CN103475691B - 一种视频分布式缓存中转系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种视频分布式缓存中转系统，其包括一信号发出端、一视频数据缓存单元、一信号检测单元、一信号修正单元、一处理单元以及至少一数据通道，其中，所述信号发出端向所述视频数据缓存单元、处理单元发送视频数据；所述信号检测单元至于所述视频数据缓存单元后，其内包括一第一比较模块、一第一存储模块和一第一延时模块；所述信号修正单元包括一第二处理模块、一第二延迟模块、一第二比较模块和一修正电路。本发明视频分布式缓存中转系统中设置多个视频数据检测模块以及信号修正模块，保证信号在缓存中转时具有较高的准确性以及较低的失真度，在远端设备接收时，得到较清晰的视频图像。
Description
技术领域
本发明涉及一种视频分布式缓存系统，尤其涉及一种具有检测与修复功能的视频分布式缓存中转系统。
背景技术
现有技术中视频缓存中转系统将监控信号向远端传输时，视频信号经数据通道直接传输至远端信号接收端，在信号进行缓存的过程中，只对同步或消隐信号进行隔离。
如中国专利《分布式缓存系统、数据的缓存方法及缓存数据的查询方法》，专利公开号CN102006330，其公开了一种分布式缓存系统，包括： 至少两个缓存服务器群； 其中每个缓存服务器群具有至少一个缓存服务器节点； 其中所述至少两个缓存服务器群中的一个缓存服务器群以及该一个缓存服务器群中的一个缓存服务器节点分别作为缓存数据的主缓存服务器群和主缓存服务器节点，其它缓存服务器群以及其中的一个缓存服务器节点作为所述缓存数据的备份缓存服务器群和备份缓存服务器节点； 其中所述主缓存服务器节点与所述备份缓存服务器节点存有相同的缓存数据。上述专利中在向远端设备发送时未进行失真度和准确度的测试。
针对上述缺陷，本发明创作者提供一种更加完善的方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种视频分布式缓存中转系统，以克服上述技术缺陷。
为实现上述目的，本发明提供一种视频分布式缓存中转系统，其包括一信号发出端、
一视频数据缓存单元、一信号检测单元、一信号修正单元、一处理单元以及至少一数据通道，其中，
所述信号发出端向所述视频数据缓存单元、处理单元发送视频数据；
所述视频数据缓存单元，其包括一视频数据缓存器和一时钟同步模块，所述时钟同步模块获取所述信号发出端发出的帧信号的一开销中设置的包含时钟信息的字节，并由所述视频数据缓存器处理得到时钟同步的视频信号；
所述信号检测单元至于所述视频数据缓存单元后，其内包括一第一比较模块、一第一存储模块和一第一延时模块，所述信号检测单元每隔一时间间隔采集所述信号发出端发出的一脉冲信号，形成一帧数据流，该数据流包括一瞬时截取的图像，并经所述第一延时模块延时一时间后传输至所述第一存储模块，并由所述第一比较模块获取；所述信号检测单元获取所述视频数据缓存单元输出的与所述信号发出端发出的同一帧视频信号，截取一图像，并传输至所述第一比较模块内，所述第一比较模块将上述截取的同一帧的两图像进行匹配，计算匹配度，其按照下述公式计算两图像基于标准相关匹配的匹配度，
式中，分别表示所述第一比较模块截取的经视频数据缓存单元处理的图像的横纵坐标值，分别表示所述第一存储模块中存储的图像的横纵坐标值；表示所述第一比较模块截取的经视频数据缓存单元处理的图像；表示所述第一存储模块中存储的图像；
所述第一比较模块内存储有一匹配度预设阈值，若上述计算结果大于预设阈值，则所述第一比较模块向所述数据通道发送视频信息；若小于预设阈值，则所述第一比较模块将所述视频信息发送至所述信号修正单元；
所述信号修正单元包括一第二处理模块、一第二延迟模块、一第二比较模块和一修正电路，所述第二处理模块在取样时，每间隔个周期，在第个周期内选取（且为整数）个取样点，连续选取次，并且预设一峰值阀值；若任一连续的上升沿或下降沿的中间个取样点的值在，K2为匹配度预设阈值，则组个取样点的值修正为需求信号波形的极值。
