CN102231824A - 视频监控任意编码格式数字矩阵系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

一种视频监控任意编码格式数字矩阵系统及其实现方法，包括系统核心模块、控制命令解析模块和显示输出模块，H.264解码模块、MPEG4解码模块、MJPEG视频流采集模块和RTSP视频流采集模块中的一个或几个模块，和/或一个以上的私有协议的设备视频采集解码模块，控制命令解析模块、显示输出模块、H.264解码模块、MPEG4解码模块、MJPEG视频流采集模块、RTSP视频流采集模块和私有协议的设备视频采集解码模块分别连接在系统核心模块上，监控系统采用视频监控任意编码格式数字矩阵系统连接视频编码设备和电视墙。本发明解决了传统数字矩阵存在的兼容性差、不易扩展、显示效果差等问题，既保证了显示效果，又降低成本。

Description

视频监控任意编码格式数字矩阵系统及其实现方法

 

技术领域

    本发明公开一种矩阵系统及其实现方法，特别是一种视频监控任意编码格式数字矩阵系统及其实现方法。

背景技术

    随着不断提高的监控技术的发展，高清监控作为监控技术发展的主要方向之一，结合网络技术带来新的变革，在不断满足市场竞争需求的同时，趋向于一种理性的思考。高清监控正是以一种高姿态、高要求进入我们的视界。更重要的是，现在市面上已经成熟的国产高清监控设备品牌已经越来越多，高清产品的价格跟前几年只有国外高清产品的那段时间相比，已经达到了普通消费者能接受的范围，这也就使得高清监控应用得到迅速普及。在监控项目应用中，用户都是通过PC电脑或者电视墙监视器观看前端的视频图像的，如果用户只是使用PC电脑来观看，那不管前端视频设备是什么品牌、是标清还是高清，在PC电脑上都能正常观看，高清的效果都能显示出来，但是如果用户还需要在电视墙监视器上观看，那显示的最终效果就会一些限制，现在的应用中实现数字矩阵上电视墙无非两种方式，一种是解码器上墙，就是用前端视频设备配套专用的解码设备输出视频到电视墙，这种方式可以实现标清和高清视频上墙，但是有个致命的缺点就是，只能跟前端品牌的视频设备配套使用，假如项目中存在多个品牌的视频设备，那用解码器就不能支持了，而且解码器的高清输出接口都很少，通常不超过四个，大多数品牌都只有一个高清输出，如果项目中电视墙的监控器比较多的话，那就需要很多台解码器，这样不但会提高项目成本，还会导致安装实施过于复杂。另一种方式是解码卡上墙，就是用工控机插上解码卡，通过工控机上运行的电视墙控制软件将前端的视频流解码后，从解码卡的BNC接口输出上墙，这种方式可以实现多种不同品牌的设备视频上墙，但是由于解码卡都是BNC输出的，最大只能显示D1分辨率，达不到高清显示的效果。现有数字矩阵技术中存在的问题总结起来主要有以下几点，一是解码器只能与同品牌的前端视频设备配套使用，二是单台解码器的高清输出显示接口太少，三是解码卡的输出显示效果达不到高清。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的高清电视墙存在的缺点，本发明提供了一种可以实现任意协议视频编码设备的任意编码格式的高清视频解码输出到电视墙的视频监控任意编码格式数字矩阵系统及其实现方法，其可以兼容各种编码格式的高清视频解码并传输到电视墙上，实现高清电视墙。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种视频监控任意编码格式数字矩阵系统，矩阵系统包括系统核心模块、控制命令解析模块和显示输出模块，H.264解码模块、MPEG4解码模块、MJPEG视频流采集模块和RTSP视频流采集模块中的一个或几个模块，和/或一个以上的私有协议的设备视频采集解码模块，控制命令解析模块、显示输出模块、H.264解码模块、MPEG4解码模块、MJPEG视频流采集模块、RTSP视频流采集模块和私有协议的设备视频采集解码模块分别连接在系统核心模块上。

