監(jiān)控系統(tǒng)、圖像壓縮串行器以及圖像解壓縮解串行器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示監(jiān)控系統(tǒng)、圖像壓縮串行器以及圖像解壓縮解串行器。所揭示的監(jiān)控系統(tǒng)包括攝影機、同軸纜線以及中控機臺。攝影機用于拍攝圖像且具有一圖像壓縮串行器。中控機臺具有一圖像解壓縮解串行器。圖像壓縮串行器將攝影機所拍攝到的數(shù)字圖像壓縮為特定解析度、并將該特定解析度的數(shù)字圖像轉換為串行形式。同軸纜線耦接該圖像壓縮串行器至該圖像解壓縮解串行器，以傳輸該特定解析度且該串行形式的數(shù)字圖像至該圖像解壓縮解串行器轉換為并行形式并作解壓縮，以進行視頻編碼。本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)的設計使得同軸纜線得以以低成本線材實現(xiàn)、卻同時確保監(jiān)控畫面為相當?shù)母弋嬞|。
【專利說明】監(jiān)控系統(tǒng)、圖像壓縮串行器以及圖像解壓縮解串行器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及監(jiān)控系統(tǒng)(surveillance system),尤其涉及攝影機所使用的串行輸出模塊以及中控機臺內所使用的串行接收模塊(聯(lián)合稱為SERDES裝置)。
【背景技術】
[0002]監(jiān)控系統(tǒng)一般需要相當長度的線材連結攝影機與中控機臺。
[0003]然而，隨著攝影機圖像品質提升，過長的線材需求必須同時加粗線材口徑方能確保傳輸品質。如此一來，若要更新監(jiān)控系統(tǒng)作高畫質圖像監(jiān)控，大樓原始的布線必須全面更新，費用非常昂貴。此外，粗線材口徑也意味著可觀的線材成本。

【發(fā)明內容】

[0004]鑒于上述問題，本發(fā)明揭示一種監(jiān)控系統(tǒng)、一種圖像壓縮串行器以及一種圖像解壓縮解串行器。
[0005]根據(jù)本發(fā)明一種實施方式所實現(xiàn)的一監(jiān)控系統(tǒng)包括攝影機、同軸纜線以及中控機臺。攝影機用于拍攝圖像且具有一圖像壓縮串行器。中控機臺具有一圖像解壓縮解串行器。圖像壓縮串行器將攝影機所拍攝到的數(shù)字圖像壓縮為特定解析度、并將該特定解析度的數(shù)字圖像轉換為串行形式。同軸纜線耦接該圖像壓縮串行器至該圖像解壓縮解串行器，以傳輸該特定解析度且該串行形式的數(shù)字圖像給該圖像解壓縮解串行器轉換為并行形式并作解壓縮，以進行視頻編碼。
[0006]根據(jù)本發(fā)明一種實施方式所實現(xiàn)的一圖像壓縮串行器包括一數(shù)字圖像解碼器、一圖像壓縮器以及一串行器。該數(shù)字圖像解碼器使一數(shù)字圖像自一第一數(shù)據(jù)格式解碼。該圖像壓縮器自該數(shù)字圖像解碼器接收該數(shù)字圖像、并將之壓縮至一特定解析度。該串行器耦接該圖像壓縮器，用以將該特定解析度的數(shù)字圖像轉換為一串行形式，以呈一第二數(shù)據(jù)格式由一同軸纜線傳輸。
[0007]本發(fā)明一種實施方式還實現(xiàn)一圖像解壓縮解串行器，使數(shù)字圖像復原為一第一數(shù)據(jù)格式。該圖像解壓縮解串行器包括一解串行器、一圖像解壓縮器以及一數(shù)字圖像編碼器。該解串行器接收一第二數(shù)據(jù)格式的數(shù)字圖像、并將之轉換為一并行形式；該第二數(shù)據(jù)格式相容于同軸纜線傳輸。該圖像解壓縮器耦接該解串行器，提供解壓縮運算。該數(shù)字圖像編碼器將該圖像解壓縮器解壓縮后的數(shù)字圖像編碼復原為該第一數(shù)據(jù)格式。
[0008]本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)的設計使得同軸纜線得以以低成本線材實現(xiàn)、卻同時確保監(jiān)控畫面為相當?shù)母弋嬞|。舉例說明之，通過所揭示的技術，原需以1.5Gbps/3Gbps位元率傳輸?shù)母弋嬞|圖像即使降至270Mbps位元率仍可維持相當畫面品質；此低位元率使得低成本線材設計得以實現(xiàn)。
