專(zhuān)利名稱(chēng)：數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)(CCTV)，更具體地說(shuō)，是一種數(shù)字化、 高清化的民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)(HDCCTV)。
背景技術(shù)：
民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)(CCTV)采用復(fù)合視頻傳輸格式，75歐姆BNC連接 器和75歐姆同軸電纜，系統(tǒng)宜由攝像、傳輸、顯示及控制等四個(gè)主耍部分組成。 當(dāng)需要記錄監(jiān)視目標(biāo)的圖像時(shí)，應(yīng)設(shè)置錄像裝置。在監(jiān)視目標(biāo)的同時(shí)，當(dāng)需要 監(jiān)聽(tīng)聲音時(shí)，可配置聲音傳輸、監(jiān)聽(tīng)和記錄系統(tǒng)。民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)能實(shí) 時(shí)、形象、真實(shí)地反映被監(jiān)控對(duì)象，廣泛應(yīng)用于各種安全防范工程。
傳統(tǒng)的模擬監(jiān)視系統(tǒng)清晰度不高，遠(yuǎn)不能達(dá)到高清的標(biāo)準(zhǔn)，隨著技術(shù)的發(fā) 展，各種新方案，新技術(shù)也陸續(xù)推出，但到目前為止，民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng) (CCTV)還沒(méi)有數(shù)字化、高清化的系統(tǒng)方案推出。
從目前技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，主要是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的CCTV系統(tǒng)，這是市場(chǎng)的 主流方向。網(wǎng)絡(luò)化是基于圖像壓縮和TCP/IP協(xié)議，并采用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn) 數(shù)字化的監(jiān)視電視系統(tǒng)。
網(wǎng)絡(luò)化的CCTV有很多優(yōu)勢(shì)，例如點(diǎn)對(duì)面的監(jiān)視方式，后端可査看任意前端； 應(yīng)用空間很廣，目前TCP/IP網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)遍及全球各地；基于圖像壓縮的傳輸方式， 壓縮后的視頻碼流比較小，方便傳輸；可以實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)以上像素，高清監(jiān)視；最 重要的還有傳輸距離遠(yuǎn)，幾乎無(wú)傳輸距離的限制，且布線(xiàn)簡(jiǎn)單。但是，網(wǎng)絡(luò)化 的CCTV，目前還有幾個(gè)問(wèn)題未能解決網(wǎng)絡(luò)帶寬太窄，IP地址資源不夠；TCP/IP 協(xié)議規(guī)定碼流打包傳輸，視頻需要緩沖，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖像；視頻經(jīng)過(guò)壓縮， 造成圖像質(zhì)量降低；沒(méi)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可依。對(duì)于高清接口，目前符合高清標(biāo)準(zhǔn)的接口有很多，例如HDMI接口。 HDMI接 口如果應(yīng)用于安防領(lǐng)域，存在三個(gè)問(wèn)題， 一個(gè)是傳輸距離比較短，只有幾米至 十兒米的傳輸距離；第二個(gè)是采用專(zhuān)用接口，不能與現(xiàn)有的模擬監(jiān)控系統(tǒng)75歐 姆BNC連接器相兼容，第三，HDMI最高數(shù)據(jù)傳輸速度為5Gbps，即使使用光纖， 在不壓縮的情況下，也無(wú)法傳輸。因此，HDMI只適用于傳輸距離非常短的應(yīng)用， 不適用于需要傳輸幾十米，幾百米乃至幾十公里的CCTV系統(tǒng)。
在實(shí)際應(yīng)用中，人們希望有一種方案簡(jiǎn)單易行，能夠在一些小規(guī)模，小局 域?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化、高清化的民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)。
數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)(HDCCTV)，是擁有HDTV視頻質(zhì)量的高清 視頻監(jiān)控，是指清晰度達(dá)到高清標(biāo)準(zhǔn)，即指清晰度達(dá)到720P或者1080I&P，同 時(shí)傳輸數(shù)字信號(hào)，高清化，數(shù)字化的視頻監(jiān)視系統(tǒng)。
