CN111031288B - 一种基于无线传输的实时视频采集***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无线传输的实时视频采集***及方法,该***包括视频采集端和视频恢复端,视频采集端包括普通高速ADC、第一信号处理单元、无线发送装置;普通高速ADC对视频采集装置输入的制式模拟视频信号作为普通模拟信号,进行采样、量化处理,并将量化处理后的数字信号发送给第一信号处理单元;第一信号处理单元采用FPGA对接收的数字信号组帧后的数据流通过无线发送装置发送到视频恢复端;视频恢复端包括无线接收装置、第二信号处理单元和普通高速DAC;无线接收装置接收视频采集端发送过来的数据流,并发送给第二信号处理单元进行解帧处理,处理后输入到普通高速DAC将数字信号恢复成模拟信号,并输出至显示器。
Description
技术领域
本发明涉及制式模拟视频信号的采集和恢复应用技术领域,尤其涉及一种基于无线传输的实时视频采集***及方法。
背景技术
目前视频采集及传输设备的设计思想是:通过摄像头采集产生模拟视频信号,经过专用ADC(即视频解码器)将模拟视频信号转化为数字信号并发送给图像处理器,图像处理器接收到数字视频信号后进行组帧、压缩、编码等处理,然后将处理后的视频信号发送给FPGA,FPGA将信号组成无线发送装置所需的特定帧结构,并通过无线发送装置发送给接收方。接收方通过上述过程的逆过程实现视频信号的恢复。
然而,现有视频采集及传输技术存在以下缺陷:1、普通的视频采集及无线传输过程中处理步骤繁琐,模拟视频信号采集到恢复的延时较大;2、普通的视频采集及无线传输产品,在数字视频信号传输过程中,一旦遇到复杂的应用环境(如远距离无线传输过程中的强干扰、多径效应等),就可能出现同步信号接收错误的情况,进而造成编码器恢复模拟视频时出现丢帧、画面卡顿、马赛克等情况;如果出现帧信号错误,则会造成整幅图片无法解码,甚至死机的情况;3、要实现普通的视频采集及无线传输产品,所需要的硬件器件较多,增加了产品成本。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的技术问题,本发明提供了解决上述问题的一种基于无线传输的实时视频采集***及方法,该***借助普通高速ADC和普通高速DAC,针对制式模拟视频信号的采集和恢复应用,适用于复杂的、远距离无线传输***中;避免了整帧画面丢失甚至死机的情况发生。
本发明通过下述技术方案实现:
一种基于无线传输的实时视频采集***,包括视频采集端和视频恢复端,所述视频采集端包括普通高速ADC、第一信号处理单元、无线发送装置;
所述普通高速ADC对视频采集装置输入的制式模拟视频信号作为普通模拟信号,进行采样、量化处理,并将量化处理后的数字信号(即量化值)发送给第一信号处理单元;所述第一信号处理单元采用FPGA接收所述普通高速ADC发送来的数字信号,并将接收到的数字信号组帧后的数据流通过无线发送装置发送到视频恢复端;
所述视频恢复端包括无线接收装置、第二信号处理单元和普通高速DAC;
所述无线接收装置接收视频采集端通过无线发送装置发送过来的数据流,并发送给第二信号处理单元;所述第二信号处理单元对接收到的数据流信号进行解帧处理,处理后输入到普通高速DAC;所述普通高速DAC将接收到的数字信号恢复成模拟信号,并输出至显示器,实现模拟视频回放。
基于现有技术中视频解码器(称为视频模拟前端电路或者视频ADC),由1个或多个模数转换器(ADC)和一系列钳位、信号调节、同步处理电路、滤波电路等功能模块组成;通过摄像头采集产生模拟视频信号,经过专用ADC(即视频解码器)处理后的输出信号不仅有视频像素数据信号,还有水平同步信号、垂直同步信号、场同步信号等同步信号,视频恢复端编码器需要综合像素信号、同步信号及其他控制信号共同作用才能恢复出正确、完整的模拟视频信号。然而,一旦遇到复杂的应用环境(如远距离无线传输过程中的强干扰、多径效应等),就可能出现同步信号接收错误的情况,进而造成编码器恢复模拟视频时出现丢帧、画面卡顿、马赛克等情况;并且,采集到恢复的过程中需要进行很多处理流程,增加了***延迟,类似***时延普遍在150ms~200ms之间;另外,在无线传输***中,必须进行调制解调才能实现传输,为了降低所占用的无线传输带宽,必须对数字视频流进行压缩编码,该处理也会影响恢复出的模拟视频的质量。
