一种超高清摄像机复合通信系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种超高清摄像机复合通信系统及方法，包括有图像采集模块，图像处理模块和通信模块，该通信模块接收由所述图像处理模块完成处理的图像数据，并以多种通信协议中的任意一种通信协议对外输出图像数据，同时通信模块向图像处理模块输入由外部监控终端发出的参数指令，使图像处理模块和图像采集模块按照参数指令完成工作。本发明提供了一种超高清摄像机通信复合式通信系统及方法，使系统集中了多种通信方式的优点，并且集成度高、安装方便。
【专利说明】一种超高清摄像机复合通信系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及摄像机通信领域，具体涉及针对超高清图像传输需求的千兆以太网、光线通信、EPONGithernet passive optical network,以太网无源光网络)等传输技术的实现以及应用。
【背景技术】
[0002]超高清视频监控在近年来得以迅速发展，主要是为了解决人们在正常监控过程中“细节”看不清的问题。超高清监控并不仅仅是摄像机要实现超高清，摄像机要实现超高清并非难事.摄像机只要采用百万高清的CMOS或CCD图像传感器就可以达到超高清标准，但摄像机的超高清并不代表系统的超高清，超高清由于视频信息量的倍增，必然要求视频编码、传输、存储、视频浏览、视频回放等环节都要全面支持超高清，对客户而言，超高清是一个整体的系统解决方案，只有在包含了前端、平台、存储、浏览、显示等各个环节时才有意义。
[0003]视频图像与带宽之间永远是相斥关系，超高清意味着高带宽，监控系统要实现超高清首先面临的则是传输能否接纳如此庞大的数据流，加强带宽建设是解决传输超高清和网络带宽问题的必然途径，毫无疑问光纤传输成为超高清视频监控的一个最主要的传输方式，包括光纤在内还有很多其他技术，如:千兆以太网、光线通信、ΕΡ0Ν等传输技术都在迅速发展，这些技术的快速发展为摄像机通信带来了一些迫切需要解决的问题。
[0004]目前的摄像机通信主要存在如下问题:
[0005]( 1)通信方式单一:现有超高清摄像机复合通信系统的通信方式单一，无法适应复杂多样的外部网络对不同通信协议的需求；
[0006](2)传输带宽低:现有超高清摄像机复合通信系统在图像数据传输和处理过程中，数据发送带宽低、处理速度慢，无法满足超高清视频图像的庞大数据量需求；
[0007](3)硬件复杂:在外部图像数据源和网络通信协议不确定情况下，造成硬件系统结构复杂，兼容性和维护性差。
[0008]因此，迫切需要找到一种能够进行海量图像数据传输的基于复合式通信方式的超高清超高清摄像机复合通信系统及方法。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是:提供一种超高清摄像机复合通信系统及方法，解决现有技术中的通信方式单一、数据传输带宽低、速度慢，硬件结构复杂，兼容性差等问题。
[0010]为了实现上述目的，本发明提供一种超高清摄像机复合通信系统，包括:控制模块、图像采集模块、图像处理模块及通信模块，其特征在于，
[0011]所述图像采集模块电连接于控制模块，用于采集外部视频数据，并将原始光信号转换成数字图像信号；
[0012]所述图像处理模块电连接于控制模块和图像采集模块，用于接收所述图像采集模块传输的所述数字图像信号，并完成图像压缩、解码，以及图像信号处理，输出图像数据；
[0013]所述通信模块电连接于控制模块和图像处理模块，用于接收由所述图像处理模块完成处理的所述图像数据，并以多种通信协议中的任意一种对外输出图像数据，同时所述通信模块向所述图像处理模块输入由外部监控终端发出的参数指令，使所述图像处理模块和所述图像采集模块按照所述参数指令完成工作。
[0014]上述超高清摄像机复合通信系统，其特征在于，所述通信模块进一步包括:
[0015]第一类通信模块，用于支持千兆以太网和千兆光网络，满足高清视频传输的需求；
[0016]第二类通信模块，用于支持ΕΡ0Ν网络，满足高清视频传输的需求；
[0017]第三类通信模块，用于支持百兆以太网和百兆光网络，满足普通视频传输的需求；
[0018]第四类通信模块，用于嵌入式光网络，支持全高清实时无损原始视频流和音视频编码压缩后的双码流同时传输。
[0019]上述超高清摄像机复合通信系统，其特征在于，所述通信模块采用所述四类通信模块复用通用接口的方式，通过不同类型图像信号复用，并且所述通信模块外接不同类型的硬件通信板卡，实现所述通信模块的复合式通信方式。
[0020]上述超高清摄像机复合通信系统，其特征在于，所述第一类通信模块通过百兆以太网接口或者光纤接口与外部监控终端进行通信。
[0021]上述超高清摄像机复合通信系统，其特征在于，所述第二类通信模块采用点到多节点、无源光纤传输，通过光纤接口与外部监控终端通信。
[0022]上述超高清摄像机复合通信系统，其特征在于，所述第三类通信模块通过百兆以太网或者百兆光纤网络接口与外部监控终端通信。
[0023]上述超高清摄像机复合通信系统，其特征在于，所述第四类通信模块通过嵌入式的光波分复用模块和一根单模单芯光纤将所述图像数据和所述监控指令调制到三种光波上传输，实现所述第四类通信模块和外部监控终端之间通信。
[0024]上述超高清摄像机复合通信系统，其特征在于，所述图像采集模块，还包括:
[0025]光学镜头，用于获取所述光信号；
[0026]光学传感器模块，用于接收所述光学镜头传送的所述光信号，并将所述光信号转换为所述数字图像信号，输出给所述图像处理模块。
[0027]上述超高清摄像机复合通信系统，所述图像处理模块，进一步包括:
[0028]传感器接口模块，用于对所述图像处理模块与所述光学传感器模块进行数据通信和管理控制；
[0029]图像信号处理模块，用于接收从所述光学传感器模块传输的数字图像信号，并对所述数字图像信号进行格式转换、色彩变换、时序调整和参数设置；
[0030]图像压缩和解码模块，用于所述图像信号的压缩和解码；
[0031]以太网传输模块，用于实现所述图像处理模块与所述通信模块之间的数据通信和管理控制。
[0032]上述超高清摄像机复合通信系统，所述图像信号处理模块，进一步包括:
[0033]图像格式转换模块:用于接收从所述光学传感器模块传输的所述数字图像信号，进行图像插值处理，恢复出每个像素点的RGB三种颜色，并输出RGB颜色数据；
[0034]色彩空间变换模块，用于接收从所述图像格式转换模块输入的所述RGB颜色数据，并将所述RGB颜色数据转换为YUV颜色空间数据；
[0035]时序调整模块，用于接收所述色彩空间变换模块输入的所述YUV颜色空间数据，并将所述YUV颜色空间的数据按照视频格式时序进行输出给所述通信模块；
[0036]参数设置模块，用于接收所述通信模块输入的所述外部监控指令，进行数据包封装后，转换成所述图像采集模块接收的数据包格式，传递给所述图像采集模块。
[0037]本发明还提出了一种超高清摄像机复合通信方法，所述超高清摄像机复合通信系统包括:图像采集模块，图像处理模块和通信模块，其特征在于，所述方法包括:
[0038]图像采集步骤，用于所述图像采集模块采集外部视频数据，并将原始光信号转换成数字图像信号；
[0039]图像处理步骤，用于所述图像处理模块接收所述数字图像信号，并完成图像压缩、解码，以及图像信号处理，并输出图像数据；
[0040]通信步骤，用于所述通信模块接收由所述图像处理模块完成处理的所述图像数据，并以多种通信协议中的任意一种协议对外输出图像数据，同时所述通信模块向所述图像处理模块输入由外部监控终端发出的参数指令，使所述图像处理模块和所述图像采集模块按照所述参数指令完成工作。