SDI廣泛應(yīng)用于廣播電視領(lǐng)域，采用75歐姆BNC連接器和75歐姆同軸電纜， 和現(xiàn)有模擬CCTV系統(tǒng)一致，如果用在安防監(jiān)控系統(tǒng)，則可以互相兼容。同時(shí)， SDI采用同軸電纜，可以傳輸100米的距離，傳輸距離相對(duì)較遠(yuǎn)，完全可以滿(mǎn)足 在一些小型系統(tǒng)上的應(yīng)用。
SD—SDI接口，按照SMPTE 259M定義的標(biāo)準(zhǔn)清晰度格式，由國(guó)際電信聯(lián)盟 (ITU)所制訂，是目前廣播電視放送的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。作為標(biāo)準(zhǔn)廣播電視放送用的SD 一SDI接口，有如下指標(biāo)組成成分亮度(Y)、色差(Cb及Cr);取樣頻率 13. 5MHz(Y)和6. 7通z(Cb， Cr);取樣方法Y:Cb:Cr=4:2:2;位數(shù)標(biāo)準(zhǔn)8bit、
擴(kuò)充10bit;清晰度480P;演播室使用的標(biāo)準(zhǔn)清晰度SD_SDI接口標(biāo)準(zhǔn)碼率
270Mbit/S。
HD-SDI接口，按照SMPTE 259M定義的高清晰度格式，由ARIB規(guī)范，是高 清廣播電視放送的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。作為高清廣播電視放送用的HD-SDI接口，有如下 指標(biāo)組成成分亮度(Y)、色差(Pb及Pr);取樣頻率74.25MHz (Y)及 37. 125腿z(Pb，Pr);取樣方式Y(jié):Cb:Cr=4:2:2;位數(shù)8bit及l(fā)Obit (S 002B 規(guī)范)；清晰度720P、誦P&i。 HD-SDI能夠傳輸?shù)淖罡叽a率是1485 Mbps。
采用HD-SDI接口格式，包括向下兼容SD-SDI，作為數(shù)字化，高清化的民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)，有以下優(yōu)勢(shì)
1、 SDI有符合廣播行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)；
2、 SDI采用的75歐姆BNC連接器和75歐姆同軸電纜與現(xiàn)有模擬系統(tǒng)一致， 工程上可以兼容原有模擬CCTV;
3、 采用同軸電纜，傳輸距離可以達(dá)到100米，完全滿(mǎn)足一般小規(guī)模系統(tǒng)的 要求；
4、 HDCCTV升級(jí)可減少已投入的成本；
5、 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)監(jiān)控，無(wú)打包遺失，無(wú)壓縮延遲；
6、 對(duì)于現(xiàn)有的CCTV系統(tǒng)"即插即用"即可實(shí)現(xiàn)高清視頻監(jiān)視的升級(jí)；
7、 實(shí)現(xiàn)完全數(shù)字化，高清化閉路監(jiān)視。
按照民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)(CCTV)宜由攝像、傳輸、顯示及控制等四個(gè) 主要部分組成，需要時(shí)，還應(yīng)設(shè)置錄像設(shè)備、音頻傳輸、監(jiān)聽(tīng)、記錄設(shè)備的要 求，如果采用SDI信號(hào)格式，實(shí)現(xiàn)HDCCTV，現(xiàn)有設(shè)備不能滿(mǎn)足應(yīng)用的需要，存 在以下問(wèn)題
A、 CCTV采用的安防監(jiān)控用攝像機(jī)、矩陣、監(jiān)視器均不帶SDI接口，更加沒(méi) 有高清晰度的HD-SDI接口；
B、 對(duì)傳輸距離超過(guò)100米，要求攝像機(jī)本身帶有光傳輸，才能實(shí)現(xiàn)圖像傳 輸?shù)囊螅?br> C、 現(xiàn)有具備SDI接口的廣播級(jí)設(shè)備價(jià)格昂貴，完全不適用于民用閉路監(jiān)視 電視系統(tǒng)。
另外，SDI專(zhuān)用的ASIC接口芯片價(jià)格昂貴，且每顆都只支持1路SDI編解 碼，功能相對(duì)簡(jiǎn)單，不適用于民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距 離傳輸?shù)臄?shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視 系統(tǒng)，其包括數(shù)字高清攝像設(shè)備、數(shù)字高清傳輸設(shè)備及數(shù)字高清顯示設(shè)備；所述數(shù)字高清攝像設(shè)備包括攝像設(shè)備及將攝像設(shè)備的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為SDI 信號(hào)并發(fā)送至數(shù)字高清傳輸設(shè)備的第一數(shù)字高清發(fā)送模塊；
所述數(shù)字高清顯示設(shè)備包括接收數(shù)字高清傳輸設(shè)備的SDI信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換
