CN102905165A - 视频联网服务前置机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视频管理平台互联互通的视频联网服务前置机，包括有：视频前置机、配置客户端和视频管理平台；其中视频前置机由模拟视频采集/转换模块、通用消息模块、数字视频接收/转换模块、视频诊断模块、控制协议网关、H.264编码模块和通信控制协议接口模块构成；配置客户端通过视频管理平台实现与视频前置机信息交互，完成对前置机的配置和操作维护。该视频联网服务前置机能够输出支持ONVIF和GB/T28181标准协议，输入支持各种异构系统私有的协议，为异构视频系统的互联互通提供了广泛的媒体资源的支持；同时配置灵活、方便，网络适应性强，视频数据安全可靠。

Description

视频联网服务前置机

技术领域

本发明涉及一种视频联网服务前置机，确切地说，是一种实现异构视频互联互通并提供多种可选视频处理技术的专用设备，属于视频监控技术领域。

背景技术

早期的安防行业主要以独立的小规模应用为主，提供设备和平台管理软件的厂家众多，而且当时在该领域也没有一个统一的标准，市场上的平台管理软件或是专用于某特定的场景，或是与硬件产品绑定，这些平台管理软件之间无法实现控制信令和通信协议兼容，平台之间的互联和视频共享非常困难，随着视频监控系统建设及应用规模不断扩大，原有呈现“孤岛”形式的监控系统需逐步向平台之间互联互通方向发展。因此，在视频监控领域中，用于提供异构视频系统接入及标准化的视频联网设备显得十分重要。

近几年来在国家信息化发展战略引领下，大型数字视频监控项目在公安、交通、水利、电力等部门和行业中得到了广泛应用，这些大型数字视频监控项目不仅有平台互联的需求，也有对视频进行分析诊断、提高视频传输质量等方面的需求。

以“平安城市”建设为例：成千上万个监控点，光靠有限的人力是无法满足应用需求的，人们很难发现系统中哪一个摄像机出了问题，如不能及时解决，就会缺失数据，失去了监控的意义；另外各监控点的网络环境也千差万别，有些监控点网络环境差，信道带宽多变、易受干扰，通常的视频传输管理软件由于对网络自适应能力较弱，无法保障视频图像的流畅性、清晰度和可靠性，视频传输面临着极大的挑战；还有这样的应用场合，视频的内容需要保密，因此要保障视频在传输、存储环节的安全，防止未经授权的调阅。综上所述，在视频监控项目中如何实现自动的、定时定期的对系统中的视频进行检测和故障报警的功能，如何在网络较差的环境中保障视频图像具有较好的流畅性和清晰度，如何保障视频内容的安全都是迫切需要解决的问题。

视频监控行业的发展过程及现状要求大型安防监控系统平台能够接入多家厂商的设备并与已有其他平台兼容，同时能满足一些特定场合需求，一者保护用户原有的投资；二者为用户在新系统建设时减少投入提供解决办法并提供更好的服务。因此，实现异构视频系统接入及标准化并提供多种可选视频处理技术的视频联网专用设备是必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种符合ONVIF和GB/T28181标准的视频联网服务前置机，以解决各种平台和系统之间互联互通的兼容问题，实现各平台资源的互联和视频共享，同时保证视频的清晰度和流畅度，兼备的视频检测和故障报警功能，能对整个系统网络实施有效监控，从而对异构视频系统提供了广泛的媒体资源支持。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种视频联网服务前置机的特点是：所述前置机的组成包括：视频前置机、配置客户端和视频管理平台；

所述配置客户端通过视频管理平台与所述视频前置机进行人机交互，由所述配置客户端发出配置命令和控制信号对所述视频前置机进行参数配置和控制；

所述视频前置机的组成包括：模拟视频采集/转换模块、通用消息模块、数字视频接收/转换模块、视频诊断模块、控制协议网关、H.264编码模块和通信控制协议接口模块；

所述模拟视频采集/转换模块用于接收外部异构系统平台的模拟视频信号并转换成YUV格式数据发送至所述视频诊断模块；

所述数字视频接收/转换模块用于接收所述外部异构系统平台的数字视频信号并转换成YUV格式数据发送至所述视频诊断模块；

所述视频诊断模块接收所述YUV格式数据，并检测所述YUV格式数据是否正常，将检测结果反馈给所述控制协议网关；

所述H.264编码模块用于对所述YUV格式数据进行量化压缩编码，将编码后的视频数据发送至所述通信控制协议接口模块；

所述通信控制协议接口模块用于与所述视频管理平台进行控制信令交互和实现外部异构系统视频转发；由所述通信控制协议接口模块接收所述视频管理平台对所述视频前置机发出控制信令同时转发到控制协议网关；并接收所述控制协议网关传来的执行所述控制信令执行结果同时转发给所述视频管理平台；并接收所述控制协议网关传来的视频诊断模块的检测结果同时转发给所述视频管理平台；并接收所述编码后的视频数据同时封装成RTP格式数据包后转发给所述视频管理平台；