[0041]上述超高清摄像机复合通信方法，其特征在于，所述通信步骤进一步包括一图像数据输出步骤，根据所述摄像机系统外部不同的网络通信协议，在所述通信模块外接适配于所述通信协议的硬件通信板卡，所述通信模块会根据不同种类所述通信板卡对应的通信协议，自动选取通信方式，并与所述通信板卡进行自动协商，并且按照所述通信协议发送所述图像数据到外部监控终端。
[0042]上述超高清摄像机复合通信方法，其特征在于，所述图像处理步骤，进一步包括:
[0043]图像数据传输步骤，用于在所述图像处理模块与所述光学传感器模块之间进行数据通信和管理控制；
[0044]图像信号处理步骤，用于接收从所述光学传感器模块传输的数字图像信号，并对所述数字图像信号进行格式转换、色彩变换、时序调整和参数设置；
[0045]图像压缩和解码步骤，用于对所述数字图像信号进行压缩和解码；
[0046]以太网传输步骤，用于在所述图像处理模块与所述通信模块之间进行数据通信和管理控制。
[0047]上述超高清摄像机复合通信方法，其特征在于，所述图像信号处理步骤，进一步包括:
[0048]图像格式转换步骤:用于接收从所述光学传感器模块传输的所述数字图像信号，进行图像插值处理，恢复出每个像素点的RGB三种颜色，并输出RGB颜色数据；
[0049]色彩空间变换步骤，用于接收从所述图像格式转换模块输入的所述RGB颜色数据，并将RGB颜色数据转换为YUV颜色空间数据；
[0050]时序调整步骤，用于接收所述色彩空间变换模块输入的所述YUV颜色空间数据，并将YUV颜色空间的数据按照视频格式时序进行输出给所述通信模块；
[0051]参数设置步骤，用于接收所述通信模块输入的所述外部参数指令，进行数据包封装后，转换成所述图像采集模块接收的数据包格式，传递给所述图像采集模块。
[0052]采用本发明构建出的超高清摄像机复合通信系统，具有如下的优点:
[0053](1)通信系统易升级，易维护:与现有的网络监控摄像机相比，本摄像机可以实现多种方式的通信，在视频监控应用中可以方便的升级系统的通信网络，无需更换摄像机，既方便又节约成本。
[0054](2)集成度高，安装方便:本监控摄像机原理简单，功能模块划分清晰、各功能模块连接紧密，集成度高，方便实际工程安装。
[0055](3)它综合了 ΕΡ0Ν技术、以太网技术和光传输技术的优点:低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理等等，能够满足用户的不同需求。
[0056](4)采用复合式宽带通信方式，既可以满足低成本普通视频的传输，也可以满足超高清视频图像的传输，满足用户带宽的不同需求，方便用户系统的整体规划和系统升级。
【专利附图】
【附图说明】
[0057]图1为本发明的超高清摄像机复合通信系统结构图；
[0058]图2为本发明的图像处理模块的组成示意图；
[0059]图3为本发明的图像信号处理模块的组成示意图；
[0060]图4为本发明的第一类通信模块的结构图；
[0061]图5为本发明的第二类通信模块的结构图；
[0062]图6为本发明的第三类通信模块的结构图；
[0063]图7为本发明的第四类通信模块的结构图；
[0064]图8为本发明的超高清摄像机复合通信方法步骤；
[0065]图9为本发明的图像数据处理步骤；
[0066]图10为本发明的图像信号处理步骤。
[0067]其中，附图标记:
[0068]10图像采集模块
[0069]20图像处理模块
[0070]30通信模块
[0071]40控制模块
[0072]21传感器接口模块
[0073]22图像信号处理模块
[0074]23图像压缩和解码模块
[0075]24以太网传输模块
[0076]31第一类通信模块
[0077]32第二类通信模块
[0078]33第三类通信模块
[0079]34第四类通信模块
[0080]221图像格式转换模块
[0081]222色彩空间变换模块
[0082]223时序调整模块
[0083]224参数设置模块
[0084]S610?S640、S710?S740、S810?S840:本发明各实施例的施行步骤。
【具体实施方式】