為數(shù)字信號(hào)的第一數(shù)字高清接收模塊及接收數(shù)字高清接收模塊數(shù)字信號(hào)的顯示 設(shè)備。
除此之外，該系統(tǒng)還包括數(shù)字高清錄像設(shè)備，其包括錄像設(shè)備、第二數(shù)字
高清發(fā)送模塊及第二數(shù)字高清接收模塊；第二數(shù)字高清接收模塊將來(lái)自數(shù)字高 清攝像設(shè)備的SDI信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并發(fā)送給錄像設(shè)備；第二數(shù)字高清發(fā)送 模塊用于將來(lái)自錄像設(shè)備的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為SDI信號(hào)并通過(guò)數(shù)字高清顯示設(shè)各
發(fā)送至數(shù)字高清顯示設(shè)備。
具體地，第一、第二數(shù)字高清發(fā)送模塊包括FPGA模塊及與FPGA模塊連接 的SDI模塊，F(xiàn)PGA模塊用于接收數(shù)字信號(hào)并將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為SDI信號(hào)；SDI 模塊用于驅(qū)動(dòng)SDI信號(hào)并發(fā)送至BNC輸出端口 ， BNC輸出端口與數(shù)字高清傳輸設(shè) 備傳輸信號(hào)；
第一、第二數(shù)字高清接收模塊也包括FPGA模塊及與FPGA模塊連接的SDI 模塊，F(xiàn)PGA模塊用于接收SDI信號(hào)并將SDI信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；SDI模塊用 于接收BNC輸入端口的SDI信號(hào)并驅(qū)動(dòng)發(fā)送至FPGA模塊，數(shù)字高清傳輸設(shè)備與 BNC輸入端口傳輸信號(hào)；
所述數(shù)字高清傳輸設(shè)備包括同軸電纜。
為了使得系統(tǒng)控制前后端協(xié)調(diào)可控，并具備監(jiān)聽(tīng)、對(duì)講功能，所述FPGA模 塊還連接雙向通訊數(shù)據(jù)傳輸模塊及雙向音頻傳輸模塊；
雙向通訊數(shù)據(jù)傳輸模塊用于傳輸攝像設(shè)備、顯示設(shè)備及錄像設(shè)備的控制信
號(hào)
雙向音頻傳輸模塊用于對(duì)前端監(jiān)控場(chǎng)所的監(jiān)聽(tīng)或?qū)χv，F(xiàn)PGA模塊與雙向音 頻傳輸模塊互傳輸音頻信兮，F(xiàn)PGA模塊將音頻信兮嵌入SDI信號(hào)中，并發(fā)送至 SDI模塊或光收發(fā)模塊。
為使得傳輸距離更遠(yuǎn)，所述FPGA模塊還連接有光收發(fā)模塊，用于將SDI信輸設(shè)備互傳信號(hào)；所述數(shù)字高清傳 輸設(shè)備還包括光纖。
為滿(mǎn)足光纖傳輸?shù)乃Ｇ?，所述第一、第二?shù)字高清發(fā)送模塊通過(guò)第一同軸 電纜、數(shù)字高清光端機(jī)的發(fā)送機(jī)、光纖線(xiàn)路、數(shù)字高清光端機(jī)的接收機(jī)、第二 同軸電纜與第一、第二數(shù)字高清接收模塊通信。
具體地，所述數(shù)字高清光端機(jī)的發(fā)送機(jī)包括傳輸SDI信號(hào)的BNC輸入接口 、 將SDI信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的光收發(fā)器及發(fā)送光信號(hào)的光纖輸出接口，所述數(shù)字 高清光端機(jī)的接收機(jī)包括接收光信號(hào)的光纖輸入接口、將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為SDI信 號(hào)的光收發(fā)器及傳輸SDI信號(hào)的BNC輸出接口 。
所述錄像設(shè)備包括視頻壓縮芯片及硬盤(pán)，SDI信號(hào)經(jīng)第二數(shù)字高清接收模塊 發(fā)送至視頻壓縮芯片，并存儲(chǔ)在硬盤(pán)屮，同時(shí)視頻壓縮芯片能從硬盤(pán)屮讀取數(shù) 據(jù)，經(jīng)第二數(shù)字高清發(fā)送模塊輸出SDI信號(hào)，且該硬盤(pán)采用Raid磁盤(pán)陣列。
所述數(shù)字高清攝像設(shè)備、數(shù)字高清傳輸設(shè)備及數(shù)字高清顯示設(shè)備還均連接 有控制設(shè)備，該控制設(shè)備為遙控器、控制鍵盤(pán)、PC電腦中的一種或多種組合。
所述攝像設(shè)備包括CCD或CMOS圖像傳感器，圖像傳感器光電轉(zhuǎn)換后輸出數(shù) 字信號(hào)至第一數(shù)字高清發(fā)送模塊；
所述顯示設(shè)備包括視頻輸入電路、視頻處理電路及視頻顯示電路，第一數(shù) 字高清接收模塊將接收到的SDI信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并發(fā)送至視頻輸入電路， 數(shù)字信號(hào)經(jīng)視頻處理電路處理轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)VDS信號(hào)，驅(qū)動(dòng)視頻顯示電路。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果
