本發(fā)明涉及視頻信號的發(fā)送裝置，具體涉及一種利用雙絞線傳輸超大分辨率和超高幀率視頻信號的發(fā)送裝置。

背景技術(shù)：

視頻傳輸，特別是對幀圖像的視頻傳輸在人們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)工業(yè)領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。傳統(tǒng)領(lǐng)域模擬高清視頻傳輸采用同軸電纜直線傳輸?shù)姆绞?，屬于單線路傳輸，在傳輸多種信號時，信號間干擾大，傳輸視頻的分辨率有限，容易因外界電磁波干擾而產(chǎn)生共模干擾,加重色度衰減；再者，單根同軸線傳輸帶寬有限，針對于類似超大分辨率和超高幀率的高頻率視頻信號來說，同軸線單路傳輸帶寬難以滿足要求，并且被傳輸信號頻率越高，同軸傳輸衰減越大，傳輸距離越短；同軸線進行視頻直接傳輸時，圖像四周亮色串擾大；同軸線架構(gòu)成本較高；同時，傳統(tǒng)的視頻信號傳輸難于對視頻信號進行前期處理并遵循單線路亮度和色度一起編碼，容易產(chǎn)生亮色串擾。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在問題和不足，提供一種先對傳輸視頻信號進行調(diào)整處理，再對亮度、色度分開進行編碼，再通過多線路傳輸方式，利用雙絞線傳輸超大分辨率和超高幀率視頻信號的發(fā)送裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一種利用雙絞線傳輸超大分辨率和超高幀率視頻信號的發(fā)送裝置，包括依次連接的色度空間轉(zhuǎn)換單元、YUV增益控制單元、圖像分割單元、并行編碼單元、D/A轉(zhuǎn)換單元；

視頻信號經(jīng)色度空間轉(zhuǎn)換單元將RGB格式轉(zhuǎn)換成YUV格式并通過YUV增益控制單元進行亮度色度的調(diào)整；

圖像分割單元對調(diào)整后的視頻信號分割成若干子圖像；

并行編碼單元對子圖像進行亮度Y、色度UV分開編碼并通過D/A轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成模擬信號以在雙絞線傳輸線路上進行傳輸。

作為一種改進，圖像分割單元包括一個掃描單元，該掃描單元包括三個掃描器，所述掃描器對視頻信號進行三次隔行掃描，最終獲得四幅子圖像。

作為一種改進，還包括并行控制單元，所述并行控制單元通過開關(guān)控制經(jīng)圖像分割單元所形成的子圖像同時并行進入并行編碼單元。

作為一種改進，并行編碼單元包括四個編碼器，編碼器與子圖像的個數(shù)一一對應(yīng)。

作為一種改進，編碼器包括互不連接的亮度編碼模塊和色度編碼模塊，所述子圖像經(jīng)亮度編碼模塊后形成亮度信號Y，經(jīng)色度編碼模塊后形成色度信號C。

作為一種改進，亮度編碼模塊包括有時序同步單元，所述時序同步單元生成時序信號并附在亮度信號Y上。

作為一種改進，色度編碼模塊通過直接式數(shù)字頻率合成器DDS產(chǎn)生的固定頻率的正弦信號作為色度副載波與色度分量U和V及色同步信號進行正交幅度調(diào)制合成色度信號C；色度空間轉(zhuǎn)換單元支持NTSC標準和PAL標準的RGB格式視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成YUV格式的視頻數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的有益效果是：雙絞線傳輸較同軸電纜的傳輸具有架構(gòu)成本低、架構(gòu)方式簡單的優(yōu)點，并有利于抑制共模干擾，減少衰減，同時，本發(fā)明雙絞線傳輸實現(xiàn)了多路信號傳輸?shù)哪康?，實現(xiàn)了多路降頻處理并降低了每根信號傳輸?shù)膸捯?，進一步的，本發(fā)明對傳輸信號的前期調(diào)整和亮色分離傳輸方式均有效避免了因亮色串擾產(chǎn)生的傳輸問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意框圖。

圖2是本發(fā)明的圖像分割處理流程圖。

圖3是本發(fā)明的編碼流程圖。

圖4是本發(fā)明編碼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明的亮度編碼結(jié)構(gòu)圖。