[0085]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的一种超高清摄像机复合通信系统及方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0086]如图1所示，为本发明超高清摄像机复合通信系统的结构图，其包括图像采集模块10、图像处理模块20、通信模块30和控制模块40。
[0087]图像采集模块10电连接于控制模块40和图像处理模块20，图像处理模块20电连接于控制模块40、图像采集模块10和通信模块30，通信模块30电连接于控制模块40和图像处理模块20。
[0088]图像采集模块10、图像处理模块20和通信模块30位于一个壳体中，图像采集模块10和图像处理模块20可以位于一个或多个电路板上，为了节约成本，方便系统升级，通信模块30最好单独置于一个电路板上，不同类型的通信模块30可以位于一个或多个电路板上。
[0089]图像采集模块10为一图像传感器，用于采集外部视频数据，并将原始光信号转换成数字图像信号，并接收图像处理模块的指令并采集图像。
[0090]进一步地，图像采集模块10包括光学镜头和光学传感器模块。在一实施例中，鉴于CMOS图像传感器的优越性，系统采用CMOS图像传感器0V2715。
[0091]图像处理模块20为专用的ISP芯片，用于接收图像采集模块传输的数字图像信号，并完成图像压缩、解码，以及图像信号处理，输出图像数据，通过传感器接口接收图像采集模块采集到的视频数据，完成图像信号处理，图像压缩和解码、以太网传输功能，并按照通信模块传递过来参数进行图像处理。
[0092]进一步地，图像处理模块20为专用的ISP芯片Hi3516，对采集的视频数据进行数字化等处理，Η?3516为针对高清IP Camera产品应用开发的一款专业高端S0C芯片，其1080Pi30fps Η.264多码流编码性能、优异的ISP和编码视频质量、高性能的智能加速引擎等特性，在满足客户差异化IP Camera产品功能、性能、图像质量要求的同时，可大大降低成本。它将传感器接口，图像信号处理，图像压缩和解码、以太网传输功能集成在一块芯片上。
[0093]如图2所示，图像处理模块20还包括:传感器接口模块21，用于对图像处理模块与光学传感器模块进行数据通信和管理控制；图像信号处理模块22，用于接收从光学传感器模块传输的数字图像信号，并对数字图像信号进行格式转换、色彩变换、时序调整和参数设置；图像压缩和解码模块23，用于图像信号的压缩和解码；以太网传输模块24，用于实现图像处理模块与通信模块之间的数据通信和管理控制
[0094]如图3所示，图像信号处理模块还包括:图像格式转换模块221，用于接收从光学传感器模块传输的数字图像信号，进行图像插值处理，恢复出每个像素点的RGB三种颜色，并输出RGB颜色数据；色彩空间变换模块222，用于接收从图像格式转换模块输入的RGB颜色数据，并将RGB颜色数据转换为YUV颜色空间数据；时序调整模块223，用于接收色彩空间变换模块输入的YUV颜色空间数据，并将YUV颜色空间的数据按照视频格式时序进行输出给通信模块；参数设置模块224，用于接收通信模块输入的外部监控指令，进行数据包封装后，转换成图像采集模块接收的数据包格式，传递给图像采集模块。
[0095]通信模块30为通信处理芯片，用于接收图像处理模块处理后的视频数据，并按照通信协议进行传输；同时它还接收监控终端传递来的参数，并发送给图像处理模块。
[0096]进一步地，通信模块分为第一类通信模块31、第二类通信模块32、第三类通信模块33和第四类通信模块34。
[0097]如图4所示，为本发明的图1中的第一类通信模块的结构图。
[0098]通信模块30通过千兆位介质无关接口(RGMII)与1000Mbps物理层相连。提供一个全双工1000M端口，千兆端口既支持铜线介质也支持光纤介质，且可以通过MII接口工作在10Mbit和100Mbit模式下(全双工或半双工)。