1 、本發(fā)明的各個(gè)模塊集成在同一 PCB主板上，不同模塊通過(guò)采用不同的FPGA 程序，板上只貼裝相應(yīng)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于應(yīng)用。
2、 特別地，F(xiàn)PGA模塊通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能，硬件成本很少。
3、 有雙向音頻傳輸和雙向通訊數(shù)據(jù)傳輸功能，滿(mǎn)足CCTV應(yīng)用的需要。
4、 采用HD-SDI并向下兼容SD-SDI，有符合廣播行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)；
5、 SDI采用的75歐姆BNC連接器和75歐姆同軸電纜兼容模擬CCTV系統(tǒng)。
6、 采用同軸電纜，傳輸距離可以達(dá)到100米，完全滿(mǎn)足一般小規(guī)模系統(tǒng)的要求；
7、 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)監(jiān)控，無(wú)打包遺失，無(wú)壓縮延遲；
8、 實(shí)現(xiàn)完全數(shù)字化，高清化閉路監(jiān)視。


圖l是現(xiàn)有模擬CCTV系統(tǒng)的示意圖2是數(shù)字高清HDCCTV系統(tǒng)的示意圖3是數(shù)字高清發(fā)送模塊結(jié)構(gòu)圖4是數(shù)字高清接收模塊結(jié)構(gòu)圖5是攝像設(shè)備升級(jí)為數(shù)字高清攝像設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖6是顯示設(shè)備升級(jí)為數(shù)字高清顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖7直接采用光纖傳輸示意圖8是數(shù)字高清光端機(jī)發(fā)送機(jī)結(jié)構(gòu)圖9是數(shù)字高清光端機(jī)接收機(jī)結(jié)構(gòu)圖IO是采用光端機(jī)的HDCCTV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖11是數(shù)字高清硬盤(pán)錄像機(jī)結(jié)構(gòu)圖； 圖12是帶錄像機(jī)的HDCCTV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖13為HDCCTV最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖14為本發(fā)明數(shù)字高清發(fā)送/接收一體板結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
如圖1所示，是現(xiàn)有模擬CCTV系統(tǒng)的示意圖。包括有攝像設(shè)備，攝像設(shè)備 輸出復(fù)合視頻信號(hào)，采用BNC連接器，同軸電纜傳輸方式，還包括后端顯示設(shè) 備，顯示設(shè)備同樣采用BNC連接器，輸入復(fù)合視頻信號(hào)。系統(tǒng)有控制設(shè)備，用 于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置、調(diào)整、控制。
本發(fā)明提供了一種數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)HDCCTV，如圖2至圖4 所示，其包括數(shù)字高清攝像設(shè)備、數(shù)字高清傳輸設(shè)備及數(shù)字高清顯示設(shè)備；
所述數(shù)字高清攝像設(shè)備包括攝像設(shè)備及將攝像設(shè)備的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為SDI信號(hào)并發(fā)送至數(shù)字高清傳輸設(shè)備的第一數(shù)字高清發(fā)送模塊；
所述數(shù)字高清顯示設(shè)備包括接收數(shù)字高清傳輸設(shè)備的SDI信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號(hào)的第一數(shù)字高清接收模塊及接收數(shù)字高清接收模塊數(shù)字信號(hào)的顯示 設(shè)備。所述SDI信號(hào)是高清HDSDI，并向下兼容標(biāo)清SDSDI。
具體地，第一、第二數(shù)字高清發(fā)送模塊包括FPGA模塊及與FPGA模塊連接 的SDI模塊，F(xiàn)PGA模塊用于接收數(shù)字信號(hào)并將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為SDI信號(hào)；SDI 模塊用于驅(qū)動(dòng)SDI信號(hào)并發(fā)送至BNC輸出端口 ， BNC輸出端口與數(shù)字高清傳輸設(shè) 備傳輸信號(hào)；