因此,基于现有视频采集及传输设备的弊端,考虑到制式模拟视频信号本身就是一种调制信号,在进行无线传输时,可以直接叠加在载波信号上,无需再进行调制、解调,这样我们考虑使用普通ADC替代现有技术中的专用ADC,普通DAC替代现有技术中的专用DAC,省去调制、解调,编码、解码等一系列复杂的处理流程,减小了***延迟,提高恢复出的模拟视频的质量;另外,现有普通ADC主要用于对各种传感器产生的模拟信号(如:声音、速度、湿度、温度、加速度、重力、压力等等)进行量化的工控领域,或者用于通信等领域,而没有把普通ADC应用到制式模拟视频信号的采集和恢复应用中。
本发明采用上述技术方案,在视频采集端通过普通高速ADC对视频采集装置输入的制式模拟视频信号作为普通模拟信号,进行采样、量化处理,并将量化处理后的数字信号(即量化值)发送给第一信号处理单元FPGA,且普通高速ADC可与FPGA对接;由第一信号处理单元FPGA接收普通高速ADC发送来的数字信号(模拟视频信号的量化数字信号),并将接收到的数字信号组成射频发射器所需要的特定帧格式,并发送给无线发送装置,且配置普通高速ADC和无线发送装置的工作参数;而在视频恢复端,使用普通高速DAC将接收到的数字信号恢复成模拟信号;普通高速ADC采集模拟视频信号时,将模拟视频信号视为普通模拟信号,输出的数字信号为对该模拟信号的量化值,而视频恢复端使用普通高速DAC将量化值(数字信号)转化为模拟信号,即为模拟视频信号。因为每一组数字信号是对一个采样点的量化值,即使在复杂的应用环境(如远距离无线传输过程中的强干扰、多径效应等)中出现个别数字位接收错误的情况,也只是影响到一个采样点信息,这样本发明设计不会造成模拟视频出现丢帧、画面卡顿、马赛克等情况;并且,采集到恢复的过程中精简了处理流程,大幅缩短了***延迟,基本上能实现真正意义上的实时视频采集与恢复;另外制式模拟视频信号本身就是一种调制信号,在进行无线传输时,可以直接叠加在载波信号上,无需再进行调制解调。
本发明***针对制式模拟视频信号直接采集和恢复,避免了整帧画面丢失甚至死机的情况发生;减少了信号处理流程,降低了模拟视频信号采集到恢复之间的延时;减少了图像处理器的使用,降低了产品成本和功耗。本发明***尤其适用于复杂的、远距离无线传输***中针对制式模拟视频信号的采集和恢复。
进一步地,为了能够尽可能实现恢复出来的模拟视频信号与源信号的一致性,所述普通高速ADC为采样率不低于108MHz、分辨率不低于12位的高速ADC,且所述普通高速DAC为与所述普通高速ADC的采样率和分辨率相匹配的高速DAC。
进一步地,所述普通高速ADC对视频采集装置输入的制式模拟视频信号作为普通模拟信号,进行采样、量化处理,并将量化处理后的数字信号发送给第一信号处理单元;其中,数字信号是分组处理的,每一组数字信号对应一个采样点的量化值。
进一步地,所述视频采集端还包括电源***,所述电源***为视频采集端各设备供电;其中,所述电源***采用电池。
进一步地,该***针对制式模拟视频信号的采集和恢复应用,适用于复杂的、远距离无线传输***中。
另一方面,本发明还提出了一种基于无线传输的实时视频采集方法,该方法包括如下步骤:
S1:通过视频采集端的普通高速ADC对视频采集装置输入的制式模拟视频信号进行直接采样、量化处理,并将处理后的数字信号发送给第一信号处理单元;
S2:第一信号处理单元采用FPGA接收所述普通高速ADC发送来的数字信号,并将接收到的数字信号组帧后的数据流通过无线发送装置发送到视频恢复端的无线接收装置;
S3:无线接收装置接收视频采集端通过无线发送装置发送过来的数据流,并发送给第二信号处理单元进行解帧处理,处理后输入到普通高速DAC;