本发明同时提供一种采用上述的视频监控任意编码格式数字矩阵系统组建的监控系统，监控系统包括电视墙控制端PC、由一个以上的监视器组成的大型电视墙、一台以上的上述的视频监控任意编码格式数字矩阵系统搭建的数字矩阵主机和视频编码设备，视频编码设备通过局域网与视频监控任意编码格式数字矩阵系统连接，视频监控任意编码格式数字矩阵系统输出视频信号给电视墙，电视墙控制端PC控制视频监控任意编码格式数字矩阵系统工作。

本发明同时提供一种视频监控任意编码格式数字矩阵的实现方法，方法包括下述步骤：

A、            控制端PC向数字矩阵主机发出电视墙中的指定监视器中的一个区域播放前端指定的一个视频编码设备视频的命令；

B、            控制命令解析模块对命令进行解析，得出要播放视频的设备协议类型、IP地址、通讯端口、登陆用户、登陆密码、视频通道号和要显示在电视墙的监控器号和区域号；

C、            根据前端设备协议类型选择视频流采集模块，进行视频流获取并解码还原成原始视频数据；

D、            通过显示输出模块将解码模块解码后的原始视频流在控制命令中指定显卡指定输出中对应区域中播放显示出来，视频切换上电视墙流程完成。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的系统核心模块采用带有七个PCI-Express 16X插槽的工控机，在工控机的一个以上的PCI-Express 16X插槽上插接有PCI-Express显卡。

所述的显卡上带有四个VGA或HDMI输出显示端口。

所叙的H.264解码模块、MPEG4解码模块、MJPEG视频流采集模块和RTSP视频流采集模块均是符合国际标准协议，可以支持Axis、Bosch、Verint、Sony、Panasonic、Sanyo、Samsung、LG、Pelco、Arecont Vision、Honeywell、Basler、IOImage、GE、D-LINK或其他支持国际标准协议标准编码的视频编码设备。

所述的私有协议的设备视频采集解码模块为符合海康、大华、大立、朗驰、汉邦、黄河、波粒、恒亿、诚丰、商安、米卡、领域、英泰智、智安邦、腾威、艾仕威、贝尔信、先进视讯、天地伟业、红苹果、英飞拓、景阳、天河、金三佳、三零凯天私有协议的视频采集解码模块。

本发明的有益效果是：本发明与以往技术相比，解决了传统数字矩阵存在的兼容性差、不易扩展、显示效果差等问题，真正实现了大型监控项目所要求的，任意协议视频编码设备的任意编码格式的高清视频解码输出到大型电视墙进行任意组合和切换。并且在不同类型的项目中都可以得到应用，如在改造项目中可以对以前安装好的旧视频编码设备进行良好兼容，不需要全部重新更换，能在保证效果的情况下最大程度减少项目的投入，而在新建项目中对可以根据需求采用合适品牌型号合适价位的视频编码设备，这样就不会出现只能使用某一品牌设备这种不利用扩展的情况。另外可以通过灵活的配置数字矩阵主机来满足在不同项目中电视墙规模大小不一的情况，如电视墙规模在28个监视器以下的项目就配置一台数字矩阵主机，在56个监视器以下的项目就配置两台数字矩阵主机，以此类推，并且还可以通过减少数字矩阵主机中安装的显卡更精确的配置输出数量，这样既保证了显示效果，又充分利用了资源，降低了成本。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明的视频监控任意编码格式数字矩阵的设备网络结构图。

图2为本发明的视频监控任意编码格式数字矩阵的系统模块构成框图。

图3为本发明的视频监控任意编码格式数字矩阵的一例业务处理流程图。

具体实施方式

本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。

请参看附图2，附图2为本发明的矩阵系统模块构成框图，本发明的矩阵系统包括系统核心模块、控制命令解析模块、显示输出模块、H.264解码模块、MPEG4解码模块、MJPEG视频流采集模块、RTSP视频流采集模块（H.264解码模块、MPEG4解码模块、MJPEG视频流采集模块、RTSP视频流采集模块可包括其中的一个或几个模块）和若干个其他私有协议的设备视频采集解码模块（私有协议包括海康、大华、大立、朗驰、汉邦、黄河、波粒、恒亿、诚丰、商安、米卡、领域、英泰智、智安邦、腾威、艾仕威、贝尔信、先进视讯、天地伟业、红苹果、英飞拓、景阳、天河、金三佳、三零凯天等公司的设备视频采集解码协议）。