第一、第二數(shù)字高清接收模塊也包括FPGA模塊及與FPGA模塊連接的SDI 模塊，F(xiàn)PGA模塊用于接收SDI信號(hào)并將SDI信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；SDI模塊用 于接收BNC輸入端口的SDI信號(hào)并驅(qū)動(dòng)發(fā)送至FPGA模塊，數(shù)字高清傳輸設(shè)備與 BNC輸入端口傳輸信號(hào)；
所述數(shù)字高清傳輸設(shè)備包括同軸電纜。
數(shù)字高清攝像設(shè)備輸出HD-SDI信號(hào)，采用BNC連接器，同軸電纜傳輸方式。 數(shù)字高清顯示設(shè)備輸入HD-SDI信號(hào)，同樣采用BNC連接器。兩個(gè)設(shè)備同樣有控 制設(shè)備，用于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置、調(diào)整、控制。
由此可知，采用HD-SDI信號(hào)的數(shù)字高清HDCCTV系統(tǒng)與模擬CCTV互相兼容， 可采取對(duì)模擬CCTV升級(jí)從而達(dá)到高清效果，系統(tǒng)只需要更換攝像設(shè)備和顯示設(shè) 備則可。
進(jìn)一步地，為使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊化，具備可行性和節(jié) 省成本，我們?cè)O(shè)計(jì)了數(shù)字高清發(fā)送模塊和數(shù)字高清接收模塊。通過(guò)對(duì)原有的高 清攝像機(jī)和高清監(jiān)視器進(jìn)行升級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)的 目的。
進(jìn)一步地，在數(shù)字高清發(fā)送模塊和數(shù)字高清接收模塊上，為使得系統(tǒng)在必 要時(shí)，具備監(jiān)聽(tīng)、對(duì)講功能，設(shè)計(jì)了音頻模塊；為使得系統(tǒng)控制前后端協(xié)調(diào)可 控，還設(shè)置了雙向通訊數(shù)據(jù)傳輸模塊。
FPGA可以選用型號(hào)為L(zhǎng)EF2M20SE的芯片，也可以選用其它FPGA。 SDI模塊線(xiàn)纜驅(qū)動(dòng)可以選用型號(hào)為L(zhǎng)MH0002的芯片。雙向音頻模塊由微音器和音頻DAC 芯片、音頻ADC芯片以及相應(yīng)電路構(gòu)成。音頻DAC可以選用型號(hào)為CS4334的芯 片。數(shù)字化的音頻信號(hào)連接FPGA模塊，并嵌入到SDI信號(hào)中，和SDI信號(hào)一同 輸出。音頻DAC模塊可以采用型號(hào)為CS4334的芯片，將接收到的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換 為模擬輸出。為使得傳輸距離更遠(yuǎn)，還設(shè)置了光收發(fā)模塊，并連接FPGA，可以 采用規(guī)格為雙向，速率2.5G， SFP或1x9封裝的器件。FPGA處理后的SDI信號(hào) 經(jīng)光收發(fā)模塊連接光纖輸出。來(lái)自后端的通訊信號(hào)，連接由FPGA編程實(shí)現(xiàn)的數(shù) 據(jù)接收模塊。FPGA從通訊數(shù)據(jù)中分離提取控制通訊數(shù)據(jù)，并輸出。通訊數(shù)據(jù)可 以采用MAX232或MAX485芯片，用于對(duì)云臺(tái)，球機(jī)的控制。
如圖4所示，是數(shù)字高清接收模塊結(jié)構(gòu)圖。數(shù)字高清接收模塊采用與數(shù)字 高清發(fā)送模塊一樣的器件，信號(hào)流相反。
如圖5所示，是攝像設(shè)備升級(jí)為數(shù)字高清攝像設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。攝像設(shè)備包 括圖像傳感器、視頻處理電路、視頻輸出電路。圖像傳感器光電轉(zhuǎn)換后輸出數(shù) 字信號(hào)， 一般為656信號(hào)，經(jīng)過(guò)視頻處理，轉(zhuǎn)換為復(fù)合視頻信號(hào)輸出，因此即 使攝像設(shè)備選用高清的圖像傳感器，由于視頻處理格式為模擬復(fù)合視頻，清晰 度必然會(huì)大大降低至復(fù)合視頻規(guī)格。本發(fā)明攝像設(shè)備，在圖像傳感器光電轉(zhuǎn)換 后，接入本發(fā)明數(shù)字高清發(fā)送模塊，將攝像設(shè)備數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為HD-SDI信號(hào)發(fā) 出。本發(fā)明攝像設(shè)備圖像傳感器，包括CCD和CMOS，應(yīng)選用百萬(wàn)像素以上的高 清圖像傳感器。
