CN103873804A - 用于嵌入式nvr的录像回放时间轴与内容同步控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于嵌入式NVR的录像回放时间轴与内容同步控制方法,涉及视频监控和流媒体处理技术领域。本方法实施的嵌入式NVR包括DDR存储器、NandFlash存储器、CPU、硬盘存储介质和网络接口;DDR存储器、NandFlash存储器和硬盘存储介质分别与CPU130连接;第1、2接入嵌入式NVR的网络摄像机分别依次通过IP网络和网络接口和CPU连通。本发明使嵌入式NVR在GUI进行录像回放时,时间轴的游标与录像实际播放内容同步,提升用户体验感;能提高通过时间轴定位某一时间点录像的准确性;能有效解决网络丢包而导致录像回放时视频卡顿的问题。
Description
技术领域
本发明涉及视频监控和流媒体处理技术领域,尤其涉及一种用于嵌入式NVR的录像回放时间轴与内容同步控制方法。
背景技术
随着高清监控的逐步普及,视频监控正在快速迈入全网络化时代,对高清监控管理及存储业务提出了更高的要求;传统的硬盘录像机受硬件制约已不能满足高清接入和存储功能。为此,NVR(Network Video Recorder,网络视频录像机)逐渐成为高清时代的主流监控存储设备。
NVR是一类视频录像设备,其最主要的功能是通过网络接收IPC(网络摄像机)设备或编码器传输的数字视频码流,并进行存储、管理,从而实现网络化带来的分布式架构优势。同时嵌入式NVR又具有硬件解码功能,用户可以通过嵌入式NVR自带的GUI(Graphical UserInterface,图形用户界面,又称图形用户接口,是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面,与早期计算机使用的命令行界面相比,图形界面对于用户来说在视觉上更易于接受)进行各种配置、实时视频浏览、录像检索及回放等功能。但在实际的应用环境中,由于受到网络环境和网络摄像机的系统时间改变等因素的影响,导致存储的原始视频数据的时间戳不连续,这样在GUI中回放录像时很难保证录像的时间轴位置和录像播放的实际时间点对应,其结果有可能是实际录像已经播放完成,但时间轴的游标还在走动,或者相反,同时也很难根据时间轴的时间点去精确定位录像的时间点。另外,受网络影响,实时视频数据在传输过程中可能会丢包,保存的视频数据在进行录像回放时会产生卡顿的问题。
发明内容
本发明的目的就在于克服嵌入式NVR的GUI在回放录像时时间轴的游标时间信息与实际录像内容不同步的缺点,提供一种用于嵌入式NVR的录像回放时间轴与内容同步控制方法,保证录像回放时的流畅性。
本发明的目的是这样实现的:
综合使用流媒体传输技术和网络通信技术,解决嵌入式NVR在GUI中回放录像时,时间轴的游标时间与实际播放内容不同步的问题。
其技术方案是:用于嵌入式NVR的录像回放时间轴与内容同步控制的方法,分为GUI和后端程序,同时主要分为两个阶段进行处理控制,即接收IPC(Information ProcessingCenter,信息处理中心)的实时数据并存储阶段、GUI中录像回放与控制阶段。前一阶段为后一阶段的实施提供基础,后一阶段实现最终的目的。在第一阶段,即接收IPC的实时视频数据包进行存储阶段,运用流媒体的IP(Internet Protocol,网络之间互连的协议)传输技术提取实时视频数据包中的时间戳信息,并采用算法对时间戳处理,将经过处理时间戳后的视频数据包存储到硬盘介质中。在第二阶段,即GUI中录像回放与控制阶段,运用网络技术中的进程间通信技术实现GUI的时间轴游标与播放显示模块进行交互控制,达到时间轴与录像内容同步。
具体地说,本方法包括第一、二阶段。
1)本方法的第一阶段:
①开始,加载并启动后端程序开始录像,准备接收网络摄像机的实时视频数据;
②接收网络摄像机的实时视频数据包;
③运用流媒体的IP传输技术提取实时视频数据包的时间戳,并根据NVR系统自身的时间修正处理视频数据包的时间戳;
④将时间戳修正后的视频数据包保存到存储介质中;