圖6是本發(fā)明的色度編碼流程圖。

圖7是本發(fā)明的雙絞線結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作進一步的說明。以下實施例僅對本申請進行進一步說明，不應(yīng)理解為對本申請的限制。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示的一種利用雙絞線傳輸超大分辨率和超高幀率視頻信號的發(fā)送裝置，包括依次連接的色度空間轉(zhuǎn)換單元1、YUV增益控制單元2、圖像分割單元3、并行編碼單元4、D/A轉(zhuǎn)換單元5；視頻信號經(jīng)色度空間轉(zhuǎn)換單元1將RGB格式轉(zhuǎn)換成YUV格式并通過YUV增益控制單元2進行亮度色度的調(diào)整；圖像分割單元3對調(diào)整后的視頻信號分割成若干子圖像；并行編碼單元4對子圖像進行亮度Y、色度UV分開編碼并通過D/A轉(zhuǎn)換單元5轉(zhuǎn)換成模擬信號以在雙絞線傳輸線路上進行傳輸；本發(fā)明將傳統(tǒng)的線纜傳輸換以雙絞線傳輸線路進行傳輸，由于雙絞線是四組相互獨立的信號線，每組線路用于傳輸一副子圖像的亮色度信號，故可將超大分辨率和超高幀率的視頻信號進行分割以后進行亮、色分開編碼傳輸，實現(xiàn)降頻的同時避免亮色干擾，降低單租雙絞線的信號傳輸帶寬負荷和要求。

進一步的，本發(fā)明還采用了色度空間轉(zhuǎn)換單元1、YUV增益控制單元2對視頻信號進行了預(yù)處理，按照NTSC或PAL制式將RGB編碼方式視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的YUV編碼方式的視頻數(shù)據(jù)，在轉(zhuǎn)換成YUV格式后經(jīng)過YUV增益單元2對Y、U、V進行增益調(diào)整，本發(fā)明引入的視頻信號前期處理的方式，將視頻信號由RGB格式轉(zhuǎn)換為更適用于編碼及傳輸?shù)腨UV格式便于分離亮色度信息，避免亮色干擾；而YUV增益控制，是對YUV三分量分別控制，能達到更好的視覺效果，更進一步的，其對微弱的變量值進行調(diào)整，便于后續(xù)傳輸，以防微弱信號衰減致使后續(xù)采集及其困難；進一步的，本發(fā)明創(chuàng)造性地將增益好的YUV格式視頻信號進入圖像分割單元3進行多種形式的圖像分割，具體方式系采用不同的掃描方式，如隔行掃描等對輸入的視頻信息進行掃描以使得視頻信號滿足雙絞線傳輸線路的傳輸要求為止，圖像分割單元3的引入使得原本超大分辨率和超高幀率的視頻信息得到多次的分割，并根據(jù)分割的結(jié)果進行多線路傳輸，實現(xiàn)了降頻的目的，同被分割成多組子圖像的視頻信息其對傳輸線纜的帶寬要求也相應(yīng)地降低，既起到了使得子圖像視頻信息之間相對獨立、避免互相干擾的作用，又降低了單根雙絞線的帶寬壓力，避免了高頻率視頻信號衰減大、傳輸短的問題。

最后本發(fā)明采用了根據(jù)分割后的子圖像數(shù)量將各個子圖像分別導(dǎo)入各個并行編碼單元4，并行編碼單元4對已經(jīng)分割好的子圖像再次進行色度和亮度的分離，即如果原本分割出來的子圖像為4幅，則經(jīng)過編碼單元4亮度和色度分離后，另形成的傳輸信號為8個，分別為經(jīng)圖像分割單元3分割后的4幅子圖像各自對應(yīng)的亮度Y和色度C的傳輸信號，共8個，避免了視頻傳輸時候圖像四周亮色的串擾，保證最終視頻傳輸還原度、分辨率、清晰度都處于較高標準，較少存在失真情況。

作為一種改進的具體實施方式，如圖2所示，圖像分割單元3包括一個掃描單元31，掃描單元31對視頻信號進行三次掃描以獲得子圖像，本發(fā)明采用掃描的方式對視頻信號進行分割，簡單易于實現(xiàn)，且因為各個掃描單元31掃描的方式、掃描的次數(shù)不同，可以根據(jù)子圖像個數(shù)的具體需求選擇不同的掃描單元31所對應(yīng)的掃描方式，具體可以采用多種分割方式掃描，如，隔行，按列分割等，如果需求量較多的，可以通過對一個或者多個相同或者不同的掃描單元31進行重復(fù)掃描或者交叉掃描予以實現(xiàn)，且掃描的圖像分割方式有利于完整地保留原始圖像的所有組成，只需要將掃描分割的部分按照掃描的方法重新拼合即可完成對子圖像的組合，即掃描分割以后，子圖像的重組亦容易實現(xiàn)并能相互照應(yīng)，可操作性強。