[0009]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖，詳細說明如下?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0010]圖1為根據(jù)本發(fā)明一種實施方式所實現(xiàn)的一監(jiān)控系統(tǒng)100 ；
[0011]圖2以方塊圖詳細圖解根據(jù)本發(fā)明一種實施方式所實現(xiàn)的攝影機202與中控機臺204 ；
[0012]圖3以方塊圖圖解根據(jù)本發(fā)明一種實施方式所實現(xiàn)的一圖像壓縮串行器300;以及
[0013]圖4為一方塊圖，對應該圖像壓縮串行器300圖解一圖像解壓縮解串行器400。
[0014]上述附圖中的附圖標記說明如下:
[0015]100~監(jiān)控系統(tǒng)；
[0016]102_1、102_2...102_N~攝影機；
[0017]104~中控機臺；
[0018]106~屏幕；
[0019]108~電腦；
[0020]202~攝影機；
[0021]204~中控機臺；
[0022]212~圖像感測器；
[0023]214-圖像信號處理器；
[0024]216~數(shù)字視頻錄影控制器；
[0025]222~數(shù)字圖像解碼器；
[0026]224-圖像壓縮器；
[0027]226~雙態(tài)轉換率控制編碼器；
[0028]228~串行器；
[0029]230~解串行器；
[0030]232"雙態(tài)轉換率控制解碼器；
[0031]234-圖像解壓縮器；
[0032]236~數(shù)字圖像編碼器；
[0033]300~圖像壓縮串行器；
[0034]302~BT1120 解碼器；
[0035]304~JPEG 編碼器；
[0036]306~緩沖器；
[0037]308~8bIOb 編碼器；
[0038]310~頻道編碼器；
[0039]312~270Mbps 串行器；
[0040]400~圖像解壓縮解串行器；
[0041]402~270Mbps 解串行器；
[0042]404~頻道譯碼器；
[0043]406~8b IOb 解碼器；
[0044]408~緩沖器；
[0045]41 0-jpeg 解碼器；[0046]412~BT1120 編碼器；
[0047]Coaxial_Cable~同軸纜線；
[0048]SMART_SER"圖像壓縮串行器；以及
[0049]SMART_DES^圖像解壓縮解串行器
【具體實施方式】
[0050] 圖1為根據(jù)本發(fā)明一種實施方式所實現(xiàn)的一監(jiān)控系統(tǒng)(surveillancesystem) 100，其中包括攝影機102_1、102_2...102_N、中控機臺104、屏幕106以及電腦108。同軸纜線(coaxial cable)用于連結攝影機102_1、102_2...102_N至中控機臺104 ;例如，率禹接攝影機102_1與中控機臺104的該條同軸纜線Coaxial_Cable。中控機臺104的一種實施方式為數(shù)字視頻錄影機(Digital Video Recorder, DVR),可使攝影機102_1、102_2...102_N拍攝的畫面于屏幕106上播出或者傳遞至電腦108。
[0051]攝影機102_1、102_2...102_Ν可拍攝高畫質圖像。例如，數(shù)字串行接口(SerialDigital Interface, SDI)攝影機-具有 SD-SDI (如 480i60、576i50)、HD-SDI (如 720P60、720P50、1080i60、1080i50)、或 3G-SDI (如 1080P60、1080P50)攝像功能者一即可用來實現(xiàn)攝影機 102_1、102_2...102_N。