S4:普通高速DAC将接收到的数字信号恢复成模拟信号,并输出至显示器,实现模拟视频回放。
工作原理是:视频采集端采用普通高速ADC直接采集模拟视频信号,视频恢复端采用普通高速DAC直接恢复出模拟视频信号,省去信号处理单元(包括第一信号处理单元和第二信号处理单元)压缩编码、组帧、解帧及专用ADC(即专用视频解码器芯片)内部繁琐处理流程等,降低了模拟视频信号采集-恢复之间的延时;利用普通高速ADC对模拟视频信号直接采集的方法,不会像常规视频解码器芯片采集模拟视频信号后产生特定位的行同步、场同步、帧同步等数字信号,从而避免了常规产品传输过程中行同步、场同步、帧同步等数字信号的错误、丢失等情况,进而避免了视频恢复端恢复模拟视频信号时整帧画面丢失甚至死机的情况发生;模拟视频信号直接采集和恢复的方法,不需要对信号进行压缩、编码、解压缩、解码等过程,并且普通高速ADC采集到的模拟视频信号本身已经是一种调制信号,在无线传输***中不需要再进行其他特殊调制过程即可传输,降低了***复杂度,减少了硬件元器件开销,缩减了成本。
进一步地,所述普通高速ADC为采样率不低于108MHz、分辨率不低于12位的高速ADC,且所述普通高速DAC为与所述普通高速ADC的采样率和分辨率相匹配的高速DAC。
进一步地,所述普通高速ADC对视频采集装置输入的制式模拟视频信号作为普通模拟信号,进行采样、量化处理,并将量化处理后的数字信号发送给第一信号处理单元;其中,数字信号是分组处理的,每一组数字信号对应一个采样点的量化值。
进一步地,所述视频采集端还包括电源***,所述电源***为视频采集端各设备供电;其中,所述电源***采用电池。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
1、本发明一种基于无线传输的实时视频采集***及方法,采用制式模拟视频信号直接采集和恢复,避免了整帧画面丢失甚至死机的情况发生;
2、本发明一种基于无线传输的实时视频采集***及方法,减少了信号处理流程,提高了信号处理速度,降低了模拟视频信号采集-恢复之间的延时;
3、本发明一种基于无线传输的实时视频采集***及方法,采用FPGA对采集到的信号进行压缩、编码、组帧,减少了图像处理器的使用,降低了产品成本;
4、本发明一种基于无线传输的实时视频采集***及方法,尤其适用于复杂的、远距离无线传输***中针对制式模拟视频信号的采集和恢复。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明一种基于无线传输的实时视频采集***原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示,本发明一种基于无线传输的实时视频采集***,包括视频采集端和视频恢复端,所述视频采集端包括普通高速ADC、第一信号处理单元、无线发送装置;
所述普通高速ADC对视频采集装置输入的制式模拟视频信号作为普通模拟信号,进行采样、量化处理,并将量化处理后的数字信号(即量化值)发送给第一信号处理单元;所述第一信号处理单元采用FPGA接收所述普通高速ADC发送来的数字信号,并将接收到的数字信号组帧后的数据流通过无线发送装置发送到视频恢复端;
所述视频恢复端包括无线接收装置、第二信号处理单元和普通高速DAC;
所述无线接收装置接收视频采集端通过无线发送装置发送过来的数据流,并发送给第二信号处理单元;所述第二信号处理单元对接收到的数据流信号进行解帧处理,处理后输入到普通高速DAC;所述普通高速DAC将接收到的数字信号恢复成模拟信号,并输出至显示器,实现模拟视频回放。
本实施例中,为了能够尽可能实现恢复出来的模拟视频信号与源信号的一致性,所述普通高速ADC为采样率不低于108MHz、分辨率不低于12位的高速ADC,且所述普通高速DAC为与所述普通高速ADC的采样率和分辨率相匹配的高速DAC。
本实施例中,所述普通高速ADC对视频采集装置输入的制式模拟视频信号作为普通模拟信号,进行采样、量化处理,并将量化处理后的数字信号发送给第一信号处理单元;其中,数字信号是分组处理的,每一组数字信号对应一个采样点的量化值。