作為一種改進的具體實施方式，如圖2所示，所述掃描單元31包括三個掃描器311，分別是隔行掃描0、隔行掃描1和隔行掃描2。將YUV數(shù)據(jù)(4*M，4*N)送入圖像分割單元的隔行掃描0，將上述輸入的單幀大分辨率圖像隔行掃描，得到奇數(shù)行掃描圖片(2*M，4*N)和偶數(shù)行掃描圖片(2*M，4*N)；將上述兩幅子圖像再次分別進行隔行掃描，得到四幅最終分割圖像(M，4*N)。本發(fā)明系針對超大分辨率和超高幀率視頻信號進行發(fā)送，為了滿足降頻，降低各線路承擔信號帶寬以達到本發(fā)明的帶寬要求的目的。

作為一種改進的具體實施方式，如圖1所示，本發(fā)明的利用雙絞線傳輸超大分辨率和超高幀率視頻信號的發(fā)送裝置，還包括并行控制單元6，并行控制單元6控制經(jīng)圖像分割單元3所形成的子圖像同時并行進入并行編碼單元4，并行控制單元6以使得所有經(jīng)圖像分割單元3所形成的子圖像能同時的、并行得進入并行編碼單元4，從而使得并行編碼單元4能同時對子圖像進行處理，編碼單元4包括四個編碼器41，具體可以是，在每個編碼器41前端安置一個并行控制開關(guān)，保障信號同時進入編碼器41，同時也可以選擇單個編碼器41導(dǎo)通，即進行單路信號傳輸，獨立控制，如圖4中，并行控制單元6控制4個并行控制開關(guān)的通斷，從而可以優(yōu)化選擇信號傳輸模式，針對低頻信號等形式，可以不進行圖像分割，只打開一個編碼器41進行亮色分開傳輸，使用雙絞線一對線路即可，即本發(fā)明同樣適用于傳統(tǒng)低頻信號進行傳輸。

作為一種改進的具體實施方式，如圖4所示，編碼單元4包括四個編碼器41，所述編碼器41與子圖像的個數(shù)一一對應(yīng)；一一對應(yīng)的編碼器41能保證所有經(jīng)過圖像分割單元3分割形成的子圖像都能并行、獨立地進行編碼，避免了相互之間的干擾同時加快編碼進程，提高效率，四個編碼器41的設(shè)置能最大程度配合雙絞線傳輸方式的設(shè)定，合理高效。

作為一種改進的具體實施方式，如圖4所示，所述編碼器41包括互不連接的亮度編碼模塊42和色度編碼模塊43，子圖像經(jīng)亮度編碼模塊42后形成亮度信號Y，經(jīng)色度編碼模塊43后形成色度信號C；本發(fā)明將編碼器41分為兩個編碼模塊，分別是亮度編碼模塊42和色度編碼模塊43，經(jīng)過亮度編碼模塊42和色度編碼模塊43后的子圖像能形成亮度信號Y和色度信號C，由于YUV格式本身的特點，其中Y即為亮度分量，UV即為色度分量，故編碼器41實際通過亮度編碼模塊42和色度編碼模塊43對YUV格式進行了Y分量的亮度編碼和UV分量的色度編碼，從而使得子圖像中的亮度和色度部分在編碼時候便得以區(qū)分并分別形成傳輸信號，即相應(yīng)地圖像分割單元3如果將圖像分為4個子圖像，此時經(jīng)過編碼器41進行亮度色度的分開編碼后，即形成8個傳輸信號，該8個傳輸信號分別是4個子圖像的色度信號C和亮度信號Y,故之后線路傳輸時，亮度信號Y和色度信號C也能各自獨立傳輸，即避免了傳輸過程中亮色信號的互相串擾現(xiàn)象。