[0052]同軸纜線Coaxial_Cable可采用一般口徑。例如，任何足以傳送標準解析度(Standard Definition, SD)圖像的同軸纜線都可以用來實現(xiàn)所述同軸纜線Coaxial_Cable。
[0053]為了以一般口徑的同軸纜線Coaxial_Cable實現(xiàn)高畫質圖像監(jiān)控，本案于攝影機102_1、102_2...102_N的串行輸出模塊以及中控機臺104的串行接收模塊(聯(lián)合稱為SERDES裝置)作特別設計，介紹如下。
[0054]圖2以方塊圖詳細圖解根據(jù)本發(fā)明一種實施方式所實現(xiàn)的攝影機202與中控機臺204。如圖所示，攝影機202與中控機臺204以同軸纜線Coaxial_Cable連結。
[0055]攝影機202用于拍攝圖像且具有一圖像壓縮串行器SMART_SER。圖像拍攝可由圖像感測器212以及圖像信號處理器214實現(xiàn)。圖像壓縮串行器SMART_SER可將拍攝到的數(shù)字圖像壓縮為一特定解析度、并將該特定解析度的數(shù)字圖像轉換為一串行形式。同軸纜線Coaxial_Cable耦接該攝影機202的該圖像壓縮串行器SMART_SER至該中控機臺204，以傳輸該特定解析度且該串行形式的數(shù)字圖像至該中控機臺204。中控機臺204具有一圖像解壓縮解串行器SMART_DES，用以將該特定解析度且該串行形式的數(shù)字圖像轉換為一并行形式并作解壓縮，以還原之。如圖所示，中控機臺204可于該圖像解壓縮解串行器SMART_DES后耦接一數(shù)字視頻錄影控制器216，提供視頻編碼(如，H.264編碼或任何視頻編碼技術)...等操作。該數(shù)字視頻錄影控制器216處理后的信號可由該中控機臺204輸出，可交由屏幕、個人電腦(如圖1標號106、108)或其他播放或儲存設備。
[0056]如圖2所示，圖像壓縮串行器SMART_SER可包括一數(shù)字圖像解碼器222、一圖像壓縮器224、一雙態(tài)轉換率控制編碼器226與一串行器228。攝影機202所拍攝到的數(shù)字圖像系以一第一數(shù)據(jù)格式輸入該圖像壓縮串行器SMART_SER。數(shù)字圖像解碼器222使該數(shù)字圖像自該第一數(shù)據(jù)格式解碼。圖像壓縮器224自該數(shù)字圖像解碼器222接收該數(shù)字圖像、并將之壓縮至所述特定解析度。雙態(tài)轉換率控制編碼器226耦接于該圖像壓縮器224以及該串行器228之間，可視使用者需求決定是否使用，用以確保信號的雙態(tài)轉換率(togglerate)。串行器228則負責將該特定解析度的數(shù)字圖像轉換為一串行形式，以呈一第二數(shù)據(jù)格式由該同軸纜線Coaxial_Cable傳輸。
[0057]圖2還顯示該圖像解壓縮解串行器SMART_DES可包括一解串行器230、一雙態(tài)轉換率控制解碼器232、一圖像解壓縮器234以及一數(shù)字圖像編碼器236。同軸纜線Coaxial_Cable所傳遞的該第二數(shù)據(jù)格式的數(shù)字圖像將由該解串行器230接收、且轉換為一并行形式。雙態(tài)轉換率控制解碼器232耦接于該解串行器230以及該圖像解壓縮器234之間，系相對應該雙態(tài)轉換率控制編碼器226而設置，提供還原操作。圖像解壓縮器234提供解壓縮運算。該圖像解壓縮器234解壓縮后的數(shù)字圖像將經該數(shù)字圖像編碼器236編碼復原為該第一數(shù)據(jù)格式，以輸出給該數(shù)字視頻錄影控制器216作處理。
[0058]整理之，圖像壓縮串行器SMART_SER的圖像壓縮器224設計以及圖像解壓縮解串行器SMART_DES的圖像解壓縮器234設計使得同軸纜線Coaxial_Cable得以以低成本線材實現(xiàn)、卻同時確保監(jiān)控畫面為相當?shù)母弋嬞|。舉例說明之，通過所揭示的技術，原需以
1.5Gbps/3Gbps位元率傳輸?shù)母弋嬞|圖像即使降至270Mbps位元率仍可維持相當畫面品質；此低位元率使得低成本線材設計得以實現(xiàn)。