[0099]在一实施例中，1000Mbps物理层芯片选用fcoadcom公司的BCM54616S芯片，它可以提供一个光电可切换的1000Mbps端口，设计成光/电可选模式，可通过软件配置实现光传输和电传输两种模式之间的切换。
[0100]上述第一类通信模块31实例中，BCM54616S为物理层的核心芯片，向上通过RGMII接口连接MAC层(图像处理模块)。向下通过SGMII54616S接口连接到SFP光模块，为系统提供lOOOBase-X光口 ；并通过双绞线接口连接磁模块，由磁模块将差分信号功率放大，连接到RJ45端口。1000M磁模块选用Pulse公司的HX5008。
[0101]如图5所示，为本发明的图1中的第二类通信模块32的结构图。
[0102]第二类通信系统32在硬件架构上分为数据通道和管理通道两部分。Switch子系统模块和Ρ0Ν子系统模块构成数据通道，下行数据通过Switch子系统模块中的上联业务接口输入，经过以太网交换后转发到相应的Ρ0Ν子系统模块端口，通过Ρ0Ν子系统模块完成以太网协议到TDP-P0N协议的桥接转换，并采用特定波长光调制数据后发送到0NU (光纤接口)；而0NU发送的上行数据在被相应的Ρ0Ν子系统模块接收后，首先实现TDM-P0N协议到以太网协议的转换，然后经由Switch子系统模块汇聚转发到对应的上联业务端口输出。第二类通信模块32是一个多处理器系统，采用分布式处理架构，各处理器协同工作。
[0103]CPU子系统模块是整个第二类通信模块32的大脑和管理核心，其内部的POWER PC主处理器不仅管理Ρ0Ν子系统中的协处理器，而且对用户提供整个设备的管理通道。CPU子系统模块通过RGMII与Switch子系统和Ρ0Ν子系统衔接在一起，使主处理器可以管理到各协处理器，从而实现管理通道的畅通。
[0104]Switch子系统衔接Ρ0Ν子系统和业务上联端口，实现上下行数据的汇聚及转发，是构成数据通道的关键模块。
[0105]在一实施例中，Switch子系统采用VITESSE公司的VSC8641作为数据通道的核心主交换，它是一款支持IEEE802.3标准型千兆位以太网物理层收发PHY芯片，它内置高级能耗管理、电缆诊断和自动纠错功能。
[0106]Ρ0Ν子系统模块与Switch子系统模块相连接，对上下行数据进行标准以太网和TDM-P0N协议之间的桥接转换，是构成数据通道不可或缺的一部分。
[0107]在一实施例中，Ρ0Ν子系统模块采用Teknovus公司推出的TK3715芯片作为核心，它是一款片内集成PON的MAC桥接转换芯片，支持上行1.25G，下行2.5/1.25G双速率，传输距离是10/20km。TK3715片内自带一个ARM9的处理器，自身可实现TDM-P0N协议规定的相关功能，能够脱离主控CPU运行。为了构成处理器的最小系统，外部扩接EEPR0M存放固件程序。
[0108]ΕΡ0Ν技术具有以下优点:1、以太网技术成熟、通用性好，设备成本低；2、灵活支持基于IP的综合业务和多种服务质量管理；3、除去了 IP数据传输协议和格式的转换，效率高、管理简单。
[0109]如图6所示，为本发明的图1中的第三类通信模块33的结构图。
[0110]第三类通信模块33，该系统实现了单个通信板的业务端提供2个100Mbps以太网RJ45接口和一个光纤接口，通过媒介MII与以太网设备模块通信。该系统由PHY交换芯片、网络隔离变压器模块、10/100MbpS以太网RJ45和光模块接口。
[0111]在一实施例中，第三类通信模块33的核心交换芯片是Micrel公司的KSZ8995MAI芯片，是市场上常见的10/100Mbps自适应PHY (物理层)芯片。核心PHY芯片是一款高度集成二层QoS交换并优化Β0Μ成本的芯片专门为成本敏感的10/100MbpS交换系统而设计。其包含5个带混合信号低功率技术10/100Mbps收发器、5个MAC单元、一个高速无阻塞交换结构、一个专用地址查询和一个片上幀缓存器。所有的PHY单元都支持100BaseT和100BaseTX。此外有两个PHY单元(端口 4和端口 5)支持100BaseFX。