如圖6所示，是顯示設(shè)備升級(jí)為數(shù)字高清顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。所述顯示設(shè) 備是監(jiān)視器或由監(jiān)視器組成的監(jiān)視墻。顯示設(shè)備包括視頻輸入電路，視頻處理 電路，視頻顯示電路。視頻輸入電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并經(jīng)視頻處理后轉(zhuǎn)換為 LVDS信號(hào)，驅(qū)動(dòng)液晶屏顯示。本發(fā)明顯示設(shè)備，在通過(guò)數(shù)字高清接收模塊，將 接收到的數(shù)字高清信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)， 一般為656信號(hào)，接入顯示設(shè)備的視 頻處理模塊，轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)VDS信號(hào)后驅(qū)動(dòng)液晶屏顯示。本發(fā)明顯示設(shè)備應(yīng)選擇高清 液晶顯示屏和高清視頻處理芯片。
如圖3、圖4所示，在數(shù)字高清發(fā)送模塊和數(shù)字高清接收模塊上，均設(shè)置了光收發(fā)模塊，可直接采用光纖傳輸。如圖7所示。
由于光收發(fā)模塊價(jià)格較高，而本發(fā)明數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)
HDCCTV,由于HD-SDI采用同軸電纜有100的傳輸距離，基本滿(mǎn)足一般民用閉路 監(jiān)視需要，為節(jié)省成本，本發(fā)明數(shù)字高清發(fā)送模塊和數(shù)字高清接收模塊一般不 貼裝光收發(fā)模塊。
基于此，本發(fā)明還包括一種數(shù)字高清光端機(jī)，滿(mǎn)足部分需要光纖傳輸?shù)囊?求。本發(fā)明數(shù)字高清光端機(jī)包括發(fā)送機(jī)和接收機(jī)，分別由數(shù)字高清發(fā)送模塊和 數(shù)字高清接收模塊通過(guò)更換程序?qū)崿F(xiàn)。
如圖8所示，在數(shù)字高清發(fā)送模塊上，去除了 SDI輸出部分，通過(guò)修改FPGA 程序變更輸入信號(hào)為HD-SDI信號(hào)格式，同時(shí)配合機(jī)殼，形成數(shù)字高清光端機(jī)的 發(fā)送機(jī)。
如圖9所示，在數(shù)字高清接收模塊上，去除了 SDI輸入部分，通過(guò)修改FPGA 程序變更輸出信號(hào)為HD-SDI信號(hào)格式，同時(shí)配合機(jī)殼，形成數(shù)字高清光端機(jī)的 接收機(jī)。
如圖IO所示，采用數(shù)字高清光端機(jī)的HDCCTV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 進(jìn)一步地，本發(fā)明還設(shè)置了數(shù)字高清錄像設(shè)備，其包括錄像設(shè)備、第二數(shù) 字高清發(fā)送模塊及第二數(shù)字高清接收模塊；第二數(shù)字高清接收模塊將來(lái)自數(shù)字 高清攝像設(shè)備的SDI信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并發(fā)送給錄像設(shè)備；第二數(shù)字高清發(fā) 送模塊用于將來(lái)自錄像設(shè)備的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為SDI信號(hào)并通過(guò)數(shù)字高清顯示設(shè) 備發(fā)送至數(shù)字高清顯示設(shè)備。
如圖11所示，傳統(tǒng)的錄像設(shè)備，輸入信號(hào)格式為復(fù)合視頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)模數(shù) 轉(zhuǎn)換后，由視頻壓縮芯片進(jìn)行壓縮，并存儲(chǔ)在硬盤(pán)中，同時(shí)視頻壓縮芯片乂可 以從硬盤(pán)屮讀取錄像數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后，輸出復(fù)合視頻信號(hào)。本發(fā)明數(shù)字高 清錄像設(shè)備，增加了第二數(shù)字高清接收模塊和第二數(shù)字高清發(fā)送模塊。HD-SDI 信號(hào)經(jīng)第二數(shù)字高清接收模塊連接視頻壓縮芯片，并存儲(chǔ)在硬盤(pán)中，同時(shí)視頻 壓縮芯片可從硬盤(pán)中讀取數(shù)據(jù)，經(jīng)第二數(shù)字高清發(fā)送模塊輸出HD-SDI信號(hào)。由 于HD-SDI視頻碼流非常大，所以本發(fā)明數(shù)字高清錄像設(shè)備，需采用Raid磁盤(pán)陣列。
如圖12所示，是增加了數(shù)字高清錄像設(shè)備的HDCCTV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。由圖可 見(jiàn)，系統(tǒng)從前端數(shù)字高清攝像設(shè)備開(kāi)始，傳輸HD-SDI信號(hào)，經(jīng)數(shù)字高清錄像設(shè) 備，最終在數(shù)字高清顯示設(shè)備上重現(xiàn)。系統(tǒng)包括控制設(shè)備，如遙控器、鍵盤(pán)。