[0059]該第一數(shù)據(jù)格式可為BT1120數(shù)據(jù)格式。該第二數(shù)據(jù)格式可為一標準解析度數(shù)字串行接口(SD-SDI)數(shù)據(jù)格式。以上敘述并不意圖限定該第一與該第二數(shù)據(jù)格式為BT1120與SD-SDI數(shù)據(jù)格式。整理之，第二數(shù)據(jù)格式可為相容于同軸纜線傳輸?shù)娜魏未行问降臄?shù)據(jù)格式；并且，相較于第二數(shù)據(jù)格式，任何較高解析度數(shù)字圖像用的并行數(shù)據(jù)格式皆可用來實現(xiàn)該第一數(shù)據(jù)格式。
[0060]在同軸纜線Coaxial_Cable傳輸SD-SDI信號的例子中，為了符合SD-SDI信號的雙態(tài)轉換率(toggle rate)最低要求，雙態(tài)轉換率控制編碼器226以及雙態(tài)轉換率控制解碼器232可有相應設計，稍后討論之。
[0061]此外，圖像壓縮器224與圖像解壓縮器234有多種實施方式一可采用JPEG、H.264或MPEG4...任何圖像壓縮/解壓縮技術。
[0062]關于JPEG (Joint Photographic Experts Group)技術，雙態(tài)轉換率控制編碼器226以及雙態(tài)轉換率控制解碼器232可有相應設計，稍后討論之。
[0063]圖3以方塊圖圖解根據(jù)本發(fā)明一種實施方式所實現(xiàn)的一圖像壓縮串行器300，其中數(shù)字圖像系以BT1120數(shù)據(jù)格式輸入該圖像壓縮串行器300，且系以標準解析度數(shù)字串行接口(SD-SDI)數(shù)據(jù)格式自該圖像壓縮串行器300輸出、交由同軸纜線Coaxial_Cable傳輸。此外，圖像壓縮串行器300所供應的圖像壓縮為JPEG圖像壓縮技術。
[0064]如圖3所示，圖像壓縮串行器300包括一 BTl 120解碼器302、一 JPEG編碼器304、一緩沖器 306、一 8bl0b 編碼器 308、一頻道編碼器(channel coding machine) 310 以及一270Mbps串行器312。BT1120解碼器302 (對應圖2的數(shù)字圖像解碼器222)將數(shù)字圖像自BT1120數(shù)據(jù)格式解碼，再交由該JPEG編碼器304作圖像壓縮。緩沖器306以及SblOb編碼器308為針對JPEG壓縮技術而對該雙態(tài)轉換率控制編碼器(第2圖編號226)作的設計。該JPEG編碼器304所供應的數(shù)據(jù)經該緩沖器306緩沖后，交由該SblOb編碼器308編碼，以確保信號的雙態(tài)轉換率(toggle rate)。頻道編碼器310為針對同軸纜線Coaxial_Cable上傳輸?shù)腟D-SDI信號而對該雙態(tài)轉換率控制編碼器(圖2編號226)作的設計。頻道編碼器310提供加擾(scrambling)與非歸零(NRZ)運算。270Mbps串行器312則是作并行-串行轉換，輸出傳輸率為270Mbps的SD_SDI信號交由同軸纜線Coaxial_Cable傳輸。
[0065]對應該圖像壓縮串行器300，圖4以方塊圖圖解一圖像解壓縮解串行器400，包括:一270Mbps解串行器402、一頻道譯碼器(channel decoding machine)404>一8bl0b解碼器406、一緩沖器408、一 JPEG解碼器410以及一 BT1120編碼器412。270Mbps解串行器402將同軸纜線CoaxialCable所傳輸?shù)腟D_SDI信號轉換為并行形式。頻道譯碼器404為相對該頻道編碼器310而設計,提供解擾(descrambling)與反向非歸零(NRZI)運算。8bl0b解碼器406為相對SblOb編碼器308而設計，解碼后的數(shù)據(jù)經由緩沖器408交由該JPEG解碼器410作解壓縮，再由BT1120編碼器412復原為BT1120數(shù)據(jù)格式。頻道譯碼器404、8bl0b解碼器406與緩沖器408可實現(xiàn)圖2所示的雙態(tài)轉換率控制解碼器232。BT1120編碼器412可實現(xiàn)圖2所示的數(shù)字圖像編碼器236。
