CN104010166B - 一种车载设备无线远程视频监控自适应传输的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线视频监控技术领域。本发明的一种车载设备无线远程视频监控自适应传输的方法，联想到彩色图像往往比灰度图占用更大的存储空间，同一段视频，彩色录像自然比灰度化视频数据量更大，如果在网络不佳或较多路实时监控的情况下，传送灰度化视频而并非彩色视频，由于数据量的大大减小，实时视频监控效果将会获得较高的提升，而在网络恢复正常及监控路数不太多的情况下，重新恢复彩色视频流的传输。本发明提供了一种实现车载设备无线远程视频监控自适应传输的方法，以解决车载设备在网络不佳及较多路视频传输下，监控效果不尽理想的技术问题。

Description

一种车载设备无线远程视频监控自适应传输的方法

技术领域

本发明涉及无线视频监控技术领域，具体涉及一种车载设备无线远程视频监控自适应传输的方法。

背景技术

随着移动终端技术的高速发展，以车载设备为例的移动终端在功能上愈发丰富，视频实时传输已成为主流车载设备必须满足的基本功能之一。然而，由于3G无线网络相对于移动终端可用带宽的瓶颈，4G技术尚未大规模进入无线网络市场等原因，在某些时刻，车载设备由于附近用户数量较多，在带宽有限的情况下，实时视频传输容易出卡、顿、花屏等现象，实时监控多路视频(6-12路及以上)，该问题将更容易出现，极大影响了实时视频监控效果。

发明内容

解决上述技术问题，本发明的创意构思如下：联想到彩色图像往往比灰度图占用更大的存储空间，同一段视频，彩色录像自然比灰度化视频数据量更大，如果在网络不佳或较多路实时监控的情况下，传送灰度化视频而并非彩色视频，由于数据量的大大减小，实时视频监控效果将会获得较高的提升，而在网络恢复正常及监控路数不太多的情况下，重新恢复彩色视频流的传输。

为此，本发明提供了一种实现车载设备无线远程视频监控自适应传输的方法，以解决车载设备在网络不佳及较多路视频传输下，监控效果不尽理想的技术问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种车载设备无线远程视频监控自适应传输的方法，包括以下步骤：

步骤1：视频数据采集，从各路摄像头采集视频数据并进行模数转换，生成视频信息；

步骤2：定义以下参数：

A：是否灰度化，1表示进行灰度化，0表示不进行灰度化；

B：灰度化程度，1表示灰度值取值范围0-127；0表示灰度值取值范围0-255；

a：监控路数，

b：码率大小，

其中，采用加权平均法计算每像素的灰度值，公式如下：

f(i,j)＝0.30R(i,j)+0.59G(i,j)+0.11B(i,j)

并进行以下判定：

①若a≥8路，则参数赋值为A＝1,B＝0，进行灰度化处理，灰度值取值范围0-255；按较低码率编码,码率采用公式(5)计算，进入步骤3；

②若8>a≥1路，按较高码率编码,码率采用公式(4)计算，参数赋值为A＝0:取消灰度化操作，即将输入的原始彩色数字视频流数据直接送出进行编码，进入步骤3；

步骤3：定义以下参数：

c：待发送视频缓存区数据增加值/监控路数；

c1、c2：待发送视频缓存区数据增加值/监控路数阈值，其中，c1为网络传输良好的判断阈值，c2为网络较差的判断阈值，c2>c1，

d：网络阻塞连续时间值，

d1：网络阻塞连续时间值阈值，如取4s；

根据上述参数的取值进行以下操作：

①若c>c2，a≥8且d>3d1,参数赋值为A＝1,B＝1进行灰度化处理，灰度值取值范围0-127；码率采用公式(7)计算，下次循环由步骤1直接进入本步骤；

②若c>c2，8>a≥1且d>3d1，参数赋值为A＝1,B＝0进行灰度化处理，灰度值取值范围0-255；按较低码率编码,码率采用公式(6)计算，下次循环由步骤1直接进入本步骤；

③若监控路数增加且不再满足8>a≥1的区间，则下次循环由步骤1进入步骤2；

④若监控路数减少且不再满足a≥8区间，则下次循环由步骤1进入步骤2；

⑤其余条件下进下次循环由步骤1进入本步骤；

本步骤完毕后进入步骤4；

步骤4：

①若c<c1，a≥8且d>10d1，若此时B＝1,下次循环由步骤1进入步骤2；

②若c<c1，8>a≥1且d>10d1，若此时A＝1,则下次循环由步骤1进入步骤2；

③若监控路数增加且不再满足8>a≥1的区间，则下次循环由步骤1进入步骤2；

④若监控路数减少且不再满足a≥8区间，则下次循环由步骤1进入步骤2；

步骤4完毕之后进入步骤5；

步骤5：数据发送，不断的从视频缓存区读取数据流，发送至服务器，发送的数据包含彩色或灰色视频流以及灰度化区间取值范围的信息，服务器根据其相关信息进行解码播放。

进一步的，所述参数b：码率大小中的码率计算公式如下：

b＝y(a,A,B) (1)

①正常彩色视频流传输下可支持通道数按如下公式计算：

a＝T/80 (2)

其中T代表流量总大小，其值为70KB。80为码率，单位bps。因此，a＝(70*8)/80＝7路；码率取值大小计算公式如下：

y(a)＝ma+n (3)

其中，a为监控通道数，m为函数斜率，根据1路对应码率120Kbps和7路对应码率80Kbps，将(1，120)及(7，80)代入公式(3)，可获取码率计算公式：

y(a)＝(20/3)(19-a) (4)