所述控制协议网关接收来自所述通信控制协议接口模块的控制信令并进行解析，将解析结果转发到所述通用消息处理模块，同时接收所述通用消息模块反馈的控制信令执行结果并封装转发至所述通信控制协议接口模块；还接收所述视频诊断模块的检测结果并封装转发给通信控制协议接口模块；

所述通用消息模块接受所述解析结果，利用所述解析结果完成所述视频前置机对所述外部异构系统平台的控制。

本发明视频联网服务前置机的特点也在于：所述视频前置机的组成还包括基于感兴趣区域的选定模块和混沌块加密模块；所述基于感兴趣区域的选定模块用于接收和分割所述YUV格式数据，并从所述YUV格式数据中选定感兴趣区域进行标识，将标识后的YUV格式数据发送至所述H.264编码模块；

所述H.264编码模块用于对所述感兴趣的YUV格式数据进行量化压缩编码，将编码后的视频数据发送至所述混沌块加密模块；

所述混沌块加密模块用于接收所述H.264编码模块编码后的视频数据并进行加密形成加密视频数据发送至所述通信控制协议接口模块；通过所述通信控制协议接口模块将所述加密视频数据封装成RTP数据包后转发给视频管理平台。

所述视频前置机的组成还包括：配置控制模块；所述配置控制模块用于对所述视频诊断模块和所述H.264编码模块进行控制信号的配置、对所述基于感兴趣区域的选定模块和所述混沌块加密模块进行使能信号的配置；并通过所述通信控制协议接口模块接受所述配置客户端的配置命令。

所述H.264编码模块按照H.264/AVC标准规定的4×4预测与变换、上下文自适应二进制算术编码和可伸缩视频编码算法完成对所述YUV格式数据和所述标识后的YUV格式数据的编码。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明是一种使异构视频系统之间的可互联互通的视频联网服务前置机，其结构特点采用模块化组件形式，配置灵活方便，适应不同网络带宽环境和视频数据安全可靠。

2、本发明的视频前置机可以根据需要配置视频诊断问题检测模块中的一种或多种检测算法，配置是否启用对视频感兴趣区域进行处理，配置是否启用视频加密。对接入的异构系统媒体资源的控制信令的标准化的处理，方便了不同平台之间的互联互通。

3、本发明的视频诊断模块是前置机的必选模块，可以通过配置控制模块来启用检测哪几种视频问题，大型视频监控系统监控点位很多，如果仅靠人眼对故障画面逐个排查，显然效率会十分低下。通过此模块及时将有问题的监控设备信息反馈给视频管理平台，极大的提高了工作效率。

4、本发明的基于感兴趣区域的选择定模块是前置机的可选模块，可以通过配置控制模块来启用此模块，对感兴趣区域采用低压缩比，感兴趣区域以外区域采用高压缩比和低帧率，降低传输码率，可以很好地解决视频传输带宽瓶颈和存储空间问题，保障视频图像重要区域的流畅性和可靠性，具有更好的网络适应能力，在较低带宽的场合尤其明显。

5、本发明的混沌块加密模块是前置机的可选模块，可以通过配置控制模块来启用此模块，在视频分传输和接收过程中，出于安全考虑，需要对传播的视频信息进行伪装，使得未经授权不能获取正常的视频数据，从而达到保密的目的。此模块采用基于压缩域的混沌块加密，可以实现加密的快速性和易用性。

此外，本发明在装置的内部和输出接口使用符合ONVIF标准的协议和GB/T28181标准的SIP协议，保障与符合这两种标准的设备互联互通，通用消息模块采用定制二次开发的方式，针对那些异构系统私有的协议也可以灵活地方式接入。即保持对私有协议的兼容又保证了视频联网服务前置机对标准信令协议的透明性。