[0066]特別聲明之，圖3與圖4內容并非意圖限定本發(fā)明技術范圍。隨著第一以及第二數(shù)據(jù)格式以及圖像壓縮/解壓縮技術不同，所揭示的圖像壓縮串行器與圖像解壓縮解串行器可有對應的修改。此外，所揭示的圖像壓縮串行器與圖像解壓縮解串行器除了可分別制作成芯片外，其部分方塊也可能以韌體方式由處理器執(zhí)行實現(xiàn)。
[0067]雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領域普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視所附的權利要求所界定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種監(jiān)控系統(tǒng)，包括: 一攝影機，用以拍攝圖像且具有一圖像壓縮串行器，其中，該圖像壓縮串行器將該攝影機所拍攝到的數(shù)字圖像壓縮為一特定解析度、并將該特定解析度的數(shù)字圖像轉換為一串行形式； 一同軸纜線，具有一第一端以及一第二端，該第一端耦接該攝影機的該圖像壓縮串行器，使該特定解析度且該串行形式的數(shù)字圖像由該同軸纜線傳輸；以及 一中控機臺，耦接該同軸纜線的該第二端、且具有一圖像解壓縮解串行器，其中，該圖像解壓縮解串行器將該特定解析度且該串行形式的數(shù)字圖像轉換為一并行形式并作解壓縮，以進行視頻編碼。
2.如權利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中: 該攝影機所拍攝到的數(shù)字圖像系以一第一數(shù)據(jù)格式輸入該圖像壓縮串行器；且 該圖像壓縮串行器包括: 一數(shù)字圖像解碼器，使該數(shù)字圖像自該第一數(shù)據(jù)格式解碼； 一圖像壓縮器，自該數(shù)字圖像解碼器接收該數(shù)字圖像、并將之壓縮至該特定解析度；以及 耦接該圖像壓縮器的一串行器，將該特定解析度的數(shù)字圖像轉換為該串行形式，以呈一第二數(shù)據(jù)格式由該同軸纜線傳輸。
3.如權利要求2所述 的監(jiān)控系統(tǒng)，其中該圖像壓縮串行器還包括: 一雙態(tài)轉換率控制編碼器，耦接于該圖像壓縮器以及該串行器之間。
4.如權利要求3所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中: 該雙態(tài)轉換率控制編碼器包括一頻道編碼器，提供加擾與非歸零運算。
5.如權利要求3所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中: 該圖像壓縮器系為一 JPEG編碼器；且 該雙態(tài)轉換率控制編碼器包括一 SblOb編碼器以及一緩沖器，該緩沖器用于緩沖該JPEG編碼器至該SblOb編碼器的數(shù)據(jù)，且該SblOb編碼器耦接該串行器。
6.如權利要求2所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中，該圖像解壓縮解串行器包括: 一解串行器，接收該第二數(shù)據(jù)格式的數(shù)字圖像、并將之轉換為該并行形式； 耦接該解串行器的一圖像解壓縮器，提供解壓縮運算；以及 一數(shù)字圖像編碼器，將該圖像解壓縮器解壓縮后的數(shù)字圖像編碼復原為該第一數(shù)據(jù)格式。
7.如權利要求6所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中該圖像解壓縮解串行器還包括: 一雙態(tài)轉換率控制解碼器，耦接于該解串行器以及該圖像解壓縮器之間。
8.如權利要求7所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中: 該雙態(tài)轉換率控制解碼器包括一頻道譯碼器，提供解擾與反向非歸零運算。