进一步，所述第二延迟模块内包括个依序串接的延迟器，每一延迟器均与所述第二处理模块相连接，其接收到所述取样点的数据信息后延长一预设时间后输出；
所述第二比较模块内设置有个比较器，每一比较器与各延迟器均连接，所述比较器对各延迟器的输入信号进行比较判断，若所有比较器的取样点信号值均在一阈值的范围内，则向所述修正电路发送一触发信号。
进一步，所述处理单元包括一第三比较模块和一第三存储模块，所述信号发出端将信号传输至所述处理单元内的第三比较模块，所述第三比较模块获取所述信号修正单元矫正信号的原始信号；
所述第三存储模块存有一峰值阈值和并且。
进一步，若所述第一比较模块计算匹配度值大于预设阈值，所述第一比较模块将两图像基于标准平方差匹配的模板匹配，计算匹配度
式中，分别表示所述第一比较模块截取的经视频数据缓存单元处理的图像的横纵坐标值，分别表示所述第一存储模块中存储的图像的横纵坐标值；表示所述第一比较模块截取的经视频数据缓存单元处理的图像；表示所述第一存储模块中存储的图像。
进一步，上述匹配度预设阈值取值为0.99，上述匹配度预设阈值取值为0.05。
进一步，所述信号检测单元包括一信号采集模块，其包括一耦合模块、一检波模块、一滤波模块、一放大增益模块和一信号传输端口，
所述耦合模块包括一耦合保护电路以抑制电干扰，信号经过所述耦合保护电路后通过所述检波模块，用以检出待传输信号中的需求数据波形，再经过所述滤波模块得到需求数据波形，经所述放大增益模块进行放大后，通过所述信号传输端口传输至所述第一延时模块或第一比较模块。
进一步，所述各数据通道之间独立传输数据，该独立传输数据的网络为IP数据网络或者电信运营商的通信网络，在电信运营商的IDC机房内设置有一托管服务器。
进一步，所述视频数据缓存单元还包括一数据处理器，所述时钟同步模块将有效输入视频数据的时钟Clk_vd_in发送至视频数据缓存器中，同时，所述视频数据缓存器接收由所述数据处理器发送的有效输出视频数据的时钟Clk_vd_out,经处理后，所述视频数据缓存器向所述数据处理器发送有效帧数据。
与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明视频分布式缓存中转系统中设置多个视频数据检测模块以及信号修正模块，保证信号在缓存中转时具有较高的准确性以及较低的失真度，在远端设备接收时，得到较清晰的视频图像；所述视频数据缓存单元采用视频信号发出端发出的包含时钟字节开销的帧信号，信号处理更加简单，无需输入有效数据；经时钟同步后，视频信号的整体误差消除，再经过所述信号检测单元进行单帧信号的失真率检测；对视频信号截取图像信息，并按照标准平方差匹配模板进行匹配度计算，保证具有较高的计算准确性；视频信号经不同的数据通道进行远程输，在传输前进行数据的检测，保证数据传输的一致性与可靠性；信号修正过程，阀值判断的过程采用冗余判定，在所有比较器的取样点值在的范围内时，进行处理，保证了与原信号较高的重合度；处理单元的验证，保证信号修正后落在预设的范围内，保证信号具有较低的失真度。
附图说明
图1为本发明视频分布式缓存中转系统的功能框图。
图2为本发明视频分布式缓存中转系统的信号检测单元的功能框图。
图3为在本发明视频分布式缓存中转系统的信号采集模块的功能框图。
图4为本发明视频分布式缓存中转系统的信号修正单元的功能框图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的详细技术特征作进一步描述，以便更加清楚的理解本发明。
本发明视频分布式缓存中转系统，在视频信号的发出端设置有一视频缓存器，在所述视频缓存器向各数据通道发送视频信号时，所述处理单元对视频信号进行检测和修正。
请参阅图1所示，其为本发明视频分布式缓存中转系统的功能框图，在本发明中，该系统包括一视频信号发出端1、一视频数据缓存单元2、一信号检测单元3、一信号修正单元4、一处理单元5和至少一数据通道以及与每一数据通道一一对应的数据接收端。