在很多情況下，民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)還需要監(jiān)聽(tīng)，還涉及到數(shù)字高清攝 像設(shè)備、數(shù)字高清傳輸設(shè)備及數(shù)字高清顯示設(shè)備，即前中后端的設(shè)備還均連接 有控制設(shè)備，該控制設(shè)備為遙控器、控制鍵盤(pán)、PC電腦中的一種或多種組合。
如圖13所示，為HDCCTV最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，包括數(shù)字高清攝像設(shè)備、數(shù)字 高清錄像設(shè)備、數(shù)字高清顯示設(shè)備和控制設(shè)備，傳輸HD-SDI信號(hào)，還包括前端 的微音器，對(duì)講機(jī)，攝像設(shè)備還包括帶五臺(tái)或是球機(jī)。后端還包括對(duì)講機(jī)，揚(yáng) 聲器等。
如圖14所示，為本發(fā)明數(shù)字高清發(fā)送/接收一體板結(jié)構(gòu)圖。 本發(fā)明是一種數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，所有設(shè)備均因 使用所需，而會(huì)有所選擇，在很多情況下，系統(tǒng)前端可能包括多臺(tái)攝像設(shè)備， 甚至幾十，上百，甚至更多的攝像設(shè)備，同時(shí)，也可能包括更多的錄像設(shè)備， 顯示設(shè)備。本發(fā)明的各個(gè)模塊集成在同一 PCB主板匕不同模塊通過(guò)采用不同 的FPGA程序，板上只貼裝相應(yīng)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于應(yīng)用。
權(quán)利要求
1、一種數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)，其特征在于包括數(shù)字高清攝像設(shè)備、數(shù)字高清傳輸設(shè)備及數(shù)字高清顯示設(shè)備；所述數(shù)字高清攝像設(shè)備包括攝像設(shè)備及將攝像設(shè)備的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為SDI信號(hào)并發(fā)送至數(shù)字高清傳輸設(shè)備的第一數(shù)字高清發(fā)送模塊；所述數(shù)字高清顯示設(shè)備包括接收數(shù)字高清傳輸設(shè)備的SDI信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的第一數(shù)字高清接收模塊及接收數(shù)字高清接收模塊數(shù)字信號(hào)的顯示設(shè)備。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)，其特征在于 還包括數(shù)字高清錄像設(shè)備，其包括錄像設(shè)備、第二數(shù)字高清發(fā)送模塊及第二數(shù) 字高清接收模塊；第二數(shù)字高清接收模塊將來(lái)自數(shù)字高清攝像設(shè)備的SDI信號(hào) 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并發(fā)送給錄像設(shè)備；第二數(shù)字高清發(fā)送模塊用于將來(lái)自錄像設(shè) 備的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為SDI信號(hào)并通過(guò)數(shù)字高清顯示設(shè)備發(fā)送至數(shù)字高清顯示設(shè) 備。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)，其特征在 于第一、第二數(shù)字高清發(fā)送模塊包括FPGA模塊及與FPGA模塊連接的SDI模 塊，F(xiàn)PGA模塊用于接收數(shù)字信號(hào)并將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為SDI信號(hào)；SDI模塊用于 驅(qū)動(dòng)SDI信號(hào)并發(fā)送至BNC輸出端口 ， BNC輸出端口與數(shù)字高清傳輸設(shè)備傳輸信 號(hào)；第一、第二數(shù)字高清接收模塊也包括FPGA模塊及與FPGA模塊連接的SDI 模塊，F(xiàn)PGA模塊用于接收SDI信號(hào)并將SDI信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；SDI模塊用 于接收BNC輸入端口的SDI信號(hào)并驅(qū)動(dòng)發(fā)送至FPGA模塊，數(shù)字高清傳輸設(shè)備與 BNC輸入端口傳輸信號(hào)；所 述數(shù)字高清傳輸設(shè)備包括同軸電纜。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)，其特征在于 所述FPGA模塊還連接雙向通訊數(shù)據(jù)傳輸模塊及雙向音頻傳輸模塊；雙向通訊數(shù)據(jù)傳輸模塊用于傳輸攝像設(shè)備、顯示設(shè)備及錄像設(shè)備的控制信號(hào)；雙向音頻傳輸模塊用于對(duì)前端監(jiān)控場(chǎng)所的監(jiān)聽(tīng)或?qū)χv，F(xiàn)PGA模塊與雙向音 頻傳輸模塊互傳輸音頻信號(hào)，F(xiàn)PGA模塊將音頻信號(hào)嵌入SDI信號(hào)中，并發(fā)送至 SDI模塊或光收發(fā)模塊。