9.如權利要求7所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中: 該圖像解壓縮器為一 JPEG解碼器；且 該雙態(tài)轉換率控制解碼器包括一 SblOb解碼器以及一緩沖器，該SblOb解碼器耦接該解串行器，且該緩沖器用于緩沖該SblOb解碼器至該JPEG解碼器的數(shù)據(jù)。
10.如權利要求6所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中:該第一數(shù)據(jù)格式為BT1220數(shù)據(jù)格式；且 該第二數(shù)據(jù)格式為一標準解析度數(shù)字串行接口數(shù)據(jù)格式。
11.如權利要求6所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中該圖像壓縮器為一JPEG編碼器。
12.—種圖像壓縮串行器，包括: 一數(shù)字圖像解碼器，使一數(shù)字圖像自一第一數(shù)據(jù)格式解碼； 一圖像壓縮器，自該數(shù)字圖像解碼器接收該數(shù)字圖像、并將之壓縮至一特定解析度；以及 耦接該圖像壓縮器的一串行器，將該特定解析度的數(shù)字圖像轉換為一串行形式，以呈一第二數(shù)據(jù)格式由一同軸纜線傳輸。
13.如權利要求12所述的圖像壓縮串行器，還包括: 一雙態(tài)轉換率控制編碼器，耦接于該圖像壓縮器以及該串行器之間。
14.如權利要求13所述的圖像壓縮串行器，其中: 該雙態(tài)轉換率控制編碼器包括一頻道編碼器，提供加擾與非歸零運算。
15.如權利要求13所述的圖像壓縮串行器，其中: 該圖像壓縮器系為一 JPEG編碼器；且 該雙態(tài)轉換率控制編碼·器包括一 SblOb編碼器以及一緩沖器，該緩沖器用于緩沖該JPEG編碼器至該SblOb編碼器的數(shù)據(jù)，且該SblOb編碼器耦接該串行器。
16.如權利要求12所述的圖像壓縮串行器，其中: 該第一數(shù)據(jù)格式為BT1220數(shù)據(jù)格式；且 該第二數(shù)據(jù)格式為一標準解析度數(shù)字串行接口數(shù)據(jù)格式。
17.如權利要求12所述的圖像壓縮串行器，其中該圖像壓縮器為一JPEG編碼器。
18.一種圖像解壓縮解串行器，使數(shù)字圖像復原為一第一數(shù)據(jù)格式，該圖像解壓縮解串行器包括: 一解串行器，接收一第二數(shù)據(jù)格式的數(shù)字圖像、并將之轉換為一并行形式，該第二數(shù)據(jù)格式相容于同軸纜線傳輸； 耦接該解串行器的一圖像解壓縮器，提供解壓縮運算；以及 一數(shù)字圖像編碼器，將該圖像解壓縮器解壓縮后的數(shù)字圖像編碼復原為該第一數(shù)據(jù)格式。
19.如權利要求18所述的圖像解壓縮解串行器，還包括: 一雙態(tài)轉換率控制解碼器，耦接于該解串行器以及該圖像解壓縮器之間。
20.如權利要求19所述的圖像解壓縮解串行器，其中: 該雙態(tài)轉換率控制解碼器包括一頻道譯碼器，提供解擾與反向非歸零運算。
21.如權利要求19所述的圖像解壓縮解串行器，其中: 該圖像解壓縮器為一 JPEG解碼器；且 該雙態(tài)轉換率控制解碼器包括一 SblOb解碼器以及一緩沖器，該SblOb解碼器耦接該解串行器，且該緩沖器用于緩沖該SblOb解碼器至該JPEG解碼器的數(shù)據(jù)。
22.如權利要求18所述的圖像解壓縮解串行器，其中: 該第一數(shù)據(jù)格式為BT1220數(shù)據(jù)格式；且 該第二數(shù)據(jù)格式為一標準解析度數(shù)字串行接口數(shù)據(jù)格式。
23.如權利要求18所述的圖像解壓縮解串行器， 其中該圖像壓縮器為一 JPEG編碼器。
【文檔編號】H04N19/189GK103581616SQ201210334105
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年9月11日 優(yōu)先權日:2012年7月18日
【發(fā)明者】楊文助, 黃文藝, 魏錫邦, 王宇光 申請人:宏芯科技股份有限公司