CN101527855A - 视频信号的自动侦测方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视频信号的自动侦测方法及其系统；方法包括：在视频信号发送端，根据预定的帧序号设定规则，在传输的视频信号的每一视频帧的指定位置标注帧序号；将所述添加了帧序号的视频信号的各视频帧依次送到视频信号接收端；视频信号接收端依次接收视频信号的各视频帧，依次从每一视频帧的指定位置采集各视频帧的所述帧序号；比较相邻两帧的帧序号，根据预定的帧序号判断规则，确定所述接收的视频信号的状态。本发明能够简单方便地实现对数字视频信号状态的自动侦测，进一步地能将所述方法和系统用于电视台视频节目的自动切换控制，确保节目的安全播出的节目自动切换系统。

Description

视频信号的自动侦测方法及其系统

技术领域

本发明涉及视频信号的传输控制领域，尤其涉及数字视频信号传输过程中的视频信号自动侦测方法及系统。

背景技术

随着数字技术的发展，现在数字视频技术已经广泛应用于各个领域，现在的电视台的节目转播过程中也普遍使用基于数字技术的视频节目存储和台内的数字视频信号传输，并应用该数字视频信号进行节目的播放和转播。

作为电视台为了保障节目的播出安全，往往需要对节目播放行监控，当节目在播放过程中因播放设备或数字视频节目传输通道等原因导致的节目播放异常时，将另一个正常的节目信号切换到异常的节目转播通道上，以保障节目的正常播出。在现有的技术中，绝大部分电视台仍然采用传统的节目矩阵切换方式，由人工侦测——工作人员目测判断播放节目的质量状况，当发现节目播放异常时，将节目进行人工切换。但是作为视频节目以25帧/秒的速度进行播放时，而人的反应速度相对较慢，加上注意力等方面的原因，往往不能及时发现节目中的非正常状态，导致出现故障时节目不能及时切换，造成播出事故。

为了避免人工侦测的不足，出现了对视频信号通断状态进行侦测的方法，这种方法通过采集视频信号传输通道上的视频信号的有无来进行控制，实现视频信号的自动切换，例如：某一视频节目的视频信号丢失时，控制视频信号切换装置切换并输出其他视频节目。这种方式由于只能侦测一种非正常状态——视频信号消失，即只能判断视频信号的中断。

而事实上，视频信号的还有多种不正常状态，如，视频信号停滞——视频帧不动——即停留在某一帧图像上不能继续播放；在某一段上不断重复播放；视频信号掉帧——即某一帧或一段视频帧丢失等，对于这些异常现象，现有的自动侦测方法无法发现。

在数字视频信号的传输过程中，由于数字视频播放设备、传输设备等原因，往往会导致数数字视频信号中断、丢失、跳帧、在某一段帧间错误的循环、视频帧损坏等等，导致视频信号不能连续、正常播放。这些问题都将影响节目的正常播放，而现有的自动侦测技术无法满足这一要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种视频信号的自动侦测方法和系统，能够简单方便地实现对数字视频信号状态的自动侦测。

尤其是利用所述自动侦测方法和系统，实现广播电视台内的节目视频信号播放传输过程中的视频信号质量的自动侦测。进一步地将所述方法和系统用于电视台视频节目的自动切换控制，确保节目的安全播出的节目自动切换系统。

为了解决上述问题，本发明提供了一种视频信号自动侦测方法，包括步骤：

(1)在视频信号发送端，根据预定的帧序号设定规则，在传输的视频信号的每一视频帧的指定位置标注帧序号；将所述添加了帧序号的视频信号的各视频帧依次送到视频信号接收端；

(2)视频信号接收端依次接收视频信号的各视频帧，依次从每一视频帧的指定位置采集各视频帧的所述帧序号；比较相邻两帧的帧序号，根据预定的帧序号判断规则，确定所述接收的视频信号的状态。

