一種用于城軌列車的視頻點(diǎn)播方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體涉及一種用于城軌列車的視頻點(diǎn)播方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城軌列車的發(fā)展，建成城市軌道交通列車安全保障體系將是必不可少的一個(gè) 環(huán)節(jié)，但在安全檢測(cè)傳感網(wǎng)的建設(shè)中，必然會(huì)存在帶寬不足、帶寬利用率不高等問(wèn)題。視頻 信息承載著乘客異動(dòng)，列車安防等信息，而且由于受格式、分辨率，幀率等因素的影響，會(huì)占 用大量帶寬。目前廣泛應(yīng)用于城軌列車上的乘客信息系統(tǒng)（Pis)與CCTV系統(tǒng)使用獨(dú)立的傳 輸信道，在設(shè)計(jì)上普遍基于硬件，通過(guò)硬件進(jìn)行系統(tǒng)功能的劃分，如車載編碼服務(wù)器，車載 CCTV服務(wù)器等，邏輯流程和信道，協(xié)議配置參數(shù)均固化于硬件內(nèi)部，不能與列車安全檢測(cè)網(wǎng) 進(jìn)行良好的交互，不利于使用列車上分布的硬件資源，造成性能的浪費(fèi)。本文提出了將城軌 列車視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)高效壓縮并傳輸?shù)乃惴?，并在此算法的基礎(chǔ)上形成了一套為多種平臺(tái)提 供原始數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)。
[0003]目前有人提出基于RTSP/RTP的視頻點(diǎn)播服務(wù)器，但沒有使用高效的數(shù)據(jù)壓縮方 法以及給出具體算法實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種用于城軌列車的視頻點(diǎn)播 方法和系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)現(xiàn)基于H264視頻壓縮使用RTSP協(xié)議進(jìn)行傳輸?shù)能壍澜煌ㄜ嚨匾曨l傳 輸系統(tǒng)，并結(jié)合乘客異動(dòng)信息檢測(cè)，解決了視頻流傳輸帶寬不夠的問(wèn)題。本文實(shí)現(xiàn)的軌道交 通車地視頻傳輸系統(tǒng)的傳輸效率、構(gòu)建成本明顯優(yōu)于傳統(tǒng)軌道交通列車視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于城軌列車的視頻點(diǎn)播方法，包括：
[0006] 將視頻傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在視頻信息池，并生成視頻信息的預(yù)覽，所述視頻信息池 為Redis數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0007] 通過(guò)H. 264圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)對(duì)視頻信息進(jìn)行壓縮；
[0008] 使用實(shí)時(shí)流傳輸協(xié)議RTSP對(duì)壓縮后的視頻流進(jìn)行傳輸。
[0009] 本發(fā)明實(shí)施例還提供一種用于城軌列車的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)，包括：
[0010] 存儲(chǔ)單元，用于將視頻傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在視頻信息池，并生成視頻信息的預(yù)覽，所 述視頻信息池為Redis數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0011] 壓縮單元，用于通過(guò)H. 264圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)對(duì)視頻信息進(jìn)行壓縮；
[0012] 傳輸單元，用于使用實(shí)時(shí)流傳輸協(xié)議RTSP對(duì)壓縮后的視頻流進(jìn)行傳輸。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附 圖。
[0014] 圖1是城軌列車視頻傳輸網(wǎng)示意圖；
[0015] 圖2是城軌列車視頻傳輸策略圖；
[0016] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例一的方法流程圖；
[0017] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例二的系統(tǒng)組成圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0019] 實(shí)施例一
[0020] 在介紹具體實(shí)施流程之前，需要先介紹本實(shí)施例的組網(wǎng)環(huán)境。