在本发明中，所述视频信号发出端1发出帧视频信号，每一帧中包含一图像；所述视频信号发出端1为一视频监控设备的采集信号，在视频监控设备对信号进行采集后，直接通过数据通道传输至一信号处理单元后经播放设备进行播放，实现本地视频的播放；同时，所述视频信号发出端1还与一视频数据缓存单元2相连接，所述视频数据缓存单元2用以缓存视频数据并且对其内的视频数据进行时钟同步；所述视频信号发出端1包括一时钟同步模块、一数据处理器和一视频数据缓存器，在本发明中，上述三者依次连接，在所述信号发出端1的发出的帧信号的一开销中设置有包含时钟信息的字节，所述时钟同步模块提取该时钟信息，并将有效输入视频数据的时钟Clk_vd_in发送至视频数据缓存器中，同时，所述视频数据缓存器接收由所述数据处理器发送的有效输出视频数据的时钟Clk_vd_out,经处理后，所述视频数据缓存器向所述数据处理器发送有效帧数据，所述数据处理器处理后，得到时钟同步的视频信号。
上述时钟同步，采用视频信号发出端1发出的包含时钟字节开销的帧信号，信号处理更加简单，无需输入有效数据。
经上述时钟同步后，视频信号的整体误差消除，再经过所述信号检测单元3进行单帧信号的失真率检测。
请参阅图2所示，其为本发明视频分布式缓存中转系统的信号检测单元的功能框图，所述信号检测单元2包括一信号采集模块31、一第一延时模块32、一第一存储模块33、一第一比较模块34，其中，所述信号采集模块31包括一信号采集器，其每隔一时间间隔采集所述信号发出端1发出的一脉冲信号，形成一帧数据流，该数据流包括一瞬时截取的图像信息，该图像信息经过所述第一延时模块32延时一时间，并储存在所述第一存储模块33内，在本实施例中，所述第一延时模块32为一延时电路；同时，所述信号采集模块31述视频数据缓存单元2输出的与所述信号发出端1发出的同一帧视频信号，截取一图像，并传输至所述第一比较模块34内。
请参阅图3所示，其为在本发明视频分布式缓存中转系统的信号采集模块的功能框图，所述信号采集模块31包括一耦合模块311、一检波模块312、一滤波模块313、一放大增益模块314和一信号传输端口315，所述耦合模块311包括一耦合保护电路以抑制电干扰，信号经过所述耦合保护电路后通过所述检波模块312，用以检出待传输信号中的需求数据波形，再经过所述滤波模块313得到需求数据波形，经所述放大增益模块314进行放大后，通过所述信号传输端口315传输至所述延时模块32或第一比较模块34。
所述第一比较模块34将上述截取的同一帧的两图像进行匹配，计算匹配度，其按照下述公式（1）计算两图像基于标准相关匹配 method=CV_TM_SQDIFF_NORMED的模板匹配的匹配度，
（1）
式中，分别表示所述第一比较模块截取的经视频数据缓存单元处理的图像的横纵坐标值，分别表示所述第一存储模块中存储的图像的横纵坐标值；表示所述第一比较模块截取的经视频数据缓存单元处理的图像；表示所述第一存储模块中存储的图像。
上式基于标准相关匹配 method=CV_TM_SQDIFF_NORMED的模板匹配，目标图像与模板图像进行比对时，将目标图像一次移动一个像素，在每一位置都进行一次度量计算，最终判断整个图像的匹配度。
对视频信号截取图像信息，并按照标准平方差匹配模板进行匹配度计算，保证具有较高的计算准确性。
所述第一比较模块34包括一比较器和一存储器，所述比较器完成上述标准相关匹配的匹配度计算以及下述的基于标准平方差匹配的模板匹配。
所述存储器内存储有一匹配度预设阈值，若上述计算结果大于预设阈值，则所述第一比较模块34向所述数据通道发送视频信息；若小于预设阈值，则所述第一比较模块34将所述视频信息发送至所述信号修正单元4。在本发明中上述匹配度预设阈值取值为0.99。
所述第一比较模块34对图像进行判断后，还可以进一步进行匹配度计算。