⑤判断保存的视频数据包是否为关键帧,是则执行步骤⑥,否则执行步骤⑦;
⑥将关键帧信息保存到存储介质中;
⑦判断录像功能是否被关闭,是则继续执行步骤②,否则执行步骤⑧,重复步骤②~⑥,可以持续存储网络摄像机的实时视频数据;
⑧关闭录像,结束本阶段。
2)本方法的第二阶段:
①开始,加载并启动GUI和后端程序;
②GUI向后端程序查询某一时间段的录像;
③GUI根据后端程序返回的录像文件信息,在录像回放时间轴上绘制时间刻度、录像起点及结束点位置;
④GUI向后端程序请求播放录像,后端程序解析请求播放的内容,根据解析结果和录像文件的关键帧信息找到要播放的录像文件及位置;
⑤后端程序打开录像文件和解码通道;
⑥后端程序从存储介质中读取视频数据,将视频数据送入组帧模块进行组帧;
⑦后端程序组完一帧后的视频帧送入解码通道,解码后将图像显示在GUI的录像回放界面,同时,后端程序将视频帧的时间信息传给GUI,GUI收到时间信息后,在录像回放时间轴上移动游标到正确位置;
⑧重复步骤⑥~⑦,可以显示流畅的录像回面,同时时间轴的位置与录像内容同步;
⑨如果录像文件播放完或停止播放,则关闭录像文件和解码通道,并结束录像回放。
其工作机理是:
嵌入式NVR通过网接口接收网络摄像机的实时视频数据,运用流媒体的IP传输技术提取时间戳,根据NVR系统时间修正视频数据的时间戳,保证时间戳不受网络摄像机自身对时和网络丢包的影响,并保存视频数据到存储介质中;在进行录像回放的时候,后端程序从存储介质中读取视频数据,将数据组帧后送入到解码通道进行解码和视频显示;后端程序在将数据送入解码通道的同时,向GUI发送即将要显示的视频时间信息,GUI收到该时间信息后可以准确定位时间轴位置。
本发明具有下列优点和积极效果:
①使嵌入式NVR在GUI进行录像回放时,时间轴的游标与录像实际播放内容同步,提升用户体验感;
②能提高通过时间轴定位某一时间点录像的准确性;
③能有效解决网络丢包而导致录像回放时视频卡顿的问题。
附图说明
图1是本方法的嵌入式NVR结构方框图;
图2是本方法的实时视频数据存储流程图;
图3是本方法的视频数据时间戳修正算法流程图;
图4是本方法的录像回放同步控制流程图。
图中:
100—嵌入式NVR设备,
110—DDR存储器,
120—NandFlash存储器,
130—CPU(Central Processing Unit,中央处理机),
131—GUI,132—后端程序,
140—硬盘存储介质,
150—网络接口;
160—IP网络;
171—第1接入嵌入式NVR的网络摄像机;
172—第2接入嵌入式NVR的网络摄像机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明:
常量设置:
判断是否用原始视频流中时间戳间隔的门限值:THRESHOLDTSINTERVAL=1000,//单位为毫秒;
变量设置:
包的接收时间:uRecvTime;
录像文件的第一个包接收时间:uFirstRecvTime;
接收到数据包的NVR系统时间戳:uNvrTimeStamp;
收到上一数据包时的视频包RTP头时间戳:uLastRtpTS;
上一数据包NVR系统时间戳:uLastNvrTS;
当前包的时间戳与上一包的时间戳间隔:uTSInterval。
一、本方法实施的嵌入式NVR
1、总体
如图1,本方法实施的嵌入式NVR包括DDR存储器110、NandFlash存储器120、CPU130、硬盘存储介质140和网络接口150;
DDR存储器110、NandFlash存储器120和硬盘存储介质140分别与CPU130连接;
第1、2接入嵌入式NVR的网络摄像机171、172分别依次通过IP网络160和网络接口150和CPU130连通。
2、功能部件
*CPU130是使用海思半导体有限责任公司的HI3531多媒体视频处理芯片,该芯片采用ARM9双核架构,最高工作频率是930MHz,具有同时解码6路1920x1080分辨率的H264码流功能。
本发明的方法工作在多媒体视频处理芯片中。
CPU130包括GUI131和后端程序132(具体见后面本方法的工作流程)。