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)，其特征在于 所述FPGA模塊還連接有光收發(fā)模塊，用于將SDI信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，光收發(fā)模 塊與數(shù)字高清傳輸設(shè)備互傳信號(hào)；所述數(shù)字高清傳輸設(shè)備還包括光纖。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)，其特征在于 所述第一、第二數(shù)字高清發(fā)送模塊通過(guò)第一同軸電纜、數(shù)字高清光端機(jī)的發(fā)送 機(jī)、光纖線(xiàn)路、數(shù)字高清光端機(jī)的接收機(jī)、第二同軸電纜與第一、第二數(shù)字高 清接收模塊通信。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)，其特征在于 所述數(shù)字高清光端機(jī)的發(fā)送機(jī)包括傳輸SDI信號(hào)的BNC輸入接口、將SDI信號(hào) 轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的光收發(fā)器及發(fā)送光信號(hào)的光纖輸出接口，所述數(shù)字高清光端機(jī) 的接收機(jī)包括接收光信號(hào)的光纖輸入接口、將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為SDI信號(hào)的光收發(fā) 器及傳輸SDI信號(hào)的BNC輸出接口 。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)，其特征在于 所述錄像設(shè)備包括視頻壓縮芯片及硬盤(pán)，SDI信號(hào)經(jīng)第二數(shù)字高清接收模塊發(fā)送 至視頻壓縮芯片，并存儲(chǔ)在硬盤(pán)屮，同時(shí)視頻壓縮芯片能從硬盤(pán)中讀取數(shù)據(jù)， 經(jīng)第二數(shù)字高清發(fā)送模塊輸出SDI信號(hào)，且該硬盤(pán)采用Raid磁盤(pán)陣列。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)，其特征在于 所述數(shù)字高清攝像設(shè)備、數(shù)字高清傳輸設(shè)備及數(shù)字高清顯示設(shè)備還均連接有控 制設(shè)備，該控制設(shè)備為遙控器、控制鍵盤(pán)、PC電腦中的一種或多種組合。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)，其特征在于 所述攝像設(shè)備包括CCD或CMOS圖像傳感器，圖像傳感器光電轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字信號(hào)至第一數(shù)字高清發(fā)送模塊；所述顯示設(shè)備包括視頻輸入電路、視頻處理電路及視頻顯示電路，第一數(shù) 字高清接收模塊將接收到的SDI信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并發(fā)送至視頻輸入電路， 數(shù)字信號(hào)經(jīng)視頻處理電路處理轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)VDS信號(hào)，驅(qū)動(dòng)視頻顯示電路。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)，其包括數(shù)字高清攝像設(shè)備、數(shù)字高清傳輸設(shè)備及數(shù)字高清顯示設(shè)備；所述數(shù)字高清攝像設(shè)備包括攝像設(shè)備及將攝像設(shè)備的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為SDI信號(hào)并發(fā)送至數(shù)字高清傳輸設(shè)備的第一數(shù)字高清發(fā)送模塊；所述數(shù)字高清顯示設(shè)備包括接收數(shù)字高清傳輸設(shè)備的SDI信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的第一數(shù)字高清接收模塊及接收數(shù)字高清接收模塊數(shù)字信號(hào)的顯示設(shè)備。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。
文檔編號(hào)H04N7/18GK101621671SQ20091004174
公開(kāi)日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者盧小冰, 盧澤菁, 周粵生, 王一科, 肖仕昌, 東 陳 申請(qǐng)人:安防制造(中國(guó))有限公司;廣東響石數(shù)碼科技有限公司