若上述计算匹配度值大于预设阈值，则所述第一比较模块34将两图像基于标准平方差匹配的模板匹配，计算匹配度
（2）
式中，分别表示所述第一比较模块截取的经视频数据缓存单元处理的图像的横纵坐标值，分别表示所述第一存储模块中存储的图像的横纵坐标值；表示所述第一比较模块截取的经视频数据缓存单元处理的图像；表示所述第一存储模块中存储的图像。
所述存储器内存储有一匹配度预设阈值，若上述计算结果小于预设阈值，则所述第一比较模块34向所述数据通道发送视频信息；若大于设阈值，则所述第一比较模块34重新进行图像采集。在本发明中上述匹配度预设阈值取值为0.05。
在本发明中，视频信号经不同的数据通道进行远程输，在传输前进行数据的检测，保证数据传输的一致性与可靠性。
请参阅图4所示，其为本发明视频分布式缓存中转系统的信号修正单元的功能框图，其包括一第二处理模块41、一第二延迟模块42、一第二比较模块43和一修正电路44，所述第二处理模块41，其用以获取所述信号检测单元3输出的帧信号，其将该信号转化成波形信号并取样，在取样时，每间隔个周期，在第个周期内选取（且为整数）个取样点，连续选取次，并且预设一峰值阀值；若任一连续的上升沿或下降沿的中间个取样点的值在，K2为匹配度预设阈值，则组个取样点的值修正为需求信号波形的极值；
上述中的各参量值设置在所述第二处理模块41内。
所述第二延迟模块42内包括个依序串接的延迟器，每一延迟器均与所述第二处理模块41相连接，其接收到所述取样点的数据信息后延长一预设时间后输出；所述第二比较模块43内设置有个比较器，每一比较器与各延迟器均连接，所述比较器对各延迟器的输入信号进行比较判断，若所有比较器的取样点信号值均在一阈值的范围内，则向所述修正电路44发送一触发信号，所述修正电路输出修正后的信号，并传输至所述处理单元5内。
上述阀值判断的过程采用冗余判定，在所有比较器的取样点值在的范围内时，进行处理，保证了与原信号较高的重合度。
在对信号进行还原后，所述处理单元5对还原后的信号进行进一步验证，所述处理单元5内包括一第三比较模块和一第三存储模块，所述信号发出端1将信号传输至所述处理单元5内的第三比较模块，所述第三比较模块获取所述信号修正单元4矫正信号的原始信号，该信号由所述信号发出端1发出，所述第三存储模块存有一峰值阈值和并且，本发明中的处理单元5对原始信号的峰值进行采样，并根据该峰值设定上述峰值阈值，只需矫正后的信号峰值落在所述阈值的范围内。
上述处理单元5的验证，保证信号修正后落在预设的范围内，保证信号具有较低的失真度。
在所述处理单元5对修正后的信号判定符合要求后，所述信号修正单元4将信号发送至数据通道中，在本发明中，包括第一数据通道61、第二数据通道以及第N数据通道，各数据通道之间独立传输数据，其可以为IP数据网络或者电信运营商的通信网络，在电信运营商的IDC机房内设置有一托管服务器，用以实现多种通道路由的交换，并向通信网络中分配数据。
本发明中，每一数据通道与一接收端一一对应，实现远程信号的接收；远端用户可同时对中转后的信号进行接收并播放。
本发明中设置多个视频数据检测模块以及信号修正模块，保证信号在缓存中转时具有较高的准确性以及较低的失真度，在远端设备接收时，得到较清晰的视频图像。
Claims (8)
1.一种视频分布式缓存中转系统，其特征在于，其包括一信号发出端、
一视频数据缓存单元、一信号检测单元、一信号修正单元、一处理单元以及至少一数据通道，其中，
所述信号发出端向所述视频数据缓存单元、处理单元发送视频数据；
所述视频数据缓存单元，其包括一视频数据缓存器和一时钟同步模块，所述时钟同步模块获取所述信号发出端发出的帧信号的一开销中设置的包含时钟信息的字节，并由所述视频数据缓存器处理得到时钟同步的视频信号；