[0112]网络隔离变压器是一种联系以太网芯片(10/100)与终端接口(RJ45)之间的磁性组件。网络隔离变压器的主要作用是与传输介质物理隔离和交流耦合，起到信号传输、阻抗匹配、波形修复、杂波抑制以及高电压隔离作用。
[0113]第三类通信模块33还有电源模块、时钟模块、指示灯模块以及抚慰模块。
[0114]如图7所示，为本发明的图1中的第四类通信模块34的结构图。
[0115]上述第四类通信模块34，通过光传输技术，可以实现全高清实时无损原始视频流和音、视频编码压缩后的双码流同时传输，通过嵌入式的光波分复用模块，通过一根单模单芯光纤(单模单芯)，将图像、数据和控制信号分别调制到三种光波(1310nm、1490nm、1550nm)上传输，节省图像编解码计算时间，提高了实时性。
[0116]前端光信号传输模块，连接图像处理模块，用于通过光纤接口实现复合通信摄像机与监控终端之间的数据通信。光信号传输模块用于将从图像处理模块20传来的非压缩图像(YCbCr/4:2:2/4:4:4)和经图像编码后的压缩图像(H.264,M-JPEG压缩)调制成光信号，通过一根LC光纤接口传输，非压缩的原始图像调制到1550nm的光载波上传输，压缩图像调制到1490nm的光载波上传输，当然，还可以将语音数据、RS485、10等信号调制到1310的光载波上传输。
[0117]后端光信号接收模块，接收从LC光纤接口输入的多载波信号，解波分复用，将非压缩视频信号、压缩的视频信号、双向语音信号、10报警信号、RS485控制信号恢复。将非压缩视频信号通过HDMI接口输出，将压缩的视频信号从RJ45网口输出，达到1080P@30fps ；双向语音信号通过RJ45网口双向传输；10报警信号、RS485控制信号通过RJ45网口双向传输。
[0118]第四类通信模块34采用单模单芯的光线传输，具有以下特点:
[0119](1)通过HDMI/DVI/HD-SDI视频接口，输出全高清视频非压缩图像(1920 X 1080P025Hz/30Hz/50Hz/60Hz)；
[0120](2)通过100M以太网接口，输出全高清视频压缩图像(1920X 1080P@25fps/30fps)，连接交换机、网络存储设备或解码设备；
[0121](3)输出双向语音信号，连接音箱等扩音设备，用户可以得到前端环境的语音信息；
[0122](4)通过RS485控制信号，可以控制云台等设备；
[0123](5 )2路I/O报警信号，可以接入报警设备，如地感线圈、红外探测、测速雷达等，实现抓拍功能。
[0124]请参考图8所示，本发明还提出了一种超高清摄像机复合通信系统的复合式通信方法，包括:
[0125]S610图像采集步骤:图像采集模块采集外部视频数据，并将原始光信号转换成数字图像信号；
[0126]S620图像处理步骤:图像处理模块接收数字图像信号，并完成图像压缩、解码，以及图像信号处理，并输出图像数据；
[0127]S630通信步骤:通信模块接收由图像处理模块完成处理的图像数据，并以多种通信协议中的任意一种协议对外输出图像数据，同时通信模块向图像处理模块输入由外部监控终端发出的参数指令，使图像处理模块和图像采集模块按照参数指令完成工作；
[0128]S640图像数据输出步骤:根据摄像机系统外部不同的网络通信协议，在通信模块外接适配于网络通信协议的硬件通信板卡，通信模块会根据不同种类通信板卡对应的通信协议，自动选取通信方式，并与通信板卡进行自动协商，并且按照通信协议发送图像数据到外部监控终端。
[0129]请参考图9所示，图像处理步骤，进一步包括:
[0130]S710图像数据传输步骤:在图像处理模块与光学传感器模块之间进行数据通信和管理控制；
[0131]S720图像信号处理步骤:接收从光学传感器模块传输的数字图像信号，并对数字图像信号进行格式转换、色彩变换、时序调整和参数设置；
