专利名称：全数字化的视频通讯与视频切换方法
技术领域：
本发明是一种全数字化的视频通讯与视频切换方法。本发明涉及视频通讯与视频切换，具体的说，涉及一种远程的视频通讯及视频处理中心的图像解码与视频切换的方法。
现有的视频处理系统中的视频处理中心，一般有如下几种方法来实现1、m路视频信号模拟传输到视频处理中心，经过m入n出的模拟视频切换器，输入n路(m＞n)模拟视频信号到显示设备中去。
2、m路视频信号经过数字编码后，经过电信网络传输到视频处理中心经过m路的视频解码后，输出m路的视频模拟信号，再经过m入n出(m＞n)的模拟视频切换器，输出n路模拟视频信号到显示设备中去。
在远程的视频处理系统中，以上两种方法都存在一定的缺陷，具体分析如下对于上述第一种方法，由于采用模拟线路传输，故对传输线路的带宽有较高的要求。例如对于PAL(逐行倒相)制式的视频信号，图像带宽约为6.5M，对于这样的信号一般不适于远距离传输，否则要增加价格昂贵的传输设备。另外由于采用模拟视频切换器，对于非平衡传输方式为信号及地，对于平衡传输方式为信号正极与信号负极，故每个视频信号须经过两次切换。而模拟切换矩阵的造价是比较高昂的，因为它往往要考虑到线路的阻抗及线路的驱动能力等问题，并且体积一般偏大，这样就会使得输入的m路模拟视频信号不能太多，即m不能太大，于是对视频处理中心的视频处理能力形成了制约。
在上述第二种方法中，采用了视频信号的数字传输和数字编解码技术，从而使传输的带宽大为下降，大大降低了传输成本，但是由于图像解码器的造价一般也比较高昂，因此当输入的m路信号和输出的n路信号的差值即(m-n)的值较大时也会使系统的造价高昂。并且由于采用的视频切换器仍然是模拟视频切换器，故会遇到第一种方法中同样的问题。
本发明的目的是改变以往的视频传输与视频切换的方式，采用数字视频传输和数字视频切换的方法，以便降低视频传输和视频解码的造价，同时大大提高视频切换的容量，尤其适合于大型的视频监控系统，如电信机房的视频集中监控系统，电力系统的视频集中监控系统，无线基站的视频监控系统，银行系统的视频监控系统，邮政营业厅的视频集中监控系统，政券交易所的视频集中监控系统等。
本发明的目的一方面在于减少视频处理系统中的视频传输设备或视频解码设备。由于视频传输设备及视频解码设备都是视频处理系统中比较昂贵的部分，因此在视频采集点的数目远远大于视频显示设备的数目时，本发明可以节约大量的视频传输设备和视频解码设备，从而大大降低了整个系统的造价。
本发明的目的另一方面还在于提高视频切换器切换矩阵的容量，即用一个较为廉价和可行的方案同时增加视频切换器输入和输出的数量，并且依然是无阻塞的切换方式，这样为现代化的大型视频处理系统提供了方便之路。
本发明的目的还在于利用传输线路中空余的带宽。由于采用了数字化的视频切换技术，因此视频切换对于系统而言其内容是可控的，这样对于一条视频线路中没有完全利用的带宽部分，系统是可用的。系统可以使用这些带宽进行其他的用途，如数据通信或语音传递，以及作为系统维护与安全通道，这对于大型综合性的处理系统具有重要的应用价值。
本发明所述的全数字化的视频通讯与视频切换方法的目的是这样实现的，首先在m个视频采集点将采集到的模拟视频信号经过视频编码后转为m路数字信号，再通过数字通讯网络传输至视频处理中心，经过视频解码、切换等处理输出n路(m＞n)到视频显示设备。当m路数字视频信号经过数字通讯网络传输到视频处理中心后，在向视频显示设备输出n路模拟视频信号之前，按照如下步骤进行通过数字视频切换器对数字视频信号进行切换；将切换后的数字视频信号通过视频解码器进行视频解码，向视频显示设备输出模拟视频信号，该视频解码器采用的解码方式与视频采集点视频编码器采用的视频编码方式一致。
通过数字视频切换器对数字视频信号进行切换的过程中，将m路数字视频信号经过数字视频切换器切换成n路(m＞n)数字视频信号。本发明所述之数字视频切换方式可以为数字时分切换或数字空分切换或二者之结合。当视频切换采用数字时分切换时，可以利用视频传输线路中的空余带宽作为通讯透明通道，传输语音或数据，也可以作为系统维护与安全通道。
本发明的优点在于改变了以往的视频传输与视频切换的方式，采用数字视频传输和数字视频切换的方法，降低了视频传输和视频解码的造价，同时大大提高视频切换的容量，尤其适合于大型的视频监控系统，如电信机房的视频集中监控系统，电力系统的视频集中监控系统，无线基站的视频监控系统，银行系统的视频监控系统，邮政营业厅的视频集中监控系统，政券交易所的视频集中监控系统等。