[0021] 城軌列車視頻傳輸網(wǎng)如圖1所示。根據(jù)城軌列車車廂的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，給出了車的物 理結(jié)構(gòu)。其中攝像頭通過(guò)車載網(wǎng)絡(luò)中的通用串行總線連接到前端圖像處理機(jī)，前端圖像處 理機(jī)通過(guò)車載網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)與診斷服務(wù)主機(jī)相連。診斷服務(wù)主機(jī)是車載服務(wù)器的集合，是 為列車安全信息監(jiān)測(cè)處理服務(wù)的服務(wù)器集群，包括了乘客異動(dòng)等服務(wù)器。它通過(guò)列車安全 檢測(cè)網(wǎng)連接車輛車載無(wú)線通信主機(jī)與實(shí)時(shí)信道單元，實(shí)時(shí)信道單元通過(guò)WiMAX實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù) 發(fā)送至地面，從而實(shí)現(xiàn)列車視頻等數(shù)據(jù)的在途傳輸。
[0022] 從物理架構(gòu)可以看出，假設(shè)攝像頭采用分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理和傳輸，每個(gè)攝像頭 采集的圖像的長(zhǎng)寬分別為&，Wp原始采集到的位圖數(shù)據(jù)所占用帶寬為2>< 11l'S其中n 1-1 ? 表示監(jiān)控?cái)z像頭數(shù)量。當(dāng)n=6,攝像頭采集分辨率為D1 (704*576)時(shí)，使用帶寬為58. 39M，而目前車載網(wǎng)使用百兆速度的以太網(wǎng)，如果不使用前段圖像處理機(jī)進(jìn)行處理會(huì)導(dǎo)致視頻信 息占用帶寬太高不能保證列車網(wǎng)的性能冗余，甚至?xí)?dǎo)致packet排隊(duì)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致的 包丟失。設(shè)計(jì)車地視頻傳輸使用帶寬不能高于2M，所以需要使用視頻信息預(yù)覽的方式解決 帶寬不足的問(wèn)題。
[0023] 本發(fā)明實(shí)施例中，視頻信息預(yù)覽使用集中的方式進(jìn)行視頻采集。如圖2所示，將視 頻傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在視頻信息池，并同時(shí)生成視頻信息的預(yù)覽，該預(yù)覽視頻數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)視 頻信息壓縮可以通過(guò)車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸至地面監(jiān)視器，解碼后進(jìn)行播放，實(shí)現(xiàn)人工的 視頻監(jiān)測(cè)。視頻信息池為乘客異動(dòng)信息檢測(cè)與視頻回放提供支持，同時(shí)將數(shù)據(jù)提供給視頻 服務(wù)器創(chuàng)建視頻點(diǎn)播服務(wù)。運(yùn)維人員從視頻預(yù)覽或乘客異動(dòng)信息檢測(cè)系統(tǒng)中獲取異常時(shí)， 可以根據(jù)需要對(duì)某一個(gè)監(jiān)視器點(diǎn)播，獲得更清晰的圖像以及進(jìn)一步的信息以指導(dǎo)運(yùn)維決 策。
[0024] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)施流程圖，該流程包括：
[0025] S101.將視頻傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在視頻信息池，并生成視頻信息的預(yù)覽，所述視頻信 息池為Redis數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0026] 為了保證在前端圖像處理機(jī)能夠提供原始數(shù)據(jù)給診斷服務(wù)主機(jī)進(jìn)行乘客異動(dòng)信 息檢測(cè)，視頻點(diǎn)播服務(wù)與視頻數(shù)據(jù)的備份可以同時(shí)進(jìn)行，則需要在車載服務(wù)器中建立視頻 信息池。備份的數(shù)據(jù)將同時(shí)提供給乘客異動(dòng)檢測(cè)服務(wù)，視頻信息預(yù)覽處理服務(wù)與視頻數(shù)據(jù) 壓縮服務(wù)使用。視頻信息池是一種支持高速讀取且能夠存儲(chǔ)大容量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠支 持隊(duì)列存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，處理并發(fā)執(zhí)行請(qǐng)求，數(shù)據(jù)能夠持久化。
[0027] 本系統(tǒng)使用目前性能較高的Redis數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)了視頻信息池，使用List數(shù)據(jù)類型 作為視頻池中的元素。Redis數(shù)據(jù)庫(kù)中的List數(shù)據(jù)類型是一種按照插入順序排序的雙向鏈 表，鏈表中存儲(chǔ)了視頻信息。