进一步地，所述帧序号设定规则是依次为各视频帧添加递增的连续自然数。

进一步地，所述每一视频帧的指定位置是视频信号的各视频帧之数据空置区。

进一步地，所述视频信号是数字分量串行接口SDI视频信号，所述视频帧的数据空置区是SDI视频信号视频帧的消隐区。

进一步地，所述帧序号判断规则是后一帧的帧序号比相邻的前一帧的帧序号增加1。

进一步地，将所述方法用于电视台节目播出系统中的节目自动切换控制。

本发明还提供了一种视频信号自动侦测系统，包括通过视频信号传输通道连接的视频信号发送端和视频信号接收端，还包括，

设置在视频信号发送端的：

帧序号添加模块，用于根据预定的帧序号设定规则，在视频信号的每一视频帧的指定位置上标注帧序号；

数字视频信号传输模块，用于将添加了帧序号的视频信号的各视频帧依次送到视频信号接收端；

设置在视频信号接收端的：

数字视频信号接收模块，用于依次接收视频信号的各视频帧；

帧序号提取模块，用于依次从每一视频帧的指定位置采集各视频帧的所述帧序号；

帧序号比较模块，用于比较相邻两帧的帧序号，根据预定的帧序号判断规则，确定所述接收的视频信号的状态。

进一步地，所述帧序号添加模块根据预定的帧序号设定规则，在视频信号的每一视频帧的指定位置上标注帧序号是指：所述帧序号添加模块依次在视频信号的各视频帧的指定位置上添加递增的连续自然数。

进一步地，所述帧序号添加模块在视频信号的每一视频帧的指定位置上标注帧序号是指：所述帧序号添加模块在视频信号的各视频帧之数据空置区添加帧序号。

本发明还提供了一种视频节目的自动切换系统，包括至少两个上述的视频信号自动侦测系统，以及视频信号切换模块；

所述视频信号切换模块与所述至少两个视频信号自动侦测系统中的数字视频信号接收模块及帧序号比较模块相连，用于接收各数字视频信号接收模块接收的视频信号，以及根据各帧序号比较模块确定的视频信号的状态，切换并输出状态正常的视频信号。

本发明的优点在于：

实施简单、方便；通过在数字视频信号的数据空置区添加帧序号，并通过读取和比较帧序号实现对数字视频信号状态的自动侦测。尤其是在现有的广播电视台的节目播出系统中广泛使用SDI数字视频信号(现有的节目播出系统也只能适用SDI数字视频信号)，而SDI数字视频信号中的消隐区属于空置信号区域，可以在其中添加任何信息与对应的帧的信号进行传输，在该区域添加帧序号实施方便。

由于在每一视频帧的数据空置区添加帧序号，不会影响原有视频信号的播放，便于实施，也无需改变相应的现有数字视频传输和播放设备。便于推广使用。

采用帧序号的方式进行识别，准确、灵敏度高，可以实现对视频信号中断、丢帧、跳帧、在某一段帧间错误的循环、视频帧损坏等等都能识别。而且可以根据需要对于极少的出错进行容错处理。

附图说明

图1是本发明的系统结构及工作流程示意图；

图2是SDI数字视频信号某一视频帧的数据结构示意图；

图3是一种视频节目的自动切换系统的结构图。

具体实施方式

在现有的技术中，有多种技术标准的数字视频信号，有些数字视频信号的每一帧视频信号中预留了空置的信号区域，如广播电视台普遍使用的SDI数字视频信号(简称SDI信号)，由于SDI(Serial Digital Interface，数字分量串行接口)信号不需要传送同步和色同步信息，因此其行、场消隐区(通常称为消隐区)空置，该消隐区存在于每一帧的SDI数字视频信号中。可以在视频的消隐区(即行、场消隐区)中传送大量的数据信息，人们常在SDI信号中嵌入数字音频信号，也就是将数字音频信号插入到视频信号的行、场同步脉冲(行、场消隐)期间与数字分量视频信号同时传输。具体如图2所示，SDI信号的每一视频帧中包括消隐区X和帧数据区D，为了便于理解和简化附图，在此图中，将消隐区X绘制在了其首部。

本发明即在视频信号发送端。通过在数字视频信号的每一帧视频信号的空置区中加入帧序号作为每一帧的标签信息，在数字视频接收端通过读取并比较该帧序号信息，实现视频信号状态的自动侦测。对于没有该空置区的数字视频信号，可以在视频信号发送端在每一帧视频信号中增加一个帧序号标签信息区，用于添加帧序号，但是此时，在视频信号接收端需要对应地读出此帧序号标签信息区的内容。

为了便于对本发明的进一步理解，下面以SDI信号为实施例，结合附图对本发明所述系统的具体结构及相关关系、本发明所述方法的具体工作流程予以说明。对于其他数字视频信号的具体实施方式与此近似，在此不再予以冗述。

