一种光纤通信视频采集装置及方法

技术领域

本发明涉及一种数据通信技术领域，特别是关于一种光纤通信视频采集装置及方法。

背景技术

光纤通信技术(FC技术)从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术，其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。光纤以其传输频带宽、抗干扰性高和信号衰减小，而远优于电缆、微波通信的传输。

机动车上携带的摄像头较多，合并到操控台的处理较复杂，如何提供一种基于光纤通信的视频采集装置和传输方法，会对视频处理的高效稳定起到重要的实际意义。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种光纤通信视频采集装置及方法，其有效的解决了多种协议摄像头、多个摄像头、高清视频的稳定采集与传输。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种光纤通信视频采集方法，其包括：步骤S1、供电后FPGA的时钟和复位信号产生，通过FPGA中采集接口配置模块进行HD-SDI视频传输的参数配置，并发送视频传输开始指令；步骤S2、4路视频源分别通过4路连接器和均衡器进入FPGA芯片，由4路视频处理模块进行视频格式处理，并进行视频采集处理，转成FC格式的数据；步骤S3、FC格式的数据通过FPGA的FC协议通信模块向光电转换模块输出，转换成光信号送达目的地，以达到使用要求。

一种用于实现上述方法的光纤通信视频采集装置，其包括：视频源及配套线缆、视频均衡器、视频连接器、FPGA、光电转换器及配套光纤线缆、存储器和电源，所述电源用于为所述FPGA供电；所述视频源及配套线缆、视频均衡器和视频连接器构成视频采集通道；每路所述视频采集通道中的所述视频源都由其配套线缆依次通过所述视频连接器和视频均衡器与所述FPGA连接，所述FPGA对接收到的视频数据进行处理转换成FC格式的数据，将所述FC格式的数据分别传输至所述光电转换器和所述存储器；所述光电转换器将接收到的所述FC格式的数据转换成光信号后传输至目的地，所述存储器用于存储接收到的所述FC格式的数据。

进一步，还包括与所述FPGA连接的时钟模块和复位模块。

进一步，所述FPGA包括一路以上的视频处理模块、采集接口配置模块和FC协议通信模块；所述采集接口配置模块对每路所述视频处理模块进行HD-SDI视频传输的参数配置；各所述视频均衡器传输至的视频数据分别传输至对应的一路所述视频处理模块，由所述视频处理模块处理后再经所述采集接口配置模块将处理后的视频数据传输至所述FC协议通信模块；由所述FC协议通信模块传输至所述光电转换器；外部输入的FC时钟信号传输至所述FC协议通信模块，输入的复位信号分别传输至所述FC协议通信模块和采集接口配置模块。

进一步，每路所述视频处理模块都包括视频格式处理模块和视频采集处理模块；所述视频格式处理模块将接收到的视频数据进行格式处理后，传输至所述视频采集处理模块内进行处理，得到FC协议格式的数据。

进一步，所述视频格式处理模块用于完成光纤通信视频采集装置对于HD-SDI视频通信协议处理，处理方法为：

使用高速串行通讯将差分SDI输入信号转至FC时钟下的并行信号，并行信号按HD-SDI协议分解为SDI视频分量信号，最后将SDI视频分量信号进行位数转换与RGB转换，以适配后续视频采集处理模块接口。

进一步，所述视频采集模块用于完成对光纤通信视频采集装置的视频场、行、数据同步信号转换、摄像头视频/测试视频选择，采集处理方法为：

接收视频格式处理模块传递来的数据，先进行抗扰动的处理，待信号稳定之后，在FC协议时钟下并行处理四种转换：视频信号中的HD-SDI场同步信号转换成FC-AV协议下的场同步信号；视频信号中的HD-SDI行同步信号转换成FC-AV协议下的行同步信号；视频信号中的HD-SDI数据有效信号转换成FC-AV协议下的数据有效信号；HD-SDI数据格式转化为FC-AV协议下的数据格式，高位补0。

进一步，所述视频采集处理模块提供摄像头视频与测试视频切换的接口。

进一步，所述FC协议通信模块采用FC-AV标准协议进行视频传输。

进一步，所述装置还包括UART；所述FPGA通过所述UART与位于该装置外部的设备进行串口通信。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明满足了视频传输中的多路视频实时传输的要求，视频由光纤传输，带宽高、稳定性好。2、本发明适用于多种视频协议，SDI支持HD-SDI,3G-SDI等，整套装置易操作，结构简单，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明实施例一中视频采集装置的整体结构示意图。

图2是本发明实施例一中FPGA芯片内部逻辑结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的第一实施例中，提供一种光纤通信视频采集装置，该装置用于光纤通信接收采集4路HD-SDI协议的摄像头输入的机动车周视高清视频。如图1所示，该装置包括视频源及配套线缆、视频均衡器、视频连接器、FPGA、光电转换器及配套光纤线缆、存储器和电源；电源用于为FPGA供电。其中，视频源及配套线缆、视频均衡器、视频连接器和光电转换器均是设置为一个以上，在本实施例中，均优选设置为4个，即采用四路视频采集通道，每路视频采集通道都包括一视频源及配套线缆、一视频均衡器和一视频连接器。