[0028] 假設(shè)要實(shí)現(xiàn)對(duì)K路攝像頭進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，視頻信息池需要建立處理隊(duì)列 (Processing queue)、存儲(chǔ)隊(duì)列（Storage queue)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)隊(duì)列（Real-time data queue)。處理隊(duì)列在數(shù)據(jù)進(jìn)行分級(jí)處理時(shí)進(jìn)行緩存，保障了視頻數(shù)據(jù)的有序傳輸，異常出現(xiàn) 時(shí)數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。處理隊(duì)列存儲(chǔ)了原始的位圖數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)隊(duì)列用來(lái)對(duì)視頻位圖數(shù)據(jù)進(jìn)行 持久化，存儲(chǔ)隊(duì)列的名稱包含車號(hào)、車廂號(hào)、時(shí)間、攝像頭編號(hào)信息。每個(gè)存儲(chǔ)隊(duì)列能夠存儲(chǔ) 的元素個(gè)數(shù)限制為n，當(dāng)數(shù)據(jù)量大于n時(shí)，新建一個(gè)存儲(chǔ)隊(duì)列。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)隊(duì)列存儲(chǔ)了壓縮后 的視頻，為視頻點(diǎn)播服務(wù)提供數(shù)據(jù)。
[0029] 此外，考慮到列車乘客異動(dòng)以及安防危險(xiǎn)出現(xiàn)偶發(fā)性，如果對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全時(shí)處理 以及傳輸將增加車載設(shè)備的負(fù)載。使用視頻信息預(yù)處理可以減少車載設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)負(fù)載， 視頻信息預(yù)處理包括車載網(wǎng)絡(luò)預(yù)覽以及之后的視頻信息壓縮。
[0030] 視頻信息預(yù)覽算法如下：
[0031] Stepl:根據(jù)乘客異動(dòng)信息檢測(cè)，得出異?？赡芨叩膇路攝像頭的編號(hào)，如果 剩余的「vn*「vn_i塊設(shè)置為上一次切換后未顯示過(guò)的攝像頭進(jìn)行顯示； ，
[0032] Step2:根據(jù)乘客異動(dòng)信息檢測(cè)從視頻信息池中取出乘客異動(dòng)信息異?？赡苄愿?的i路視頻信息隊(duì)列；
[0033] St印3:將i路攝像頭數(shù)據(jù)通過(guò)改變位圖大小將長(zhǎng)寬壓縮胃^乂] 其 中W和H表示位圖的長(zhǎng)和寬；
[0034] St印4:將視頻數(shù)據(jù)組合為位圖矩陣；
[0035] Step5:每間隔n (ms)轉(zhuǎn)到第（1)步進(jìn)行一次切換。
[0036] 該算法將多路攝像頭的數(shù)據(jù)進(jìn)行輪詢處理，以達(dá)到優(yōu)化傳輸速率的作用。
[0037] S102.通過(guò)H. 264圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)對(duì)視頻信息進(jìn)行壓縮；
[0038] 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)支持視頻信息壓縮。因列車運(yùn)行時(shí)振動(dòng)較大，無(wú)法很容易地針對(duì) 攝像頭進(jìn)行背景提取，本系統(tǒng)使用的是目前最新的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)H. 264/AVC (高級(jí)視頻編 碼)，它是一種面向塊的基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)木幗獯a器標(biāo)準(zhǔn)。在城軌列車上，監(jiān)控?cái)z像頭一般按 照固定位置進(jìn)行安裝，這種基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膲嚎s編碼標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于這種應(yīng)用環(huán)境可以保證較高 的壓縮比以及視頻質(zhì)量。
[0039] 通過(guò)使用位圖分辨率的截取，再通過(guò)H. 264/AVC編碼層（Video Coding Layer)進(jìn) 行數(shù)據(jù)的壓縮，視頻的連續(xù)幀數(shù)據(jù)被壓縮為網(wǎng)絡(luò)提取層（Net Abstraction Layer)中的傳 輸單兀NALU后進(jìn)行傳輸。
[0040] 實(shí)際工程中使用X264編碼器進(jìn)行編碼。其中參數(shù)初始化中需要設(shè)定x264_param， 它是一個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)，包括長(zhǎng)寬，壓縮方式，幀率，硬件配置等數(shù)據(jù)，根據(jù)這些信息可以生成 序列參數(shù)集Sequence Parameter Set和圖像參數(shù)集Picture Parameter Set，這些信息將 被組合起來(lái)傳遞給解碼器。隨后通過(guò)x264_param_t中的長(zhǎng)