本实施例中,所述视频采集端还包括电源***,所述电源***为视频采集端各设备供电;其中,所述电源***采用电池。
工作原理是:基于现有视频采集及传输设备的弊端,考虑到制式模拟视频信号本身就是一种调制信号,在进行无线传输时,可以直接叠加在载波信号上,无需再进行调制、解调,这样我们考虑使用普通ADC替代现有技术中的专用ADC,普通DAC替代现有技术中的专用DAC,省去调制、解调,编码、解码等一系列复杂的处理流程,减小了***延迟,提高恢复出的模拟视频的质量;另外,现有普通ADC主要用于对各种传感器产生的模拟信号(如:声音、速度、湿度、温度、加速度、重力、压力等等)进行量化的工控领域,或者用于通信等领域,而没有把普通ADC应用到制式模拟视频信号的采集和恢复应用中。
本发明在视频采集端通过普通高速ADC对视频采集装置输入的制式模拟视频信号作为普通模拟信号,进行采样、量化处理,并将量化处理后的数字信号(即量化值)发送给第一信号处理单元FPGA,且普通高速ADC可与FPGA对接;由第一信号处理单元FPGA接收普通高速ADC发送来的数字信号(模拟视频信号的量化数字信号);并将接收到的数字信号组成射频发射器所需要的特定帧格式,并发送给无线发送装置,且配置普通高速ADC和无线发送装置的工作参数;而在视频恢复端,使用普通高速DAC将接收到的数字信号恢复成模拟信号;普通高速ADC采集模拟视频信号时,将模拟视频信号视为普通模拟信号,输出的数字信号为对该模拟信号的量化值,而视频恢复端使用普通高速DAC将量化值(数字信号)转化为模拟信号,即为模拟视频信号。因为每一组数字信号是对一个采样点的量化值,即使在复杂的应用环境(如远距离无线传输过程中的强干扰、多径效应等)中出现个别数字位接收错误的情况,也只是影响到一个采样点信息,这样本发明设计不会造成模拟视频出现丢帧、画面卡顿、马赛克等情况;并且,采集到恢复的过程中精简了处理流程,大幅缩短了***延迟,基本上能实现真正意义上的实时视频采集与恢复;另外制式模拟视频信号本身就是一种调制信号,在进行无线传输时,可以直接叠加在载波信号上,无需再进行调制解调。
本发明***针对制式模拟视频信号直接采集和恢复,避免了整帧画面丢失甚至死机的情况发生;减少了信号处理流程,降低了模拟视频信号采集到恢复之间的延时;减少了图像处理器的使用,降低了产品成本和功耗。本发明***尤其适用于复杂的、远距离无线传输***中针对制式模拟视频信号的采集和恢复。
上述视频采集***的具体实现过程如下:
S1:通过视频采集端的普通高速ADC对视频采集装置输入的制式模拟视频信号进行直接采样、量化处理,并将处理后的数字信号发送给第一信号处理单元;
S2:第一信号处理单元采用FPGA接收所述普通高速ADC发送来的数字信号,并将接收到的数字信号组帧后的数据流通过无线发送装置发送到视频恢复端的无线接收装置;
S3:无线接收装置接收视频采集端通过无线发送装置发送过来的数据流,并发送给第二信号处理单元进行解帧处理,处理后输入到普通高速DAC;
S4:普通高速DAC将接收到的数字信号恢复成模拟信号,并输出至显示器,实现模拟视频回放。
实施时:视频采集端采用普通高速ADC直接采集模拟视频信号,视频恢复端采用普通高速DAC直接恢复出模拟视频信号,省去信号处理单元(包括第一信号处理单元和第二信号处理单元)压缩编码、组帧、解帧及专用ADC(即专用视频解码器芯片)内部繁琐处理流程等,降低了模拟视频信号采集-恢复之间的延时;利用普通高速ADC对模拟视频信号直接采集的方法,不会像常规视频解码器芯片采集模拟视频信号后产生特定位的行同步、场同步、帧同步等数字信号,从而避免了常规产品传输过程中行同步、场同步、帧同步等数字信号的错误、丢失等情况,进而避免了视频恢复端恢复模拟视频信号时整帧画面丢失甚至死机的情况发生;模拟视频信号直接采集和恢复的方法,不需要对信号进行压缩、编码、解压缩、解码等过程,并且普通高速ADC采集到的模拟视频信号本身已经是一种调制信号,在无线传输***中不需要再进行其他特殊调制过程即可传输,降低了***复杂度,减少了硬件元器件开销,缩减了成本。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于无线传输的实时视频采集***,其特征在于,包括视频采集端和视频恢复端,所述视频采集端包括普通高速ADC、第一信号处理单元、无线发送装置;