每路视频采集通道中的视频源都由其配套线缆依次通过视频连接器和视频均衡器与FPGA连接，FPGA对接收到的视频数据进行处理转换成光纤通信协议格式(FC协议格式)的数据，将FC协议格式的数据分别传输至光电转换器和存储器。光电转换器将接收到的FC协议格式的数据转换成光信号后传输至目的地；存储器用于存储接收到的FC协议格式的数据。

其中，每路视频采集通道传输的视频信号由HD-SDI场同步信号、HD-SDI行同步信号、HD-SDI数据有效信号和HD-SDI数据信号构成。

在一个优选的实施例中，光纤通信视频采集装置还包括与FPGA连接的时钟模块和复位模块；由时钟模块和复位模块向FPGA传输时钟参考信号和复位信号。

在一个优选的实施例中，如图2所示，FPGA包括一路以上的视频处理模块、采集接口配置模块和FC协议通信模块。在本实施例中，视频处理模块优选采用四路；第一路、第二路、第三路和第四路视频处理模块的结构与原理均相同。采集接口配置模块对每路视频处理模块进行HD-SDI视频传输的参数配置；各视频均衡器传输至的视频数据分别传输至对应的一路视频处理模块，由视频处理模块处理后再经采集接口配置模块将处理后的视频数据传输至FC协议通信模块；由FC协议通信模块传输至光电转换器。外部输入的FC时钟信号传输至FC协议通信模块，输入的复位信号分别传输至FC协议通信模块和采集接口配置模块。

上述实施例中，采集接口配置模块内设置有串口模块，该串口模块在本实施例中优选为485串口模块。

上述实施例中，每路视频处理模块都包括视频格式处理模块和视频采集处理模块。视频格式处理模块将接收到的视频数据进行格式处理后，传输至视频采集处理模块内进行处理，得到FC协议格式的数据。

其中，视频格式处理模块主要完成光纤通信视频采集装置对于HD-SDI视频通信协议处理。视频格式处理模块的具体格式处理方法为：。

设置约束：根据xilinx FPGA使用手册、xilinx serdes IP、FC通信IP库规定的寄存器约束进行设置。

具体操作方法：使用高速串行通讯将差分SDI输入信号转至FC时钟下的并行信号，并行信号按HD-SDI协议分解为SDI视频分量信号，最后将SDI视频分量信号进行位数转换与RGB转换，以适配后续视频采集处理模块接口。

视频采集模块主要完成对光纤通信视频采集装置的视频场、行、数据同步信号转换、摄像头视频/测试视频选择功能。视频采集处理模块的具体处理方法为：

设置约束：根据xilinx FPGA使用手册、FC通信IP库规定的寄存器约束进行设置。

具体操作方法：接收视频格式处理模块传递来的数据，先进行抗扰动的处理，待信号稳定之后，在FC协议时钟下并行处理四种转换：HD-SDI场同步信号转换成FC-AV协议下的场同步信号，HD-SDI行同步信号转换成FC-AV协议下的行同步信号，HD-SDI数据有效信号转换成FC-AV协议下的数据有效信号，HD-SDI数据格式转化为FC-AV协议下的数据格式(高位补0)，以适配FC协议通信模块接口，完成将视频信号发送的目的。

优选的，为了提高可测试性，视频采集处理模块还提供摄像头视频与测试视频切换的接口，根据参数输入，可进行切换，方便在未接摄像头时的测试与调试。

上述实施例中，FC协议通信模块采用FC-AV标准协议进行视频传输。

在一个优选的实施例中，光纤通信视频采集装置还包括UART(异步收发传输器)；FPGA通过UART与位于该装置外部的设备进行串口通信。

在一个优选的实施例中，存储器包括内存和FLASH(闪存)。其中，内存采用DDR3内存条。

上述各实施例中，该装置可以接受多种视频协议，如SDI协议支持HD-SDI、3G-SDI等。

上述各实施例中，视频源为摄像头，摄像头采用串口协议与FPGA进行通讯。

在本发明的第二实施例中，提供一种光纤通信视频采集方法，其包括：

步骤S1、供电后FPGA的时钟和复位信号产生，通过FPGA中采集接口配置模块进行HD-SDI视频传输的参数配置，并发送视频传输开始指令；

其中，参数配置包括图像大小、颜色、层次、分辨率以及选通路数等；

步骤S2、4路视频源分别通过4路连接器和均衡器进入FPGA芯片，由4路视频处理模块进行视频格式处理，并进行视频采集处理，转成FC格式的数据；

步骤S3、FC格式的数据通过FPGA的FC协议通信模块向光电转换模块输出，转换成光信号送达目的地，以达到使用要求；

其中，FC协议通信模块使用FC-AV标准协议进行视频的传输。

上述步骤中，串口数据通过FPGA的UART串口进行收发，可以与外部设备进行串口通信。

综上所述，本发明在使用时，视频格式处理、视频采集处理可以由FPGA进行灵活处理，以适应不同视频协议的要求；通过UART串口，可以直接与外界设备通信。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。