附图说明

图1是本发明的视频联网服务前置机结构组成示意图；

图2是本发明的视频联网服务前置机与其他网络设备的连接关系示意图。

具体实施方式

参照图1，本发明提供了一种视频管理平台互联互通的视频联网服务前置机，该装置包括有：视频前置机和配置客户端；配置客户端通过通信协议接口与视频前置机进行消息交互；

而视频前置机包括有：模拟视频采集/视频转换模块、通用消息模块、数字视频接收/转换模块、视频诊断模块、控制协议网关、基于感兴趣区域的选择定模块、配置控制模块、H.264编码模块、混沌块加密模块和通信控制协议接口模块。

视频前置机的功能：通信控制协议接口模块完成视频前置机与视频管理平台的信息交互，接收和执行视频管理平台发出的对视频前置机的各种操作或控制指令，并返回执行结果，根据视频管理平台的选定协议不同，输出经视频前置机处理后符合ONVIF或GB/T28181标准的视频流；控制协议网关对接收的媒体资源进行统一管理、分配、控制及协议配置；配置控制模块对视频诊断模块、基于感兴趣区域的选择定模块和混沌块加密模块配置控制；通用消息处理模块实现视频前置机控制信令与异构系统的交互；模拟视频采集/转换模块接收模拟视频信号并转换成YUV格式数据；数字视频接收/转换模块接收数字视频信号并转换成YUV格式数据；视频诊断模块检测转化后的YUV格式数据是否正常，并将检测结果反馈给控制协议网关；基于感兴趣区域的选定模块分割经视频诊断模块检测后的YUV格式数据并选定感兴趣区域；H.264编码模块对输入的YUV格式数据进行量化压缩编码；混沌块加密模块加密编码后的视频数据。

模拟视频采集/视频转换模块完成接收模拟视频信号并转换为YUV格式数据。此模块由BNC视频接口、A/D转换芯片和视频解码芯片构成；模拟视频信号通过BNC视频接口接入，并经过A/D转换芯片完成抽样和量化后转换为YUV格式数字信号传送至视频诊断模块。

数字视频接收/转换模块完成数据视频信号的接收并转换为YUV格式数字信号，此模块支持实时传输协议RTP（Real-time Transport Protocol）和实时传输控制协议RTCP（Real-time Transport ControlProtocol）媒体承载协议。解析RTP包，分离出视频基本数据，根据数字视频流的格式调用相应厂家的解码SDK（Software DevelopmentKit）来解码异构系统数字视频流，转换为YUV格式数字信号，并输入视频诊断模块。此模块由LAN网络接口、网络芯片、ARM处理器及外围阻容电路构成。

视频诊断模块用于完成对视频信号的质量检测；该模块接收由模拟视频采集/视频转换模块或数字视频接收/转换模块转换后的YUV格式数据，根据配置控制模块发出的视频诊断控制信号，启用视频质量问题检测算法中的一项、几项或全部对已接收的YUV格式数据进行检测，并将检测结果反馈给控制协议网关模块；视频质量检测算法包括判定是否发生视频源丢失、画面冻结、清晰度异常、亮度异常、过曝、噪声、偏色、遮挡、移位、条纹、聚焦异常以及云台失控等现象，根据配置控制模块的控制命令，决定视频YUV格式数据将输出到的基于感兴趣区域的选定模块，还是输出到的H.264编码模块。

控制协议网关完成视频前置机的控制信令格式的解析/封装、分发和协议的配置，主要是对ONVIF标准的SOAP（Simple Object Access Protocol）协议的解析和封装，对GB/T28181标准的SIP（Session Initiation Protocol）协议解析和封装。接收来自通信控制协议接口模块传来的控制信令，解析后的信令转发到通用消息处理模块，同时接收通用消息模块反馈的控制结果或查询结果并转发给通信控制协议接口模块；接收视频诊断模块诊断后的结果并封装转发给通信控制协议接口模块；接收通信协议控制接口的配置协议的命令，决定选用SOAP协议还是SIP协议。

通用消息模块完成前置机控制信令与异构系统的交互，该模块接收控制网关协议解析后的控制信令，根据信令内容不同，对于异构模拟视频信号系统，调用与解析后的控制命令对应设备SDK的具体API，控制异构系统中的设备如摄像机云台；对于异构数字视频信号系统，查找与解析后的控制命令对应的异构数字视频信号控制系统命令，按照异构数字视频信号系统信令格式进行封装，并转发给异构数字视频信号系统。

基于感兴趣区域的选择定模块完成对视频感兴区域分割和提取，该模块接收来自配置控制模块的使能信号；决定是否启用该模块功能；同时接收经视频诊断模块处理后的YUV格式数据，如果该模块使能，此模块以DSP芯片为核心完成对选定区域的分割和提取感兴趣的内容并进行标识别；如果该模块不使能，则将视频诊断模块输入的YUV格式数据信号直接传送至H.264编码模块。