*其它功能部件均为通用件。
3、工作原理
嵌入式NVR设备100和第1、2接入嵌入式NVR的网络摄像机171、172通过IP网络160互联;后端程序132通过网络接口150接收第1、2接入嵌入式NVR的网络摄像机171、172的实时视频数据,后端程序132根据嵌入式NVR设备100自身的系统时间修正收到实时视频数据的时间戳,修改后的视频数据保存到硬盘存储介质140;GUI131向后端程序132请求查询并回放录像,后端程序132从硬盘存储介质140中读取视频数据包并进行组帧,完成组帧后将视频帧送入解码通道进行解码并显示图像;同时,后端程序132将视频帧的时间信息以消息的形式传给GUI131,GUI131收到时间信息后绘制录像时间轴的游标,以保证时间轴与录像内容同步。
二、用于嵌入式NVR的录像回放时间轴与内容同步控制方法(简称方法)
1)本方法的第一阶段:
如图1、2,本方法的第一阶段(接收IPC的实时视频数据包并进行存储)包括下列步骤:
①开始201:
启动嵌入式NVR,加载后端程序132,开始录像,准备接收网络摄像机的实时视频数据;
②接收网络摄像机视频数据202;
③根据系统时间修正视频数据时间戳203:
提取实时视频数据包的时间戳,并根据NVR系统自身的时间修正处理视频数据包的时间戳;
④保存视频数据到硬盘中的一个录像文件块中204;
⑤判断数据包是否属于关键帧205,是则进入步骤⑥,否则执行步骤⑦;
⑥保存关键帧信息206;
⑦判断是否关闭录像207,是则进入步骤⑧,否则继续执行步骤②,重复②~⑥则可不断接收并存储视频数据;
⑧结束208:关闭录像。
如图3,所述的步骤③(根据系统时间修正视频数据时间戳203)包括下列子步骤:
A、修正时间戳算法开始-301;
B、计算当前包的uRecvTime,并将该信息与视频数据包进行封装-302:
将uRecvTime和收到的数据包封装到录像数据单元中;
C、将封装后的数据包放入待写入硬盘的视频数据队列中-303;
D、从待写的录像数据队列中取数据-304;
E、判断uFirstRecvTime是否等于零-305,是则进入步骤F-306,否则执行步骤H-308;
F、uFirstRecvTime赋为uRecvTime,uNvrTimeStamp赋为0,uLastRtpTS=视频包的RTP时戳,uLastNvrTS=uNvrTimeStamp-306:
进入本步骤说明数据包为录像文件的第一个数据包,则录像文件的首包接收时间uFirstRecvTime应被赋为该数据包的接收时间uRecvTime,uNvrTimeStamp应被赋为0,同时记录本次视频的实际时间戳(uLastRtpTS赋为视频包的RTP时戳)和计算后的uNvrTimeStamp(uLastNvrTS赋为uNvrTimeStamp);
G、修改视频数据的RTP时间戳并与数据一起写入硬盘中-307:
把以上步骤计算到的uNvrTimeStamp和数据写入硬盘中,录像回放时以uNvrTimeStamp为参考标准;
H、计算uTSInterval,并判断uTSInterval是否等于零-308,是则进入步骤I-309,否则执行步骤J-310:
进入本步骤说明接收的数据包不是录像文件的第一个数据包,此时要计算网络摄像机视频数据包与上一包的时间戳间隔uTSInterval,uTSInterval赋为当前包的RTP时间戳-uLastRtpTS;
I、当前包的uNvrTimeStamp=uLastNvrTS,uLastRtpTS=视频包的RTP时戳,uLastNvrTS=uNvrTimeStamp-309,执行完后进入步骤G-307:
进入本步骤说明当前包的时间戳与上一包的时间戳相同,为同一帧内的包,该包的uNvrTimeStamp赋为uLastNvrTS,同时记录本次的视频的实际时间戳(uLastRtpTS赋为视频包的RTP时戳)和计算后的uNvrTimeStamp(uLastNvrTS赋为uNvrTimeStamp);
J、判断uTSInterval是否大于THRESHOLDTSINTERVAL-310,是则进入步骤K-311,否则执行步骤L-312;