作為一種改進的具體實施方式，如圖5所示，亮度編碼模塊由輸入圖像的亮度分量加上時序同步單元編碼而成，每一幀圖像亮度編碼可分為幀消隱區(qū)間和幀有效視頻區(qū)間，其中幀消隱區(qū)間包括均衡信號行、幀同步信號行和正常消隱行；而幀有效視頻區(qū)間行主要用于傳輸有效視頻亮度分量。

本發(fā)明所述亮度編碼模塊42包括有時序同步單元421，所述時序同步單元421生成時序信號并附在亮度信號Y上，由于亮度編碼模塊42和色度編碼模塊43需要對亮度和色度進行分別編碼從而生成亮度信號Y和色度信號C以進行分別獨立地傳輸，為了保證同一子圖像的亮度信號Y和色度信號C在編碼完成后傳輸完成后能更容易進行重新組合以恢復(fù)完整地子圖像，由于傳輸路徑中的情況、傳輸?shù)乃俣?、路徑等都會影響到亮度信號Y和色度信號C的一致性，故通過時序同步單元421在亮度信號Y上同步時序，具體系附在亮度信號Y的信號消隱區(qū)，后期解碼時，色度信號C時序由在亮度信號Y上解碼出的同步信號一同控制，即在傳輸完成時能根據(jù)亮度信號Y上解碼出的時序信號對亮度信號Y和色度信號C進行重新統(tǒng)一，使得傳輸完成后極易恢復(fù)，簡化流程并保證傳輸?shù)木_性，減少傳輸錯誤的幾率。

作為一種改進的具體實施方式，如圖6所示，色度編碼模塊43通過直接式數(shù)字頻率合成器DDS產(chǎn)生的固定頻率的正弦信號作為色度副載波與色度分量U和V及色同步信號進行正交幅度調(diào)制合成色度信號C；由于YUV格式的特性，其色度分量分為UV兩個分量，為了更好地統(tǒng)一UV分量成為統(tǒng)一地色度信號C并有利于傳輸，本發(fā)明采用了固定頻率的正弦信號作為色度副載波進行正交幅度調(diào)制合成色度信號C，其中，正弦信號根據(jù)DDS原理產(chǎn)生，具體過程為：假定原始時鐘頻率為Q，需要產(chǎn)生的頻率為P，根據(jù)奈奎斯特定律，P小于等于Q/2。使用32位的累加器，在每個時鐘時刻加上一個32位的步長P*232/Q，將累加器每個時刻的累加值輸出，并對其以232取模再送入累加器，取模之后的值即為所需頻率的相位。以相位作為索引，查詢特定表格，即可產(chǎn)生所需頻率的正弦波信號；該行正交幅度調(diào)制合成色度信號C得上述合成方法統(tǒng)一了UV分量，使得色度分量UV能以色度信號C的形式進行傳輸，簡化了傳輸流程，兩者合成主要減少一路傳輸通道，并利于統(tǒng)一化的操作。

作為一種改進的具體實施方式，色度空間轉(zhuǎn)換單元1包括按照NTSC或PAL制式將RGB編碼方式視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的YUV編碼方式的視頻數(shù)據(jù)；由于視頻信號通常有NTSC和PAL兩種制式，由于兩者編解碼方式及場掃描頻率不同，針對NTSC制和PAL制視頻信號，RGB到Y(jié)UV的色度轉(zhuǎn)換公式有所不同；

故本發(fā)明針對上述兩種制式設(shè)計了兩套計算公式以便于NTSC制式和PAL制式的轉(zhuǎn)化，對于NTSC制式，具體轉(zhuǎn)換公式為：

Y＝0.151*R+0.297*G+0.058*B

U＝-0.074*R-0.147*G+0.221*B

V＝0.312*R-0.261*G-0.051*B

對于PAL制式，具體轉(zhuǎn)換公式為：

Y＝0.160*R+0.314*G+0.061*B

U＝-0.079*R-0.155*G+0.234*B

V＝0.329*R-0.275*G-0.054*B

如圖7所示的雙絞線為T568B標準的網(wǎng)線制作示意圖。雙絞線是由一對互相絕緣的金屬導(dǎo)線絞合而成，有利于抵御外界電磁波干擾及多對絞線之間的相互干擾。常見的雙絞線電纜包含4對雙絞線，其中1、2號線絞纏，3、6線絞纏，4、5線相互絞纏，7、8線相互絞纏。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。