所述信号检测单元至于所述视频数据缓存单元后，其内包括一第一比较模块、一第一存储模块和一第一延时模块，所述信号检测单元每隔一时间间隔采集所述信号发出端发出的一脉冲信号，形成一帧数据流，该数据流包括一瞬时截取的图像，并经所述第一延时模块延时一时间后传输至所述第一存储模块，并由所述第一比较模块获取；所述信号检测单元获取所述视频数据缓存单元输出的与所述信号发出端发出的同一帧视频信号，截取一图像，并传输至所述第一比较模块内，所述第一比较模块将上述截取的同一帧的两图像进行匹配，计算匹配度，其按照下述公式计算两图像基于标准相关匹配的匹配度，
式中，分别表示所述第一比较模块截取的经视频数据缓存单元处理的图像的横纵坐标值，分别表示所述第一存储模块中存储的图像的横纵坐标值；表示所述第一比较模块截取的经视频数据缓存单元处理的图像；表示所述第一存储模块中存储的图像；
所述第一比较模块内存储有一匹配度预设阈值，若上述计算结果大于预设阈值，则所述第一比较模块向所述数据通道发送视频信息；若小于预设阈值，则所述第一比较模块将所述视频信息发送至所述信号修正单元；
所述信号修正单元包括一第二处理模块、一第二延迟模块、一第二比较模块和一修正电路，所述第二处理模块在取样时，每间隔个周期，在第个周期内选取（且为整数）个取样点，连续选取次，并且预设一峰值阀值；若任一连续的上升沿或下降沿的中间个取样点的值在，K2为匹配度预设阈值，则组个取样点的值修正为需求信号波形的极值。
2.根据权利要求1所述的视频分布式缓存中转系统，其特征在于，所述第二延迟模块内包括个依序串接的延迟器，每一延迟器均与所述第二处理模块相连接，其接收到所述取样点的数据信息后延长一预设时间后输出；
所述第二比较模块内设置有个比较器，每一比较器与各延迟器均连接，所述比较器对各延迟器的输入信号进行比较判断，若所有比较器的取样点信号值均在一阈值的范围内，则向所述修正电路发送一触发信号。
3.根据权利要求2所述的视频分布式缓存中转系统，其特征在于，所述处理单元包括一第三比较模块和一第三存储模块，所述信号发出端将信号传输至所述处理单元内的第三比较模块，所述第三比较模块获取所述信号修正单元矫正信号的原始信号；
所述第三存储模块存有一峰值阈值和并且。
4.根据权利要求2所述的视频分布式缓存中转系统，其特征在于，若所述第一比较模块计算匹配度值大于预设阈值，所述第一比较模块将两图像基于标准平方差匹配的模板匹配，计算匹配度
式中，分别表示所述第一比较模块截取的经视频数据缓存单元处理的图像的横纵坐标值，分别表示所述第一存储模块中存储的图像的横纵坐标值；表示所述第一比较模块截取的经视频数据缓存单元处理的图像；表示所述第一存储模块中存储的图像。
5.根据权利要求4所述的视频分布式缓存中转系统，其特征在于，上述匹配度预设阈值取值为0.99，上述匹配度预设阈值取值为0.05。
6.根据权利要求2所述的视频分布式缓存中转系统，其特征在于，所述信号检测单元包括一信号采集模块，其包括一耦合模块、一检波模块、一滤波模块、一放大增益模块和一信号传输端口，
所述耦合模块包括一耦合保护电路以抑制电干扰，信号经过所述耦合保护电路后通过所述检波模块，用以检出待传输信号中的需求数据波形，再经过所述滤波模块得到需求数据波形，经所述放大增益模块进行放大后，通过所述信号传输端口传输至所述第一延时模块或第一比较模块。
7.根据权利要求2所述的视频分布式缓存中转系统，其特征在于，所述各数据通道之间独立传输数据，该独立传输数据的网络为IP数据网络或者电信运营商的通信网络，在电信运营商的IDC机房内设置有一托管服务器。
8.根据权利要求1或2所述的视频分布式缓存中转系统，其特征在于，所述视频数据缓存单元还包括一数据处理器，所述时钟同步模块将有效输入视频数据的时钟Clk_vd_in发送至视频数据缓存器中，同时，所述视频数据缓存器接收由所述数据处理器发送的有效输出视频数据的时钟Clk_vd_out,经处理后，所述视频数据缓存器向所述数据处理器发送有效帧数据。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Granted publication date: 20170208 Termination date: 20190703 |