配置控制模块完成对使能信号、控制信号、视频诊断算法等配置，该模块接收来自通信控制协议接口模块的控制命令，配置命令包括决定视频诊断模块视频质量检测算法的启用及视频诊断模块视频输出流向；决定是否使能基于感兴趣区域的选定模块；决定H.264编码模块的视频输入来源及视频输出流向；决定是否使能加密模块。

H.264编码模块用于完成对YUV格式数据的编码工作；该模块选用H.264/AVC标准规定的帧内4×4预测与变换、上下文自适应二进制算术编码和可伸缩视频编码算法完成对YUV数字信号的编码；接收视频诊断模块传输来的YUV格式数据或者经过感兴趣区域选定模块传输来的YUV格式数据，按照H.264编码；同时接收配置控制模块传输出的控制命令，决定编码后的标准码流直接传输到混沌加密模块，或是码流直接传输到通信控制协议口模块。

通信协议控制接口完成视频前置机的会话控制命令消息交互、异构系统视频转发，执行配置控制客户端发出的配置命令，接收视频管理平台会话控制信令并转发其控制信令到控制协议网关，向视频管理平台反馈控制信令执行结果；接收视频管理平台的配置命令并转发给配置控制模块；接收H.264编码模块或混沌加密模块的视频数据，封装成RTP数据包并转发给视频管理平台。

混沌块加密模块完成使用混沌算法对H.264编码模块编码后的视频数据进行加密。该模块接收配置控制模块的使能信号，如果该模块使能，则以DSP芯片为核心对H.264格式视频流进行混沌块加密处理，并将加密后数据流输出到通信控制协议接口模块。

配置客户端通过视频管理平台对视频前置机进行产生配置和与视频前置机进行人机交互；发出的配置命令和控制信号并对视频前置机进行参数配置和控制；配置客户端的主要功能是：对视频前置机进行配置和操作维护，配置使能信号和控制信号；配置前置机通信协议；配置视频前置机IP地址端口；配置上级管理平台接收媒体流的IP地址端口等，用作与前置机交互的人机界面。

本发明的视频联网服务前置机在网络系统中的安装位置如图2所示，视频前置机部署在异构视频系统平台，视频管理平台的监看客户端和视频管理平台通过网络访问视频前置机进行媒体信息双向交互，配置客户端通过网络对视频前置机通信进行配置。在异构视频系统平台中，视频前置机可以直接与模拟视频系统通信实现对设备控制和模拟视频接入，也可以从异构数字视频系统接入数字视频并实现与异构数字视频系统的交互通信。

下面以一个基本的异构数字视频系统实时视频点播过程为例并参照图1，具体介绍发明视频联网服务前置机内部各个模块的配合过程：

视频管理平台配置客户端对视频前置机进行配置，选择视频前置机通信协议为GB/T28181；设置基于感兴趣区域的选择定模块和混沌块加密模块使能信号使能；设置视频诊断模块和H.264编码模块控制信号使能。

监看客户端向视频前置机发出实时视频请求命令，通信控制协议接口模块接收命令转发给控制协议网关；控制协议网关解析SIP格式的实时请求命令并转发给通信消息模块，通信消息模块接收解析后的请求命令标识符、会话描述参数和媒体参数等并按照异构数字系统的消息命令格式进行封装，并转发给异构数字视频系统；异构数字视频系统接收到命令后，将取得媒体服务器信息和媒体格式等内容反馈给通信消息模块，通信消息模块将反馈的结果信息发送给媒体协议网关；媒体协议网关对反馈服务器信息和媒体格式进行SIP协议格式封装并转发给通信控制协议接口模块，通信控制协议接口模块进一步将结果反馈给监控客户端。如果请求命令成功，通用消息处理模块根据反馈服务器信息通知数字视频接收/转换模块建立一个RTP数据接收端口，按照媒体格式的内容选择具体的解码SDK类型来转换编码后的视频数据到YUV格式数据。

