專利名稱：一種數(shù)字高清攝像機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于攝像設(shè)備，更具體地說，是一種應(yīng)用于數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電 視系統(tǒng)(HDCCTV)中前端的數(shù)字高清攝像機。
背景技術(shù)：
民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)(CCTV)采用復(fù)合視頻的傳輸格式，75歐姆BNC連接器和 75歐姆同軸電纜，系統(tǒng)宜由攝像、傳輸、顯示及控制等四個主要部分組成。當需要記錄監(jiān)視 目標的圖像時，應(yīng)設(shè)置錄像裝置。在監(jiān)視目標的同時，當需要監(jiān)聽聲音時，可配置聲音傳輸、 監(jiān)聽和記錄系統(tǒng)。 民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)(CCTV)技術(shù)不斷發(fā)展，各種新方案，新技術(shù)陸續(xù)推出，傳 統(tǒng)的模擬監(jiān)視系統(tǒng)清晰度不高，遠不能達到高清的標準。數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng) (HDCCTV)，是指清晰度達到高清標準，即指清晰度達到720P或者1080I&P，同時傳輸數(shù)字信 號，高清化，數(shù)字化的監(jiān)視系統(tǒng)。 目前符合高清標準的產(chǎn)品有很多，但均不適用于民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)。名稱為
"基于通用HDMI設(shè)備的高清視頻圖像采集顯示方法"，申請?zhí)枮?00710119329. X的中國專
利申請，闡述了基于HDMI接口的攝像方法，但是，HDMI接口如果應(yīng)用于安防領(lǐng)域，存在三
個問題， 一個是傳輸距離比較短，只有幾米至十幾米的傳輸距離；第二個是采用專用接口 ，
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)。 SDI接口應(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。SDI采用同軸電纜，可以
傳輸100米的距離，傳輸距離相對較遠，完全可以滿足在一些小型系統(tǒng)上的應(yīng)用。但在一些
比較大型的系統(tǒng)，特別是傳輸距離遠遠超過100米，則不能滿足應(yīng)用的要求。 現(xiàn)有帶SDI接口的設(shè)備主要應(yīng)用于廣播電視領(lǐng)域，是廣播電視高端攝像設(shè)備，用
于節(jié)目錄制等，不能滿足閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)應(yīng)用的要求。 現(xiàn)有攝像機應(yīng)用于HDCCTV系統(tǒng)，存在以下問題 1、普通攝像機清晰度不高，一般只有標準清晰度，不能達到高清應(yīng)用的要求； 2、現(xiàn)有的部分高清攝像機采用YPbPr或HDMI接口 ，應(yīng)用于專業(yè)廣播電視及錄像需 要，傳輸距離短，價格昂貴，不能滿足民用監(jiān)視電視系統(tǒng)； 3、高清信號碼流都非常大，現(xiàn)有很多高清監(jiān)視傳輸都基于圖像壓縮，例如高清網(wǎng) 絡(luò)攝像機，而圖像壓縮造成圖像效果變差。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種適用于不同距離的傳輸
要求、無壓縮傳輸高清圖像的數(shù)字高清攝像機。[0012] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案為一種數(shù)字高清攝像機，包括攝像機電 路，其還包括FPGA模塊及與FPGA模塊連接的SDI模塊；FPGA模塊用于接收攝像機電路的 數(shù)字信號并將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為SDI信號；SDI模塊用于驅(qū)動SDI信號并發(fā)送至BNC輸出端 口 ；所述SDI信號是高清HDSDI，并向下兼容標清SDSDI。 所述SDI模塊包括與FPGA模塊連接的SDI電纜驅(qū)動電路和SDI電纜驅(qū)動電路連 接的SDI接口。 還包括與FPGA模塊連接的光收發(fā)模塊，用于SDI信號的光傳輸。 所述FPGA模塊還設(shè)有通訊數(shù)據(jù)接收模塊，用于接收光收發(fā)模塊的控制信號。 還包括與FPGA模塊連接的音頻模塊，用于對前端監(jiān)控場所的監(jiān)聽，該FPGA模塊接
收來自音頻模塊的音頻信號，并將音頻信號嵌入SDI信號中，并將信號發(fā)送至SDI模塊或光
收發(fā)模塊。所述音頻模塊包括接收聲音信號并將聲音信號轉(zhuǎn)化為模擬信號的微音器和將模
擬信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)化的音頻ADC。 所述攝像機電路為CCD攝像機電路，或CMOS攝像機電路。 所述FPGA模塊通過擴展10接口外接DVI發(fā)送/接收芯片實現(xiàn)帶DVI接口 。所述 FPGA模塊還可通過擴展10接口外接VGA ADC/DAC芯片實現(xiàn)帶VGA接口 。所述FPGA模塊還 可通過擴展IO接口外接以太網(wǎng)處理芯片，實現(xiàn)帶網(wǎng)絡(luò)信號通道。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)勢 1、本實用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡單，成本很低的數(shù)字高清攝像機，適用于民用閉 路監(jiān)視電視系統(tǒng)(HDCCTV)。 2、本實用新型通過FPGA模塊、SDI模塊及光收發(fā)模塊實現(xiàn)高清HDSDI接口和光纖
接口 ，兼容現(xiàn)有模擬CCTV系統(tǒng)的接口標準，適用于不同距離的傳輸要求。 3、本實用新型數(shù)字高清攝像機采用SDI接口規(guī)格，無壓縮傳輸高清圖像，確保圖
像清晰度不降低。 4、本實用新型數(shù)字高清攝像機在SDI信號中嵌入了音頻信號，實現(xiàn)對前端監(jiān)控場 所的監(jiān)聽。 5、本實用新型數(shù)字高清攝像機在SDI信號中嵌入了反向的通訊數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對攝 像機云臺和球機的控制。