[0132]S730图像压缩和解码步骤:对数字图像信号进行压缩和解码；
[0133]S740以太网传输步骤:在图像处理模块与通信模块之间进行数据通信和管理控制。
[0134]根据图10所示，图像信号处理步骤，进一步包括:
[0135]S810图像格式转换步骤:接收从光学传感器模块传输的数字图像信号，进行图像插值处理,恢复出每个像素点的RGB三种颜色，并输出RGB颜色数据；
[0136]S820色彩空间变换步骤:接收从图像格式转换模块输入的RGB颜色数据，并将RGB颜色数据转换为YUV颜色空间数据；
[0137]S830时序调整步骤:接收色彩空间变换模块输入的YUV颜色空间数据，并将YUV颜色空间的数据按照视频格式时序进行输出给通信模块；
[0138]S840参数设置步骤:用于接收通信模块输入的外部参数指令，进行数据包封装后，转换成图像采集模块接收的数据包格式，传递给图像采集模块。
[0139]通过结合附图对本发明具体实施例的描述，本发明的其它方面及特征对本领域的技术人员而言是显而易见的。
[0140]当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种超高清摄像机复合通信系统，包括:控制模块、图像采集模块、图像处理模块及通信模块，其特征在于， 所述图像采集模块电连接于控制模块，用于采集外部视频数据，并将原始光信号转换成数字图像信号； 所述图像处理模块电连接于控制模块和图像采集模块，用于接收所述图像采集模块传输的所述数字图像信号，并完成图像压缩、解码，以及图像信号处理，输出图像数据； 所述通信模块电连接于控制模块和图像处理模块，用于接收由所述图像处理模块完成处理的所述图像数据，并以多种通信协议中的任意一种对外输出图像数据，同时所述通信模块向所述图像处理模块输入由外部监控终端发出的参数指令，使所述图像处理模块和所述图像采集模块按照所述参数指令完成工作。
2.根据权利要求1所述的超高清摄像机复合通信系统，其特征在于，所述通信模块进一步包括: 第一类通信模块，用于支持千兆以太网和千兆光网络，满足高清视频传输的需求； 第二类通信模块，用于支持网络，满足高清视频传输的需求； 第三类通信模块，用于支持百兆以太网和百兆光网络，满足普通视频传输的需求； 第四类通信模块，用于嵌入式光网络，支持全高清实时无损原始视频流和音视频编码压缩后的双码流同时传输。
3.根据权利要求1或2所述的超高清摄像机复合通信系统，其特征在于，所述通信模块采用所述四类通信模块复用通用接口的方式，通过不同类型图像信号复用，并且所述通信模块外接不同类型的硬件通信板卡，实现所述通信模块的复合式通信方式。
4.根据权利要求3所述的超高清摄像机复合通信系统，其特征在于，所述第一类通信模块通过百兆以太网接口或者光纤接口与外部监控终端进行通信。
5.根据权利要求3所述的超高清摄像机复合通信系统，其特征在于，所述第二类通信模块采用点到多节点、无源光纤传输，通过光纤接口与外部监控终端通信。
6.根据权利要求3所述的超高清摄像机复合通信系统，其特征在于，所述第三类通信模块通过百兆以太网或者百兆光纤网络接口与外部监控终端通信。
7.根据权利要求3所述的超高清摄像机复合通信系统，其特征在于，所述第四类通信模块通过嵌入式的光波分复用模块和一根单模单芯光纤将所述图像数据和所述监控指令调制到三种光波上传输，实现所述第四类通信模块和外部监控终端之间通信。
8.根据权利要求1所述的超高清摄像机复合通信系统，其特征在于，所述图像采集模块，还包括: 光学镜头，用于获取所述光信号； 光学传感器模块，用于接收所述光学镜头传送的所述光信号，并将所述光信号转换为所述数字图像信号，输出给所述图像处理模块。