参照图1所示，

本发明所述视频信号自动侦测系统包括，

在视频信号发送端包括，视频数据提供设备(图中未绘出)、数字视频解码器1、帧序号添加模块2、SDI数字视频信号传输模块3顺次连接，所述SDI数字视频信号传输模块3带有SDI接口，SDI接口连接SDI信号传输通道，向外发送SDI数字视频信号。

在视频信号接收端包括，SDI数字视频信号接收模块4、帧序号提取模块5、帧序号比较模块6顺次连接，SDI数字视频信号接收模块4带有SDI接口，SDI接口通过SDI信号传输通道与视频信号发送端的SDI数字视频信号传输模块3连接，接收视频信号发送端发送的SDI数字视频信号。

进一步地，对于本发明在广播电视台节目自动切换中的运用，SDI数字视频信号接收模块还要和视频信号切换模块连接；帧序号比较模块6也与视频信号切换模块7连接，用于根据比较结果控制视频信号切换模块7的工作。

在具体实施时，一种视频节目的自动切换系统如图3所示，包括视频信号切换模块7，以及与视频信号切换模块7连接的至少2路上述视频信号自动侦测系统，图3中是连接3路上述视频信号自动侦测系统的具体实施方式；每路视频信号侦测系统向其传输一个视频信号。根据各路视频信号的帧序号比较模块6送来的比较结果——也即视频信号自动侦测结果——所表明的视频信号的状态，在所连接的多路视频信号间进行相应的自动切换。以保证输出的视频信号是正常的。

在视频信号发送端，执行，

步骤S1：由于现有的多数数字视频存储或传输设备(如：磁盘、数字录像机、网络传输设备等)等视频数据提供设备提供的都是经压缩后的数字视频数据，先将从视频数据提供设备送来的视频数据送到数字视频解码器1，数字视频解码器1将所述视频数据解压并转码为SDI数字视频信号，将SDI信号的每一视频帧8顺序送到帧序号添加模块2。

步骤S2：帧序号添加模块2根据预定的帧序号添加规则，在SDI数字视频信号的各视频帧8的消隐区X添加帧序号N，并送到SDI数字视频信号传输模块3。所示帧序号添加规则根据所需要的侦测目的进行设置。对于常规的视频信号状态判断——视频信号通断、丢帧、跳帧、在某一段帧间错误的循环、视频帧损坏等，采用依次在SDI数字视频信号的各视频帧8的消隐区X添加的帧序号N是连续的递增自然数。通过依次在SDI数字视频信号各视频帧8的消隐区X添加帧序号N，不会影响SDI数字视频信号的正常传输和播放；

在视频信号接收端，执行，

步骤S3：SDI数字视频信号传输模块3依次发送接收到的已经添加帧序号N的SDI数字视频信号，通过与其SDI接口连接的SDI信号通道送到视频信号接收端。

步骤S4：视频信号接收端的SDI数字视频信号接收模块4通过SDI接口连接的SDI信号通道依次接收SDI数字视频信号各视频帧8，并把所述各视频帧8依次送到帧序号提取模块5。

步骤S5：帧序号提取模块5依次从SDI数字视频信号各视频帧8的消隐区X读取其帧序号N，并交给帧序号比较模块6；

步骤S6：帧序号比较模块6比较相邻两帧的帧序号，根据预定的帧序号判断规则，作出视频信号状态判断结果，并向其他模块输出相应的判断结果或控制命令；根据预定的帧序号判断规则作出视频信号状态判断结果具体可以是：当实际情况(两帧的帧序号之间的关系)与帧序号判断规则不符时，确定视频信号的状态为错误，否则确定视频信号的状态为正常；也可以是：实际情况连续多次与帧序号判断规则不符时，确定视频信号的状态为错误；还可以是：一定帧数中，实际情况与帧序号判断规则不符的帧超过一定比例时，确定视频信号的状态为错误；具体如何作出视频信号状态判断结果可以根据实际情况确定。所述的帧序号判断规则根据需要进行设定，如添加的帧序号是递增的连续自然数，则，帧序号判断规则可设定为后一帧视频信号比前一帧的视频信号帧序号多1，并且帧序号比较模块6向外送出视频信号状态。

对于视频信号状态的控制，可以简化为，如果判断结果为视频信号状态错误，比如比较结果不是后一帧比前一帧的帧序号多1，则表明所传输的视频信号状态有问题，并只有在状态错误时才向外输出作为控制信号(实际应用时也可以无论状态如何，都输出所确定的状态)。当然，为了应对偶然的极少视频帧的影响，可以对其进行一定的容错设置，当连续多次出现状态错误或在一定时段内多次出现状态错误时才将判断结果或控制命令输出。