本实施例中，系统核心模块是整个系统的基础，桥接了其他的各个功能模块，即其他的各个功能模块连接在系统核心模块上，系统核心模块对所有模块进行调度管理。本实施例中，为实现上述目的，本发明采用了一种特殊的工控机作为数字矩阵服务器，这种工控机与其他标准的工控机相比，除了CPU频率高、内存大、运行稳定等基本特点外，还有一个特殊的不同点，那就是PCI-Express 16X插槽特别多，最多的可以达到七个，而一般的工控机通常都只有一个PCI-Express 16X插槽， PCI-Express X16支持双向数据传输，每向数据传输带宽高达4GB/s，双向数据传输带宽有8GB/s之多，相比之下，目前广泛采用的AGP 8X数据传输只提供2.1GB/s的数据传输带宽，所以使用PCI-Express显卡完全可以满足高清视频的数据传输带宽，而且通过在七个PCI-Express 16X插槽安装七块PCI-Express四VGA或HDMI输出显示端口的显卡，就可以同时在二十八个监视器上显示高清视频，这又解决了单台数字矩阵主机高清输出显示接口太少的问题。而对于前端存在多种品牌多种型号视频编码设备的统一输出上墙问题，就更容易解决了，因为本发明的数字矩阵管理系统软件，既支持国际标准的RTSP视频流协议和标准MJPEG、MPEG4、H.264视频编码格式，又支持市场主流的私有网络通讯协议的视频编码设备，所以不管前端是国外的Axis、Bosch、Verint、Sony、Panasonic、Sanyo、Samsung、LG、Pelco、Arecont Vision、Honeywell、Basler、IOImage、GE、D-LINK或其他支持国际标准协议标准编码的视频编码设备，还是国内的海康、大华、大立、朗驰、汉邦、黄河、波粒、恒亿、诚丰、商安、米卡、领域、英泰智、智安邦、腾威、艾仕威、贝尔信、先进视讯、天地伟业、红苹果、英飞拓、景阳、天河、金三佳、三零凯天等私有通讯协议的视频编码设备，都可以通过工控机的CPU进行解码后用显卡输出到监视器上。

本实施例中，控制命令解析模块用于接收控制端发送过来控制命令，并进行命令解析，控制命令的内容包括前端视频设备品牌型号、IP、端口、用户、密码、通道，后端要显示在电视墙的监控器号和区域号。

本实施例中，RTSP视频流采集模块用于连接支持标准RTSP视频流传输协议的视频设备，获取视频流进行解析后，获得MPEG4或H.264视频流。

本实施例中，MPEG4视频解码模块用于对采集模块采集解析出的MPEG4视频流进行解码，获得可输出显示的原始视频流数据。

本实施例中，H.264视频解码模块用于对采集模块采集解析出的H.264视频流进行解码，获得可输出显示的原始视频流数据。

本实施例中，MJPEG视频流采集模块用于连接支持MJPEG格式的视频设备，获取视频流进行解析后，获得可输出显示的MJPEG视频流数据。

本实施例中，私有协议设备视频流采集模块用于连接各自私有协议的视频设备，获取视频流进行解析后，获得各种私有视频编码格式的视频流或标准视频编码格式的视频流。

本实施例中，非标准编码视频解码模块用于对各种非标准编码格式的视频流进行解码，获得可输出显示的原始视频流数据。

本实施例中，显示输出模块用于将解码模块解码后的原始视频流在指定显卡指定输出中对应区域中播放显示出来。

请参看附图1，附图1中为一个典型的采用上述矩阵系统在大型电视墙上实现显示国内外各种品牌设备视频的应用，即利用上述矩阵系统实现视频监控任意编码格式数字的监控系统。监控系统主要包括电视墙控制端PC、由一个以上的监视器组成的大型电视墙、一台以上的上述的视频监控任意编码格式数字矩阵系统搭建的数字矩阵主机和视频编码设备组成。