本发明的优点一方面在于减少了视频处理系统中的视频传输设备或视频解码设备。由于视频传输设备及视频解码设备都是视频处理系统中比较昂贵的部分，因此在视频采集点的数目远远大于视频显示设备的数目时，本发明可以节约大量的视频传输设备和视频解码设备，从而大大降低了整个系统的造价。
本发明的优点另一方面还在于大大提高了视频切换器切换矩阵的容量，即用一个较为廉价和可行的方案同时增加视频切换器输入和输出的数量，并且依然是无阻塞的切换方式，这样为现代化的大型视频处理系统提供了方便之路。
本发明的优点还在于可以利用传输线路中空余的带宽。由于采用了数字化的视频切换技术，因此视频切换对于系统而言其内容是可控的，这样对于一条视频线路中没有完全利用的带宽部分，系统是可用的。系统可以使用这些带宽进行其他的用途，如数据通信或语音传递，以及作为系统维护与安全通道，这对于大型综合性的处理系统具有重要的应用价值。
图1表示了全模拟化的视频传输与视频切换的工作方式。
图2表示了数字化的视频传输与模拟化的视频切换的工作方式。
图3表示了全数字化的视频传输与视频切换的工作方式。
图4表示了本发明提供附加业务的方法。
下面结合附图，进一步说明本发明的特点。
首先在m个视频采集点将采集到的模拟视频信号经过视频编码后转为m路数字信号，再通过数字通讯网络传输至视频处理中心，经过视频解码、切换等处理输出n路(m＞n)到视频显示设备。当m路数字视频信号经过数字通讯网络传输到视频处理中心后，在向视频显示设备输出n路模拟视频信号之前，按照如下步骤进行通过数字视频切换器对数字视频信号进行切换；将切换后的数字视频信号通过视频解码器进行视频解码，向视频显示设备输出模拟视频信号，该视频解码器采用的解码方式与视频采集点视频编码器采用的视频编码方式一致。
通过数字视频切换器对数字视频信号进行切换的过程中，将m路数字视频信号经过数字视频切换器切换成n路(m＞n)数字视频信号。本发明所述之数字视频切换方式可以为数字时分切换或数字空分切换或二者之结合。当视频切换采用数字时分切换时，可以利用视频传输线路中的空余带宽作为通讯透明通道，传输语音或数据，也可以作为系统维护与安全通道。
本发明首先在多个视频采集点视频采集后进行视频编码，这样做的目的是为了对视频信号的冗余部分进行压缩，从而使视频的传输带宽大大降低，这样可以利用一些较为经济的传输手段进行视频传输。视频编码的方法可以是多种多样的，例如ITU(国际电信同盟)-T H.320框架建议中规定的图像编码方法，ITU-T H.323框架建议中规定的图像编码方法，ITU-T H.324框架建议中规定的图象编码方法以及MPEG(运动图像专家组)-1、MPEG-2、MPEG-4中规定的图象编码方法等。选择的原则根据用户的需要以及应用的场合或其他因素而定。
视频传输的手段也可以是多种多样的，例如可以采用E1线路、DDN(数字数据服务)线路、PSTN(公用电话交换网)网中的专用/拨号MODEM(调制解调器)线路、PSPDN(公用分组交换网)网中的线路、ATM(异步传输模式)网、局域网线路、ISDN(综合业务服务网)线路等进行视频的传输。选择的原则根据图像的实际带宽以及当地电信网络的资源状况等因素而定。
当多个视频采集点的数字视频信号传输到视频处理中心后，首先对这些信号进行接口的匹配与变换，该接口匹配的目的是把电信网中的视频信号取出，去掉线路编码信号，变为一种容易利用的数字信号如NRZ(反向不归零制)码信号。此时多个视频信号已变为一种其他的信号，即视频信号已经由原先的多路(一般为二路)变为一路。此时多个数字视频信号实施切换操作，由于要切换的信号数目已经大大下降(至少一倍以上)，并且所有信号均为数字信号，故可以采用数字切换技术，使切换的实际信号数目大大提高。数字切换的方法也是多种多样的，可以是数字空分切换，也可以是数字时分切换，还可以是二者的组合。由于数字切换技术(类似于数字交换技术和数字交叉技术)的发展远远领先于模拟切换技术(类似于模拟空分交换技术)，且造价比后者小的多，因此从容量、价格、可靠性而言，数字切换技术比模拟切换技术均有较大的优势。
设视频切换的输入信号数目与输出信号数目分别为m和k，则k路输出信号可分作两部分，分别作为两种用途。第一种用于输出到视频解码单元，设其数目为n。此方案可节约(m-n)个解码单元。值得注意的是这里的视频解码单元采用的解码方式一定要与被监视点的视频编码方式相同。例如两端分别采用ITU-T H.320框架建议中规定的编解码方法。视频切换后的信号也可用于第二种用途，这些信号的数目为(k-n)路，可以用于远距离传输的输入信号。这种用法在视频信号的多级组网应用中或者需要图像信号输送到多个距离较远的监视点的情况下特别适用。首先减少了(k-n)个视频编码单元，其次，视频信号是无损伤的。这也是本发明的一大优点。