如果反馈实时视频请求命令成功，监控客户端对异构数字视频系统反馈的结果进行应答，以表示准备接收媒体流数据，应答命令的发送流程和实时视频请求命令发送流程类似，在此不在重述。异构数字视频系统接收到视频前置机准备好接收的命令后，异构数字视频系统将请求的视频流转发给视频前置机，数字视频接收/转换模块接收到视频流进行缓存，按照异构系统视频数据封包格式进行解封包，按照选择的SDK解码转化为YUV格式数据，并转发给视频诊断模块；视频诊断模块对YUV格式数据按照选定检测算法进行检测，并将检测的结果转发给控制协议网关，控制协议网关对检测结果进行SIP协议格式封装经通信控制协议接口模块转发给监控客户端；检测后的YUV格式数据根据控制信号和使能信号使能标示，输入到基于感兴趣区域的选择定模块，自动地对感兴趣区域的选定、分割和提取，并将标示后的YUV格式数据转发给H.264编码模块；H.264对基于感兴趣区域的选定后的YUV格式数据进行编码；H.264编码模块根据控制信号和使能信号使能，将编码后的数据转发给混沌块加密模块进行加密，加密后的数据转发给通信协议接口，通信协议接口对编码加密后的视频流按照RTP格式标准进行封包，并根据配置客户端配置接收媒体流的地址和端口转发给视频管理平台的监控客户端。

此时，视频管理平台的监控人员就可以通过监控客户端看到异构数字视频系统视频了。

Claims (4)

1.一种视频联网服务前置机，其特征在于：所述前置机的组成包括：视频前置机、配置客户端和视频管理平台；

所述配置客户端通过视频管理平台与所述视频前置机进行人机交互，由所述配置客户端发出配置命令和控制信号对所述视频前置机进行参数配置和控制；

所述视频前置机的组成包括：模拟视频采集/转换模块、通用消息模块、数字视频接收/转换模块、视频诊断模块、控制协议网关、H.264编码模块和通信控制协议接口模块；

所述模拟视频采集/转换模块用于接收外部异构系统平台的模拟视频信号并转换成YUV格式数据发送至所述视频诊断模块；

所述数字视频接收/转换模块用于接收所述外部异构系统平台的数字视频信号并转换成YUV格式数据发送至所述视频诊断模块；

所述视频诊断模块接收所述YUV格式数据，并检测所述YUV格式数据是否正常，将检测结果反馈给所述控制协议网关；

所述H.264编码模块用于对所述YUV格式数据进行量化压缩编码，将编码后的视频数据发送至所述通信控制协议接口模块；

所述通信控制协议接口模块用于与所述视频管理平台进行控制信令交互和实现外部异构系统视频转发；由所述通信控制协议接口模块接收所述视频管理平台对所述视频前置机发出控制信令同时转发到控制协议网关；并接收所述控制协议网关传来的执行所述控制信令执行结果同时转发给所述视频管理平台；并接收所述控制协议网关传来的视频诊断模块的检测结果同时转发给所述视频管理平台；并接收所述编码后的视频数据同时封装成RTP格式数据包后转发给所述视频管理平台；

所述控制协议网关接收来自所述通信控制协议接口模块的控制信令并进行解析，将解析结果转发到所述通用消息处理模块，同时接收所述通用消息模块反馈的控制信令执行结果并封装转发至所述通信控制协议接口模块；还接收所述视频诊断模块的检测结果并封装转发给通信控制协议接口模块；

所述通用消息模块接受所述解析结果，利用所述解析结果完成所述视频前置机对所述外部异构系统平台的控制。

2.根据权利要求1所述的视频联网服务前置机，其特征在于：所述视频前置机的组成还包括基于感兴趣区域的选定模块和混沌块加密模块；所述基于感兴趣区域的选定模块用于接收和分割所述YUV格式数据，并从所述YUV格式数据中选定感兴趣区域进行标识，将标识后的YUV格式数据发送至所述H.264编码模块；

所述H.264编码模块用于对所述感兴趣的YUV格式数据进行量化压缩编码，将编码后的视频数据发送至所述混沌块加密模块；

所述混沌块加密模块用于接收所述H.264编码模块编码后的视频数据并进行加密形成加密视频数据发送至所述通信控制协议接口模块；通过所述通信控制协议接口模块将所述加密视频数据封装成RTP数据包后转发给视频管理平台。

3.根据权利要求1或2所述的视频联网服务前置机，其特征在于，所述视频前置机的组成还包括：配置控制模块；所述配置控制模块用于对所述视频诊断模块和所述H.264编码模块进行控制信号的配置、对所述基于感兴趣区域的选定模块和所述混沌块加密模块进行使能信号的配置；并通过所述通信控制协议接口模块接受所述配置客户端的配置命令。

4.根据权利要求1或2所述的视频联网服务前置机，其特征在于：所述H.264编码模块按照H.264/AVC标准规定的4×4预测与变换、上下文自适应二进制算术编码和可伸缩视频编码算法完成对所述YUV格式数据和所述标识后的YUV格式数据的编码。