K、当前包的uNvrTimeStamp=uRecvTime-uFirstRecvTime,uLastRtpTS=视频包的RTP时戳,uLastNvrTS=uNvrTimeStamp-311,执行完后进入步骤G-307:
进入该步骤说明网络摄像机传过来的当前数据包与上一数据包的时间戳间隔过大,大于HRESHOLDTSINTERVAL门限值后,认为网络摄像机的时间系统已经改变,为避免时间戳不准导致录像播放不连续,不能根据前后两包的时间戳间隔进行简单处理时间戳,此时该包的uNvrTimeStamp赋为uRecvTime-uFirstRecvTime,同时记录本次的视频的实际时间戳(uLastRtpTS赋为视频包的RTP时戳)和计算后的uNvrTimeStamp(uLastNvrTS赋为uNvrTimeStamp);
L、当前包的uNvrTimeStamp=uLastNvrTS+uTSInterval,uLastRtpTS=视频包的RTP时戳,uLastNvrTS=uNvrTimeStamp-312,执行完后进入步骤G-307:
进入该步骤说明网络摄像机的时间系统是稳定的,此时可以简单计算uNvrTimeStamp为uLastNvrTS+uTSInterval的和,同时记录本次的视频的实际时间戳(uLastRtpTS赋为视频包的RTP时戳)和计算后的uNvrTimeStamp(uLastNvrTS赋为uNvrTimeStamp)。
2)本方法的第二阶段
如图4,本方法第二阶段(录像回放与控制)的处理流程是:
a、GUI录像回放开始-401和后端程序开始-408:
GUI录像回放开始-401加载GUI131,后端程序开始408加载后端程序132,后端程序开始监听GUI的消息;
b、查询某一时间段录像-402,GUI向后端程序发送搜索录像的请求消息,等待步骤c-409的返回结果,收到返回结果后执行步骤d-403;
c、搜索某时间段内的录像文件信息-409:
后端程序收到步骤b-402的GUI搜索录像的请求消息后,搜索录像并将搜索结果以消息形式返回给GUI,并监听等待GUI的下一个请求消息;
d、根据查询到的录像文件信息绘制时间轴并确定时间轴的时间刻度和起点位置及结束位置-403:
GUI的录像回放窗口在收到步骤c-409的后端程序返回的时间段录像信息后,绘制时间轴并确定时间刻度;
e、播放录像控制-404
GUI的录像回放窗口中,在时间轴的任意位置开始播放录像,GUI将录像播放起始位置信息及播放类型以消息形式发给后端程序并请求开始播放录像;
f、根据播放起点位置找出对应的录像文件及关键帧位置-410:
后端程序收到步骤e-404的GUI请求播放录像的消息后,根据请求消息中的时间信息找到对应的录像文件和起始播放点的关键帧位置;
g、打开视频解码通道和录像文件句柄-411;
h、根据播放类型计算时间间隔,并以计算的时间间隔从录像文件中读取视频包-412;
i、将视频包进行组帧413;
后端程序组完一帧后,将该帧的时间信息以消息形式发给GUI;
j、将视频帧送入解码通道进行解码显示-414;
k、与步骤j同时并行,根据传回的当前播放录像时间信息绘制时间轴游标及时间信息-405:
GUI收到步骤i-413发来的时间信息消息后,根据该信息同步绘制时间轴游标;
l、判断录像文件是否播放完成-415,是则进入步骤m-416,同时发送文件播放完成消息给GUI,否则继续执行步骤h-412;
m、关闭视频解码通道和录像文件句柄-416:
后端程序收到步骤o-406由GUI发送的停止播放录像消息后也执行本步骤;
n、结束后端程序的录像播放控制-417;
o、与步骤l-415并行执行,判断是否停止录像播放-406,是则进入步骤p-407,同时发送停止播放录像消息给后端程序执行步骤m-416,否则继续执行步骤k-405;
p、结束GUI录像回放-407:
GUI收到步骤l-415由后端程序发送的文件播放完成消息后也执行本步骤。
Claims (3)
1.一种用于嵌入式NVR的录像回放时间轴与内容同步控制方法,其特征在于:
第一阶段:
①开始,加载并启动后端程序开始录像,准备接收网络摄像机的实时视频数据;
②接收网络摄像机的实时视频数据包;
③运用流媒体的IP传输技术提取实时视频数据包的时间戳,并根据NVR系统自身的时间修正处理视频数据包的时间戳;
④将时间戳修正后的视频数据包保存到存储介质中;
⑤判断保存的视频数据包是否为关键帧,是则执行步骤⑥,否则执行步骤⑦;
⑥将关键帧信息保存到存储介质中;
⑦判断录像功能是否被关闭,是则继续执行步骤②,否则执行步骤⑧,重复步骤②~⑥,可以持续存储网络摄像机的实时视频数据;
⑧关闭录像,结束本阶段。
第二阶段:
①开始,加载并启动GUI和后端程序;
②GUI向后端程序查询某一时间段的录像;
③GUI根据后端程序返回的录像文件信息,在录像回放时间轴上绘制时间刻度、录像起点及结束点位置;
④GUI向后端程序请求播放录像,后端程序解析请求播放的内容,根据解析结果和录像文件的关键帧信息找到要播放的录像文件及位置;
⑤后端程序打开录像文件和解码通道;
⑥后端程序从存储介质中读取视频数据,将视频数据送入组帧模块进行组帧;
⑦后端程序组完一帧后的视频帧送入解码通道,解码后将图像显示在GUI的录像回放界面,同时,后端程序将视频帧的时间信息传给GUI,GUI收到时间信息后,在录像回放时间轴上移动游标到正确位置;
⑧重复步骤⑥~⑦,可以显示流畅的录像回面,同时时间轴的位置与录像内容同步;
⑨如果录像文件播放完或停止播放,则关闭录像文件和解码通道,并结束录像回放。
2.按权利要求1所述的同步控制方法,其特征在于所述第一阶段步骤③:
A、修正时间戳算法开始(301);
B、计算当前包的uRecvTime,并将该信息与视频数据包进行封装(302):
将uRecvTime和收到的数据包封装到录像数据单元中;
C、将封装后的数据包放入待写入硬盘的视频数据队列中(303);
D、从待写的录像数据队列中取数据(304);
E、判断uFirstRecvTime是否等于零(305),是则进入步骤F(306),否则执行步骤H(308);
F、uFirstRecvTime赋为uRecvTime,uNvrTimeStamp赋为0,uLastRtpTS=视频包的RTP时戳,uLastNvrTS=uNvrTimeStamp(306):
进入本步骤说明数据包为录像文件的第一个数据包,则录像文件的首包接收时间uFirstRecvTime应被赋为该数据包的接收时间uRecvTime,uNvrTimeStamp应被赋为0,同时记录本次视频的实际时间戳,uLastRtpTS赋为视频包的RTP时戳和计算后的uNvrTimeStamp,uLastNvrTS赋为uNvrTimeStamp;
G、修改视频数据的RTP时间戳并与数据一起写入硬盘中(307):
把以上步骤计算到的uNvrTimeStamp和数据写入硬盘中,录像回放时以uNvrTimeStamp为参考标准;
H、计算uTSInterval,并判断uTSInterval是否等于零(308),是则进入步骤I(309),否则执行步骤J(310):
进入本步骤说明接收的数据包不是录像文件的第一个数据包,此时要计算网络摄像机视频数据包与上一包的时间戳间隔uTSInterval,uTSInterval赋为当前包的RTP时间戳-uLastRtpTS;
I、当前包的uNvrTimeStamp=uLastNvrTS,uLastRtpTS=视频包的RTP时戳,uLastNvrTS=uNvrTimeStamp309,执行完后进入步骤G(307):
进入本步骤说明当前包的时间戳与上一包的时间戳相同,为同一帧内的包,该包的uNvrTimeStamp赋为uLastNvrTS,同时记录本次的视频的实际时间戳,uLastRtpTS赋为视频包的RTP时戳和计算后的uNvrTimeStamp,uLastNvrTS赋为uNvrTimeStamp;
J、判断uTSInterval是否大于THRESHOLDTSINTERVAL(310),是则进入步骤K(311),否则执行步骤L(312);