当数字视频切换中如果采用数字时分切换技术时，本发明还可以提供额外的附加业务。由于数字视频信号在传输中不一定占用传输线路的所有带宽，即传输线路中可能存在有空闲部分，而在数字时分切换时，视频信号及其线路对系统而言是可控的。因此，系统可以把视频传输线路中的空余线路利用起来，提供更加多元化的功能，如可以用来提供数据通信的透明通道，可以用来传输语音或数据，也可以用来作为系统维护与安全通道等，从而大大丰富了整个系统的功能。
图1表示了全模拟化的视频传输与视频切换的工作方式。可以看出，对于m个视频采集点和n个视频显示设备，在这种工作方式下，需要m对通讯接口、m个视频编码单元和m个解码单元。如果要实施m个视频信号到n个视频显示设备的切换，要求模拟视频切换器的容量为2m入、2n出，这里假设所有的视频信号均为两端信号。
图2表示了数字化的视频传输与模拟化的视频切换的工作方式。可以看出，对于m个视频采集点和n个视频显示设备，在这种工作方式下，需要m对通讯接口、m个视频编码单元和m个视频解码单元。如果要实施m个视频信号到n个视频显示设备的切换，要求模拟视频切换器的容量为2m入、2n出，这里假设所有的视频信号均为两端信号。
图3表示了全数字化的视频传输与视频切换的工作方式。可以看出，对于m个视频采集点和n个视频显示设备，在这种工作方式下，需要m对通讯接口，m个视频编码单元和n个解码单元。如果要实施m个视频信号到n个视频显示设备的切换，要求数字视频切换器的容量为m入n出，这里无论视频信号是几端信号。
因此可以看到，本发明比之于全模拟的工作方式，数字传输设备的造价远低于模拟传输设备，数字切换设备的造价远低于模拟切换设备，而且如要实现大容量也容易得多。本发明比之于数字传输模拟切换的工作方式节省了(m-n)个解码单元，且用数字视频切换单元代替了模拟视频切换，降低了造价，且容易实现大容量，如m取64，n取32。
图3中的虚框表示通常情况下这n个单元可以存在于一个设备中，可见本发明的集成度是相当高的。
图4表示了采用数字化视频切换另外的优势。首先是辅助业务功能，此时系统可以利用数字视频信号线路中的空余带宽进行额外的附加业务，这些业务可以是透明数据通道、语音或者系统自身的配置、管理及维护信号及其他。数字化视频切换技术还能提供数字视频的中继功能，在此项应用中，数字视频信号的终点可以是领导、保安员或者其他视频处理中心等，这种方式的特点是无需视频编码单元和视频信号无损耗。
权利要求
1.全数字化的视频通讯与视频切换方法，首先在m个视频采集点将采集到的模拟视频信号经过视频编码后转为m路数字信号，再通过数字通讯网络传输至视频处理中心，经过视频解码、切换等处理输出n路(m＞n)到视频显示设备，其特征是当m路数字视频信号经过数字通讯网络传输到视频处理中心后，在向视频显示设备输出n路模拟视频信号之前，按照如下步骤进行(1)通过数字视频切换器对数字视频信号进行切换；(2)将切换后的数字视频信号通过视频解码器进行视频解码，向视频显示设备输出模拟视频信号，该视频解码器采用的解码方式与视频采集点视频编码器采用的视频编码方式一致。
2.根据权利要求1所述的全数字化的视频通讯与视频切换方法，其特征是通过数字视频切换器对数字视频信号进行切换的过程中，将m路数字视频信号经过数字视频切换器切换成n路(m＞n)数字视频信号。
3.根据权利要求1所述的全数字化的视频通讯与视频切换方法，其特征是所述数字视频切换方式可以为数字时分切换或数字空分切换或二者之结合。
4.根据权利要求1所述的全数字化的视频通讯与视频切换方法，其特征是当视频切换采用数字时分切换时，可以利用视频传输线路中的空余带宽作为通讯透明通道，传输语音或数据。
5.根据权利要求1所述的全数字化的视频通讯与视频切换方法，其特征是当视频切换采用数字时分切换时，可以利用视频传输线路中的空余带宽作为系统维护与安全通道。
全文摘要
一种全数字化的视频通讯与视频切换方法,当数字视频信号经过数字通讯网络传输到视频处理中心后,先通过数字视频切换器对信号进行切换,再将切换后的数字信号通过视频解码器进行视频解码,向视频显示设备输出模拟视频信号,该视频解码器采用的解码方式与视频采集点视频编码器采用的编码方式一致。本发明降低了系统的造价,大大提高了视频切换的容量,尤其适合于大型的视频监控系统。本发明还可以利用传输线路中空余的带宽。
文档编号H04N7/24GK1249626SQ9811336
公开日2000年4月5日 申请日期1998年9月25日 优先权日1998年9月25日
发明者李奉君 申请人:深圳市中兴通讯股份有限公司