进一步地，对对于本发明的一种特殊运用，即用于电视台广播节目的自动切换控制。此时在执行步骤S4时，SDI数字视频信号接收模块同时将各视频信号帧送到视频信号切换模块7。进一步地，视频信号切换模块7执行，

步骤S7：步骤S6获得的判断结果送到控制视频信号切换模块7，并用于控制视频信号切换模块7的工作。结合图3所示，如果视频信号切换模块7同时连接了多个视频信号自动侦测系统时，当某一路的视频信号为状态错误时，根据获得的状态信息将信号切换到其他正常的视频信号并输出。当然对于只连接了一路视频信号自动侦测系统的控制视频信号切换模块7，可以在该路视频信号状态错误时，关闭该路视频信号。

需要说明的是，帧序号比较模块6所比较的当前帧与视频信号切换模块7输出当前帧是同步的，以保证切换的准确度，因此需要设置一个时钟同步。

对于SDI数字视频信号以外的其他数字视频信号，如果其在每一帧的数据中有数据空置区，则可以在该数据空置区中添加帧序号，并通过对所述帧序号的读取和比较实现本发明之目的。

如果没有数据空置区的数字视频信号，也可在视频信号发送端，通过在每一视频帧的数据中增加一个数据区用于添加记录帧序号，在视频信号接收端，从该增加的数据区中读取和比较帧序号实现本发明之目的。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，只要是通过在视频信号的帧数据中加入了一个针对该帧的帧序号或帧标签，并通过读取该帧序号或帧标签，并比较所述标签，以此来判断视频信号的状态，都属于本发明的保护范围。熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1、一种视频信号自动侦测方法，其特征在于，包括步骤：

(1)在视频信号发送端，根据预定的帧序号设定规则，在传输的视频信号的每一视频帧的指定位置标注帧序号；将所述添加了帧序号的视频信号的各视频帧依次送到视频信号接收端；

(2)视频信号接收端依次接收视频信号的各视频帧，依次从每一视频帧的指定位置采集各视频帧的所述帧序号；比较相邻两帧的帧序号，根据预定的帧序号判断规则，确定所述接收的视频信号的状态。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述帧序号设定规则是依次为各视频帧添加递增的连续自然数。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每一视频帧的指定位置是视频信号的各视频帧之数据空置区。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述视频信号是数字分量串行接口SDI视频信号，所述视频帧的数据空置区是SDI视频信号视频帧的消隐区。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述帧序号判断规则是后一帧的帧序号比相邻的前一帧的帧序号增加1。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述方法用于电视台节目播出系统中的节目自动切换控制。

7、一种视频信号自动侦测系统，包括通过视频信号传输通道连接的视频信号发送端和视频信号接收端，其特征在于，还包括，

设置在视频信号发送端的：

帧序号添加模块，用于根据预定的帧序号设定规则，在视频信号的每一视频帧的指定位置上标注帧序号；

数字视频信号传输模块，用于将添加了帧序号的视频信号的各视频帧依次送到视频信号接收端；

设置在视频信号接收端的：

数字视频信号接收模块，用于依次接收视频信号的各视频帧；

帧序号提取模块，用于依次从每一视频帧的指定位置采集各视频帧的所述帧序号；

帧序号比较模块，用于比较相邻两帧的帧序号，根据预定的帧序号判断规则，确定所述接收的视频信号的状态。

8、如权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述帧序号添加模块根据预定的帧序号设定规则，在视频信号的每一视频帧的指定位置上标注帧序号是指：所述帧序号添加模块依次在视频信号的各视频帧的指定位置上添加递增的连续自然数。

9、如权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述帧序号添加模块在视频信号的每一视频帧的指定位置上标注帧序号是指：所述帧序号添加模块在视频信号的各视频帧之数据空置区添加帧序号。

10、一种视频节目的自动切换系统，其特征在于，包括至少两个权利要求7所述的视频信号自动侦测系统，以及视频信号切换模块；

所述视频信号切换模块与所述至少两个视频信号自动侦测系统中的数字视频信号接收模块及帧序号比较模块相连，用于接收各数字视频信号接收模块接收的视频信号，以及根据各帧序号比较模块确定的视频信号的状态，切换并输出状态正常的视频信号。

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