圖1為模擬攝像機結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本實用新型數(shù)字高清攝像機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。 圖1為現(xiàn)有模擬攝像結(jié)構(gòu)圖，由圖可以看出，攝像機電路輸出數(shù)字信號，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn) 換后，采用1. OVp-p復(fù)合視頻、75QBNC端口輸出視頻信號。 圖2為本實用新型數(shù)字高清攝像機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。在攝像機電路中，增加了 FPGA模 塊、SDI模塊、光收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、音頻模塊以及擴展IO接口。 如圖2所示，攝像機電路將攝像圖像光電轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，一般為656信號，連接FPGA模塊，通過對FPGA編程，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為串行SDI信號，連接SDI模塊，經(jīng)過線纜驅(qū) 動后，采用和模擬復(fù)合視頻一致的75 Q BNC端口 。 FPGA模塊可以選用型號為LEF2M20SE的 芯片，也可以選用其它FPGA。 SDI模塊線纜驅(qū)動電路可以選用型號為LMH0002的芯片。 音頻模塊由微音器和音頻ADC芯片以及相應(yīng)電路構(gòu)成。音頻ADC可以選用型號為 CS4334的芯片。數(shù)字化的音頻信號連接FPGA模塊，并嵌入到SDI信號中，和SDI信號一同 輸出。 光收發(fā)模塊連接FPGA模塊，可以采用規(guī)格為雙向，速率2. 5G， SFP或1X9封裝的 器件。FPGA模塊處理后的SDI信號經(jīng)光收發(fā)模塊連接光纖輸出。 光收發(fā)模塊同時接收來自后端的通訊信號，并連接由FPGA編程實現(xiàn)的通訊數(shù)據(jù) 接收模塊。FPGA模塊從通訊數(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)接收模塊可 以采用MAX232或MAX485芯片，用于對云臺，球機的控制。 FPGA模塊其余10接口連接擴展10接口 ，通過增加外接電路實現(xiàn)功能擴展。
權(quán)利要求一種數(shù)字高清攝像機，包括攝像機電路，其特征在于還包括FPGA模塊及與FPGA模塊連接的SDI模塊；FPGA模塊用于接收攝像機電路的數(shù)字信號并將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為SDI信號；SDI模塊用于驅(qū)動SDI信號并發(fā)送至BNC輸出端口；所述SDI信號是高清HDSDI，并向下兼容標清SDSDI。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字高清攝像機，其特征在于所述SDI模塊包括與FPGA模 塊連接的SDI電纜驅(qū)動電路和SDI電纜驅(qū)動電路連接的SDI接口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字高清攝像機，其特征在于還包括與FPGA模塊連接的光 收發(fā)模塊，用于SDI信號的光傳輸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字高清攝像機，其特征在于所述FPGA模塊還設(shè)有通訊數(shù)據(jù)接收模塊，用于接收光收發(fā)模塊的控制信號。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字高清攝像機，其特征在于還包括與FPGA模塊連接的音 頻模塊，用于對前端監(jiān)控場所的監(jiān)聽，該FPGA模塊接收來自音頻模塊的音頻信號，并將音 頻信號嵌入SDI信號中，并將信號發(fā)送至SDI模塊或光收發(fā)模塊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字高清攝像機，其特征在于所述音頻模塊包括接收聲音 信號并將聲音信號轉(zhuǎn)化為模擬信號的微音器和將模擬信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)化的音頻ADC。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字高清攝像機，其特征在于所述攝像機電路為CCD攝像 機電路，或CMOS攝像機電路。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的數(shù)字高清攝像機，其特征在于所述FPGA模塊通 過擴展10接口外接DVI發(fā)送/接收芯片實現(xiàn)帶DVI接口 。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的數(shù)字高清攝像機，其特征在于所述FPGA模塊通 過擴展10接口外接VGAADC/DAC芯片實現(xiàn)帶VGA接口 。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的數(shù)字高清攝像機，其特征在于所述FPGA模塊 通過擴展IO接口外接以太網(wǎng)處理芯片，實現(xiàn)帶網(wǎng)絡(luò)信號通道。
專利摘要本實用新型涉及一種數(shù)字高清攝像機，包括攝像機電路，其還包括FPGA模塊及與FPGA模塊連接的SDI模塊；FPGA模塊用于接收攝像機電路的數(shù)字信號并將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為SDI信號；SDI模塊用于驅(qū)動SDI信號并發(fā)送至BNC輸出端口；所述SDI信號是高清HDSDI，并向下兼容標清SDSDI。本實用新型適用于不同距離的傳輸要求且無需壓縮傳輸高清圖像，確保圖像清晰度不降低。
文檔編號H04N5/225GK201467278SQ20092006199
公開日2010年5月12日 申請日期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, 柯政, 梁昌定, 王一科, 肖仕昌, 陳東 申請人:安防制造(中國)有限公司;廣東響石數(shù)碼科技有限公司