 行尾的直流信号，并忽略该位置处的信号传输，接收所述行扫描线视频数据， 从而得到有效视频数据。

具体地，所述数据恢复单元730接收来自所述复合视频信号解码单元 720中的视频数据，并将该视频数据同步至该直流信号中，即识别出该直流 信号在该视频数据中的位置，基于得到的该直流信号位置，忽略该直流信号 的传输，从而仅接收到有效的视频信号，避免了长距离传输由线缆容性衰减 所带来的传输信号畸变。

该数据恢复单元730如何从该视频数据中提取有效视频信号将通过图8 及下文得到详述。

所述数据提取单元740用于自所述有效视频数据中提取被映射在视频 数据中的数字码流，即从数据恢复单元730得到的有效视频信号的行扫描线 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740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740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740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700中也可以被直接丢弃。

在一个实施例中，所述数据接收装置700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740 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700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700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。

图8是本发明一个较佳实施例的数据恢复单元原理方框图。该数据恢复 单元包括同步单元810、解析单元820，参见图8。

图8中，所述同步单元810用于将其接收到的信号同步到所置入的直流 信号中，也就是说，该同步单元810用于识别出视频数据中直流信号的位置。

一个例子中，采用位同步算法实现直流信号的同步。

所述解析单元820依据所述直流信号的位置，忽略该位置处的信号，接 收该视频数据，即接收除直流信号之外的其他视频信号，从而实现了对有效 视频信号的接收，避免了长距离传输由电缆容性衰减带来的传输信号的畸 变，最大程度的保留了有效带宽。

在一个优选实施例中，基于该数据发送装置400与该数据接收装置700 之间的约定，获得所述直流信号的时间信息，即获得该直流信号持续时间。

进一步地，所述持续时间通过配置模块来实现。例如，该配置模块配置 的直流信号持续时间是1.19us，则数据发送装置400将视频信号的行首和/ 或行尾置入1.19us的直流信号，数据接收装置700则从该直流信号位置开始 并在1.19us时间内，忽略数据的传输，即不接收视频数据。

更进一步地，通过该数据接收装置700中计数器(图中未示出)计数方 式，计时所述持续时间，并在到达该持续时间时，触发该解析单元820使其 接收信号，否则不接收信号，从而实现对有效视频信号的接收。

可以看出，在数据接收装置700中可以有效的提取出视频信号，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700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9是本发明数据发送方法在一种较佳实施例的方法流程图。如图9所 示的，所述数据发送方法包括如下步骤。

步骤910，提供数字数据源，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920，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，该视频数据为亮度数据或色度数据。

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920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。所述行扫描线视频数据中的 位于行首和行尾之间的所述用于合成复合视频信号的视频数据包括用于合 成复合视频信号的行扫描线中的像素点对应的亮度数据或色度数据。

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920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920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930，产生电平与所述用于合成复合视频信号的视频数据相关的直 流信号。

具体地，在步骤930中，提取所述用于合成复合视频信号的视频数据中 亮度数据的最大电平，以及提取该视频数据的后肩电平，将该最大电平与该 后肩电平做平均值运算；将该平均值作为所述直流信号的电平，在一段时间 内产生直流信号；其中，所述视频数据中的亮度数据即为视频信号YCBCR 中的Y(亮度信号)；所述后肩电平为视频数据中用于表示有效视频信号位 置的电平。

进一步地，所述直流电平取值为发送端的Video DAC(视频数模转换器) 输出满量程的一半，从而使视频信号达到最大摆幅。

进一步地，所述一段时间内产生直流信号的时间取值范围为0～3us(微 秒)。在另一个优选实施例中，所述一段时间内产生直流信号的时间为1.19us 时间。

更进一步地，通过计数器计时的方式，记录所述持续时间，并在该计数 器开始工作时，产生所述直流信号，直到该计数器停止工作。

步骤940，根据用于合成复合视频信号的视频数据和所述直流信号生成 行扫描线视频数据，其中所述行扫描线视频数据包括位于行首和/或行尾的 所述直流信号和位于行首和行尾之间的所述用于合成复合视频信号的视频 数据。

较佳地，以该视频信号的传输行为单位，在每行视频信号中的行首和行 尾中，均包含所述直流信号。

在一个优选实施例中，在所述视频信号中的有效数据与视频前肩之间增 加1.19us前缀，此前缀即指所述直流信号；以及在所述视频信号中的有效数 据与视频后肩之间增加1.19us后缀，此后缀亦指所述直流信号。此时，视频 信号有效数据的同步误差冗余达到-1.19us～1.19us，从而保护了由长电缆容性 衰减所带来的传输信号畸变，具体图形参见图5。

步骤950，根据预定的复合视频制式将所述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960，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10是本发明数据接收方法在一种较佳实施例的方法流程图。所述数 据接收方法，其可以接收根据数据发送方法发出的复合视频信号，并从中获 取得到在数据发送方法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1001，通过同轴线缆接收模拟复合视频信号。

步骤1002，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 码处理以获得行扫描线视频数据，所述行扫描线视频数据包括位于行首和/ 或行尾的直流信号和位于行首和行尾之间的视频数据。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1002中，可以将模拟复合视频信号进行解码以获得行 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 可以是传统的复合视频信号解码技术，此处不再详述。

步骤1003，从所述行扫描线视频数据中得到位于行首和/或行尾的直流 信号，并忽略该位置处的信号传输，接收所述行扫描线视频数据，从而得到 有效视频数据。

在一个优选实施例中，在步骤1003中，将所述行扫描线视频数据同步 至该直流信号中，即识别出该直流信号在该行扫描线视频数据中的位置，基 于得到的该直流信号位置，忽略该直流信号的传输，从而仅接收有效的视频 信号，避免了长距离传输由线缆容性衰减所带来的传输信号畸变。

具体地，在步骤1003中，首先将行扫描线视频数据同步到所置入的直 流信号中，也就是说，识别出直流信号在该行扫描线视频数据中的位置。然 后依据该直流信号所处位置，忽略该位置处的信号，接收该视频数据，即接 收除直流信号之外的其他视频信号，从而实现了对有效视频信号的接收，避 免了长距离传输由电缆容性衰减带来的传输信号的畸变，最大程度的保留了 有效带宽。

一个例子中，采用位同步算法实现所述直流信号的同步。

进一步地，基于该数据发送装置与该数据接收装置之间的约定，获得所 述直流信号的时间信息，即获得该直流信号持续时间。

更进一步地，所述持续时间通过配置模块来实现。例如，该配置模块配 置的直流信号持续时间是1.19us，则发送端将视频信号的行首和/或行尾置入 1.19us的直流信号，接收端则从该直流信号位置开始并在1.19us时间内，忽 略数据的传输，即不接收视频数据。

更进一步地，通过计数器计数方式，计时所述持续时间，并在到达该持 续时间时，开始接收信号，否则不接收信号，从而实现对有效视频信号的接 收。

在一个优选实施例中，在步骤1003中，所述有效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，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；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

在步骤1004，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1004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1004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中就可以实现高清数字视频信号的复原。

可以看出，本实施例的数据接收方法可以有效的提取出视频信号，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方法和数据接收方法是相对应的，所述发送方法 发出的复合视频信号可以由所述接收方法来接收并解码，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700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700中的相关描 述。

在一个应用场景中，所述数据发送装置400就是视频监控系统的高清视 频摄像头，所述数据接收装置700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(analog waveforms 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(QAM modulation)，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。