所述普通高速ADC对视频采集装置输入的制式模拟视频信号作为普通模拟信号,进行采样、量化处理,并将量化处理后的数字信号发送给第一信号处理单元;所述第一信号处理单元采用FPGA接收所述普通高速ADC发送来的数字信号,并将接收到的数字信号组帧后的数据流通过无线发送装置发送到视频恢复端;
所述视频恢复端包括无线接收装置、第二信号处理单元和普通高速DAC;
所述无线接收装置接收视频采集端通过无线发送装置发送过来的数据流,并发送给第二信号处理单元;所述第二信号处理单元对接收到的数据流信号进行解帧处理,处理后输入到普通高速DAC;所述普通高速DAC将接收到的数字信号恢复成模拟信号,并输出至显示器,实现模拟视频回放。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的实时视频采集***,其特征在于,所述普通高速ADC为采样率不低于108MHz、分辨率不低于12位的高速ADC,且所述普通高速DAC为与所述普通高速ADC的采样率和分辨率相匹配的高速DAC。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的实时视频采集***,其特征在于,所述普通高速ADC对视频采集装置输入的制式模拟视频信号作为普通模拟信号,进行采样、量化处理,并将量化处理后的数字信号发送给第一信号处理单元;其中,数字信号是分组处理的,每一组数字信号对应一个采样点的量化值。
4.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的实时视频采集***,其特征在于,所述视频采集端还包括电源***,所述电源***为视频采集端各设备供电;其中,所述电源***采用电池。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的实时视频采集***,其特征在于,该***针对制式模拟视频信号的采集和恢复应用,适用于复杂的、远距离无线传输***中。
6.一种基于无线传输的实时视频采集方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
S1:通过视频采集端的普通高速ADC对视频采集装置输入的制式模拟视频信号进行直接采样、量化处理,并将处理后的数字信号发送给第一信号处理单元;
S2:第一信号处理单元采用FPGA接收所述普通高速ADC发送来的数字信号,并将接收到的数字信号组帧后的数据流通过无线发送装置发送到视频恢复端的无线接收装置;
S3:无线接收装置接收视频采集端通过无线发送装置发送过来的数据流,并发送给第二信号处理单元进行解帧处理,处理后输入到普通高速DAC;
S4:普通高速DAC将接收到的数字信号恢复成模拟信号,并输出至显示器,实现模拟视频回放。
7.根据权利要求6所述的一种基于无线传输的实时视频采集方法,其特征在于,所述普通高速ADC为采样率不低于108MHz、分辨率不低于12位的高速ADC,且所述普通高速DAC为与所述普通高速ADC的采样率和分辨率相匹配的高速DAC。
8.根据权利要求6所述的一种基于无线传输的实时视频采集方法,其特征在于,所述普通高速ADC对视频采集装置输入的制式模拟视频信号作为普通模拟信号,进行采样、量化处理,并将量化处理后的数字信号发送给第一信号处理单元;其中,数字信号是分组处理的,每一组数字信号对应一个采样点的量化值。
9.根据权利要求6所述的一种基于无线传输的实时视频采集方法,其特征在于,所述视频采集端还包括电源***,所述电源***为视频采集端各设备供电;其中,所述电源***采用电池。
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