本实施例中，前端网络接入了很多国外和国内的视频编码设备，各个视频编码设备通过局域网与视频监控任意编码格式数字矩阵系统连接，其中Axis高清网络高速球、Pelco高清网络高速球、Sony高清网络摄像机、IOImage视频编码器、Samsung录像机这些国外品牌的视频编码设备都是支持国际标准的RTSP视频通讯协议的，并且视频编码也都是国际标准的MJPEG、MPEG4和H.264，而海康录像机、波粒高清网络摄像机、大华录像机、朗驰高清网络高速球、贝尔信视频编码器、黄河高清网络高速球这些国内品牌的视频编码设备基本上都不支持RTSP协议，只能通过其设备的私有通讯协议进行连接，而且视频编码格式也不完全是国际标准的MPEG4和H.264，都是经过私自修改过算法的MPEG4和H.264，不能互相兼容。本实施例中，监控中心由一个电视墙控制端PC、一个由48个监视器组成的大型电视墙和两台用本发明的视频监控任意编码格式数字矩阵系统搭建的数字矩阵主机组成，其中一台数字矩阵主机安装了7块4头显卡，连接了28个监视器，另一台数字矩阵主机安装了5块4头显卡，连接了20个监视器，最终实现的效果就是通过电视墙控制端PC，可以控制数字矩阵主机将前端任何品牌的高清视频和标清视频切换显示到中心电视墙上任一个监视器上，并能控制每个监视器的视频显示分割模式，如1x1、2x2、3x3、4x4，每个监视器最多能显示16个视频，也就是说48个监视器组成的电视墙，最多可同时显示768个视频。

请参看附图3，附图3中是本发明的一例业务处理流程图，包括下述四个步骤：

第一步是控制端PC向数字矩阵主机发出电视墙中的指定监视器中的一个区域播放前端指定的一个视频编码设备视频的命令。

第二步是控制命令解析模块对命令进行解析，得出要播放视频的设备协议类型、IP地址、通讯端口、登陆用户、登陆密码、视频通道号和要显示在电视墙的监控器号和区域号。

第三步是根据前端设备协议类型选择视频流采集模块，进行视频流获取并解码还原成原始视频数据，前端设备协议主要就是三种类型，MJPEG、RTSP和私有通讯协议，前两种协议都比较好处理，因为是国际标准的协议，不管前端设备是什么品牌型号的，通讯的过程框架都是一样的，会不同的仅仅是连接参数不同，如Axis视频编码设备的RTSP连接URL是rtsp://ip/axis-media/media.amp，ArecontVision视频编码设备的RTSP连接URL是rtsp://ip/h264.sdp，而且支持国际标准协议的设备的视频编码格式也都是符合国际标准的，使用国际标准的MPEG4、H.264解码算法就可以进行解码，所以只要是标准协议的视频编码设备都可以直接接入使用。而私有通讯协议这种情况就比较复杂，要让某个品牌型号接入系统使用，只能通过其私有的协议进行开发接入，并且获取到视频流基本上也都不是国际标准编码的，都是加入各自的私有算法的视频编码，只能用专用解码库进行解码，这种类型的设备基本上都是国产的设备，因此，要使本发明的数字矩阵主机更适合于国内的项目应用，就必须尽可能多的开发接入私有协议的视频编码设备，本发明已经完成接入了国内主流的海康、大华、大立、朗驰、汉邦、黄河、波粒、恒亿、诚丰、商安、米卡、领域、英泰智、贝尔信、先进视讯、天地伟业、红苹果、景阳、三零凯天、D-LINK等设备，可满足国内绝大部分的项目应用要求。