9.根据权利要求1所述的超高清摄像机复合通信系统，其特征在于，所述图像处理模块，进一步包括: 传感器接口模块，用于对所述图像处理模块与所述光学传感器模块进行数据通信和管理控制； 图像信号处理模块，用于接收从所述光学传感器模块传输的数字图像信号，并对所述数字图像信号进行格式转换、色彩变换、时序调整和参数设置； 图像压缩和解码模块，用于所述图像信号的压缩和解码； 以太网传输模块，用于实现所述图像处理模块与所述通信模块之间的数据通信和管理控制。
10.根据权利要求3所述超高清摄像机复合通信系统，所述图像信号处理模块，进一步包括: 图像格式转换模块:用于接收从所述光学传感器模块传输的所述数字图像信号，进行图像插值处理，恢复出每个像素点的868三种颜色，并输出1--颜色数据； 色彩空间变换模块，用于接收从所述图像格式转换模块输入的所述如8颜色数据，并将所述如8颜色数据转换为颜色空间数据； 时序调整模块，用于接收所述色彩空间变换模块输入的所述颜色空间数据，并将所述颜色空间的数据按照视频格式时序进行输出给所述通信模块； 参数设置模块，用于接收所述通信模块输入的所述外部监控指令，进行数据包封装后，转换成所述图像采集模块接收的数据包格式，传递给所述图像采集模块。
11.根据权利要求1-10中任一项所述超高清摄像机复合通信系统的超高清摄像机复合通信方法，所述超高清摄像机复合通信系统包括:图像采集模块，图像处理模块和通信模块，其特征在于，所述方法包括: 图像采集步骤，用于所述图像采集模块采集外部视频数据，并将原始光信号转换成数字图像信号； 图像处理步骤，用于所述图像处理模块接收所述数字图像信号，并完成图像压缩、解码，以及图像信号处理，并输出图像数据； 通信步骤，用于所述通信模块接收由所述图像处理模块完成处理的所述图像数据，并以多种通信协议中的任意一种协议对外输出图像数据，同时所述通信模块向所述图像处理模块输入由外部监控终端发出的参数指令，使所述图像处理模块和所述图像采集模块按照所述参数指令完成工作。
12.根据权利要求11所述超高清摄像机复合通信方法，其特征在于，所述通信步骤进一步包括一图像数据输出步骤，根据所述摄像机系统外部不同的网络通信协议，在所述通信模块外接适配于所述通信协议的硬件通信板卡，所述通信模块会根据不同种类所述通信板卡对应的通信协议，自动选取通信方式，并与所述通信板卡进行自动协商，并且按照所述通信协议发送所述图像数据到外部监控终端。
13.根据权利要求11所述超高清摄像机复合通信方法，其特征在于，所述图像处理步骤，进一步包括: 图像数据传输步骤，用于在所述图像处理模块与所述光学传感器模块之间进行数据通信和管理控制； 图像信号处理步骤，用于接收从所述光学传感器模块传输的数字图像信号，并对所述数字图像信号进行格式转换、色彩变换、时序调整和参数设置； 图像压缩和解码步骤，用于对所述数字图像信号进行压缩和解码； 以太网传输步骤，用于在所述图像处理模块与所述通信模块之间进行数据通信和管理控制。
14.根据权利要求13所述超高清摄像机复合通信方法，其特征在于，所述图像信号处理步骤，进一步包括: 图像格式转换步骤:用于接收从所述光学传感器模块传输的所述数字图像信号，进行图像插值处理，恢复出每个像素点的868三种颜色，并输出1--颜色数据； 色彩空间变换步骤，用于接收从所述图像格式转换模块输入的所述如8颜色数据，并将所述如8颜色数据转换为颜色空间数据； 时序调整步骤，用于接收所述色彩空间变换模块输入的所述颜色空间数据，并将所述颜色空间的数据按照视频格式时序进行输出给所述通信模块； 参数设置步骤，用于接收所述通信模块输入的所述外部参数指令，进行数据包封装后，转换成所述图像采集模块接收的数据包格式，传递给所述图像采集模块。
【文档编号】H04N7/18GK104427299SQ201310373858
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】杜丽, 苏威积, 林秀春, 裴彦杰, 肖鹏, 张力, 黄敏君, 邓超, 刘攀, 董一伯, 赵薇, 董博, 钟松延, 孟飞, 王东东, 张春杰, 黄传鹤 申请人:北京计算机技术及应用研究所, 北京航天爱威电子技术有限公司