K、当前包的uNvrTimeStamp=uRecvTime-uFirstRecvTime,uLastRtpTS=视频包的RTP时戳,uLastNvrTS=uNvrTimeStamp(311),执行完后进入步骤G(307):
进入该步骤说明网络摄像机传过来的当前数据包与上一数据包的时间戳间隔过大,大于HRESHOLDTSINTERVAL门限值后,认为网络摄像机的时间系统已经改变,为避免时间戳不准导致录像播放不连续,不能根据前后两包的时间戳间隔进行简单处理时间戳,此时该包的uNvrTimeStamp赋为uRecvTime-uFirstRecvTime,同时记录本次的视频的实际时间戳,uLastRtpTS赋为视频包的RTP时戳和计算后的uNvrTimeStamp,uLastNvrTS赋为uNvrTimeStamp;
L、当前包的uNvrTimeStamp=uLastNvrTS+uTSInterval,uLastRtpTS=视频包的RTP时戳,uLastNvrTS=uNvrTimeStamp(312),执行完后进入步骤G(307):
进入该步骤说明网络摄像机的时间系统是稳定的,此时可以简单计算uNvrTimeStamp为uLastNvrTS+uTSInterval的和,同时记录本次的视频的实际时间戳,uLastRtpTS赋为视频包的RTP时戳和计算后的uNvrTimeStamp,uLastNvrTS赋为uNvrTimeStamp。
3.按权利要求1所述的同步控制方法,其特征在于所述第二阶段的处理流程是:
a、GUI录像回放开始(401)和后端程序开始(408):
GUI录像回放开始(401)加载GUI(131),后端程序开始(408)加载后端程序(132),后端程序开始监听GUI的消息;
b、查询某一时间段录像(402),GUI向后端程序发送搜索录像的请求消息,等待步骤c-409的返回结果,收到返回结果后执行步骤d(403);
c、搜索某时间段内的录像文件信息(409):
后端程序收到步骤b(402)的GUI搜索录像的请求消息后,搜索录像并将搜索结果以消息形式返回给GUI,并监听等待GUI的下一个请求消息;
d、根据查询到的录像文件信息绘制时间轴并确定时间轴的时间刻度和起点位置及结束位置(403),
GUI的录像回放窗口在收到步骤c(409)的后端程序返回的时间段录像信息后,绘制时间轴并确定时间刻度;
e、播放录像控制(404)
GUI的录像回放窗口中,在时间轴的任意位置开始播放录像,GUI将录像播放起始位置信息及播放类型以消息形式发给后端程序并请求开始播放录像;
f、根据播放起点位置找出对应的录像文件及关键帧位置(410):
后端程序收到步骤e(404)的GUI请求播放录像的消息后,根据请求消息中的时间信息找到对应的录像文件和起始播放点的关键帧位置;
g、打开视频解码通道和录像文件句柄(411);
h、根据播放类型计算时间间隔,并以计算的时间间隔从录像文件中读取视频包(412);
i、将视频包进行组帧(413);
后端程序组完一帧后,将该帧的时间信息以消息形式发给GUI;
j、将视频帧送入解码通道进行解码显示(414);
k、与步骤j同时并行,根据传回的当前播放录像时间信息绘制时间轴游标及时间信息(405):
GUI收到步骤i(413)发来的时间信息消息后,根据该信息同步时间轴;
l、判断录像文件是否播放完成(415),是则进入步骤m(416),同时发送文件播放完成消息给GUI,否则继续执行步骤h(412);
m、关闭视频解码通道和录像文件句柄(416):
后端程序收到步骤o(406)由GUI发送的停止播放录像消息后也执行本步骤;
n、结束后端程序的录像播放控制(417);
o、与步骤l(415)并行执行,判断是否停止录像播放(406),是则进入步骤p(407),同时发送停止播放录像消息给后端程序执行步骤m(416),否则继续执行步骤k(405);
p、结束GUI录像回放(407):
GUI收到步骤l(415)由后端程序发送的文件播放完成消息后也执行本步骤。
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