第四步是通过显示输出模块将解码模块解码后的原始视频流在控制命令中指定显卡指定输出中对应区域中播放显示出来，视频切换上电视墙流程完成。

本发明与以往技术相比，解决了传统数字矩阵存在的兼容性差、不易扩展、显示效果差等问题，真正实现了大型监控项目所要求的，任意协议视频编码设备的任意编码格式的高清视频解码输出到大型电视墙进行任意组合和切换。并且在不同类型的项目中都可以得到应用，如在改造项目中可以对以前安装好的旧视频编码设备进行良好兼容，不需要全部重新更换，能在保证效果的情况下最大程度减少项目的投入，而在新建项目中对可以根据需求采用合适品牌型号合适价位的视频编码设备，这样就不会出现只能使用某一品牌设备这种不利用扩展的情况。另外可以通过灵活的配置数字矩阵主机来满足在不同项目中电视墙规模大小不一的情况，如电视墙规模在28个监视器以下的项目就配置一台数字矩阵主机，在56个监视器以下的项目就配置两台数字矩阵主机，以此类推，并且还可以通过减少数字矩阵主机中安装的显卡更精确的配置输出数量，这样既保证了显示效果，又充分利用了资源，降低了成本。

Claims (6)

1.一种视频监控任意编码格式数字矩阵系统，其特征是：所述的矩阵系统包括系统核心模块、控制命令解析模块和显示输出模块，H.264解码模块、MPEG4解码模块、MJPEG视频流采集模块和RTSP视频流采集模块中的一个或几个模块，和/或一个以上的私有协议的设备视频采集解码模块，控制命令解析模块、显示输出模块、H.264解码模块、MPEG4解码模块、MJPEG视频流采集模块、RTSP视频流采集模块和私有协议的设备视频采集解码模块分别连接在系统核心模块上。

2.根据权利要求1所述的视频监控任意编码格式数字矩阵系统，其特征是：所述的系统核心模块采用带有七个PCI-Express 16X插槽的工控机，在工控机的一个以上的PCI-Express 16X插槽上插接有PCI-Express显卡。

3.根据权利要求2所述的视频监控任意编码格式数字矩阵系统，其特征是：所述的显卡上带有四个VGA或HDMI输出显示端口。

4.根据权利要求1或2或3所述的视频监控任意编码格式数字矩阵系统，其特征是：所叙的H.264解码模块、MPEG4解码模块、MJPEG视频流采集模块和RTSP视频流采集模块均是符合国际标准协议，可以支持Axis、Bosch、Verint、Sony、Panasonic、Sanyo、Samsung、LG、Pelco、Arecont Vision、Honeywell、Basler、IOImage、GE、D-LINK或其他支持国际标准协议标准编码的视频编码设备.所述的私有协议的设备视频采集解码模块为符合海康、大华、大立、朗驰、汉邦、黄河、波粒、恒亿、诚丰、商安、米卡、领域、英泰智、智安邦、腾威、艾仕威、贝尔信、先进视讯、天地伟业、红苹果、英飞拓、景阳、天河、金三佳、三零凯天私有协议的视频采集解码模块。

5.一种采用如权利要求1所述的视频监控任意编码格式数字矩阵系统组建的监控系统，其特征是：所述的监控系统包括电视墙控制端PC、由一个以上的监视器组成的大型电视墙、一台以上的上述的视频监控任意编码格式数字矩阵系统搭建的数字矩阵主机和视频编码设备，视频编码设备通过局域网与视频监控任意编码格式数字矩阵系统连接，视频监控任意编码格式数字矩阵系统输出视频信号给电视墙，电视墙控制端PC控制视频监控任意编码格式数字矩阵系统工作。

6.一种采用如权利要求5所述的视频监控任意编码格式数字矩阵系统实现视频监控任意编码格式数字矩阵的方法，其特征是：所述的方法包括下述步骤：

A、控制端PC向数字矩阵主机发出电视墙中的指定监视器中的一个区域播放前端指定的一个视频编码设备视频的命令；

B、控制命令解析模块对命令进行解析，得出要播放视频的设备协议类型、IP地址、通讯端口、登陆用户、登陆密码、视频通道号和要显示在电视墙的监控器号和区域号；

C、根据前端设备协议类型选择视频流采集模块，进行视频流获取并解码还原成原始视频数据；

D、通过显示输出模块将解码模块解码后的原始视频流在控制命令中指定显卡指定输出中对应区域中播放显示出来，视频切换上电视墙流程完成。

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