②灰度化传输时，实际上传上限值70KB，8路通道监控码率大小为:b＝(70*8)/8＝70Kbps,而极多路视频监控情况下，如16路，码率大小为:b＝(70*8)/16＝35Kbps,由于35Kbps>32Kbp,满足单路大取值范围灰度化视频流码率低至32Kbps的要求，将(8，70)、(16，35)两个取值代入公式(3)，可得监控通道数在8-16的情况下的码率计算公式：

y(a)＝105-(35/8)a (5)

③假设网络性能恶化，取正常传输的下限值35KB，在7路视频监控时，b＝(35/7)*8＝40Kbps,由于40Kbps>32Kbps,满足单路大取值范围灰度化视频流码率低至32Kbps的要求,将(1，70)、(7，35)代入公式(3)，可得在网络较差的情况下，监控通道数在1-7的情况下的码率计算公式为：

y(a)＝75-5a (6)

④而对于8-16路视频监控，在网络较差的情况下，也取码率下限值35KB，计算可得，16路监控下，b＝17.5Kbps,接近20Kbps的要求，即使再16路监控的条件下，都能基本满实时监控要求，而不超过15路，则完全满足监控要求，码率公式如下：

y(a)＝50-(15/8)a (7)

进一步的，所述c2＝1KB,c1＝0.2KB。

本发明通过采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下优点：

本发明技术方案中，车载设备无论网络情况良好或者网络较差亦或监控路数较大的情况下，均能保证视频传输的流畅性，解决了现有技术在网络较差或监控路数较大的情况下，视频实时监控中存在的卡、顿、花屏等不良现象，大大提高了车载设备无线远程视频的监控效果。

具体实施方式

作为一个具体的实施例，本发明的一种车载设备无线远程视频监控自适应传输的方法，包括以下步骤：

步骤1：视频数据采集，从各路摄像头采集视频数据并进行模数转换，生成视频信息；

步骤2：定义以下参数：

A：是否灰度化，1表示进行灰度化，0表示不进行灰度化；

B：灰度化程度，1表示灰度值取值范围0-127；0表示灰度值取值范围0-255；

a：监控路数，

b：码率大小，

其中，权衡灰度化计算速度及灰度效果，可采用加权平均法计算每像素的灰度值。公式如下：

f(i,j)＝0.30R(i,j)+0.59G(i,j)+0.11B(i,j)

灰度化处理后数据量将大小减小，如原始视频数据采用RBG编码，一像素占3Byte，采用0-255范围的灰度化处理后，数据减至1Byte；若灰度值取值范围为0-127，单个像素数据量将进一步降低为0.5Byte。虽然数据进一步降低，但由于灰度范围的降低，图像质量也会有一定程度的下降。

为了实现本方案b：码率大小这个参数起到至关重要的作用，因为码率的合理取值决定了本方案的其他参数的设定和公式的运用，码率计算公式：

b＝y(a,A,B) (1)

以下为该公式的推导依据及具体推导过程：

现有3G无线传输(TD除外)，由于用户数目、基站等因素，实际传输速度大部分情况下只有40-70KB左右。而单路压缩后的彩色视频流，如264编码，码率达到120Kbps，观看效果相对清晰，从增加码率获取的清晰度的些许提高对比造成的流量费用的角度考虑，完全没有必要再增加码率，因为，实际使用中一般采用该值作为1路视频监控码率上限值。随着码率逐步减少，清晰度也随之下降，而低至80Kbps，基本还能满足监控要求，码率若再大幅降低，图像便显得十分模糊，基本无法满足监控要求。因为，实际使用中一般采用该值作为满足视频实时监控要求的下限值；而同样编码方式，单路大取值范围灰度化视频流码率低至32Kbps、小取值范围码率低至20Kbp时，基本能满足监控要求。

步骤2中的码率取值均以目前现有的3G网络实际传输速度和满足监控要求的码率为依据。

①由于实际网络大部分时间上传上线取值70KB，而为满足监控需要，取满足监控要求的下限值为80Kbps，正常彩色视频流传输下可支持通道数按如下公式计算：

a＝T/80 (2)

其中T代表流量总大小，取值70KB，因此，a＝(70*8)/80＝7路，即在彩色视频流监控下，在满足最低视频监控码率要求的情况下，最大只能同时进行7路实时视频传输。码率取值大小计算公式如下：

y(a)＝ma+n (3)

其中，a为监控通道数，m为函数斜率。根据1路压缩后的彩色视频流观看效果相对清晰码率为120Kbps及满足监控要求的下线码率取值80Kbps，将(1，120)及(7，80)代入公式(3)，可获取码率计算公式：

y(a)＝(20/3)(19-a) (4)

②以上公式适用于监控通道数在1-7路，而如果视频监控路数超过7路，现有技术容易出现卡、顿、花屏等现象，为解决该问题，本方法为进行灰度化操作，降低其码率大小。灰度化传输时，仍采用实际上传上限值70KB，8路通道监控码率大小为:b＝(70*8)/8＝70Kbps,而极多路视频监控情况下，如16路，码率大小为:b＝(70*8)/16＝35Kbps,由于35Kbps>32Kbp,满足单路大取值范围灰度化视频流码率低至32Kbps的要求，将(8，70)、(16，35)两个取值代入公式(3)，可得监控通道数在8-16的情况下的码率计算公式：

y(a)＝105-(35/8)a (5)

按照本文所推导出的公式(5)码率取值能够解决网络正常的情况下，较多及极多路视频监控容易出现卡、顿、花屏等现象。如果由于车载设备附近用户数目较多等其他原因导致网络性能下降，本方法提出了进行了大取值范围灰度化处理(监控通道数大于等于8路)或者小取值范围灰度化处理(监控通道数少于8路)，确保了视频监控的流畅性。

③假设网络性能恶化，取正常传输的下限值35KB，在7路视频监控时，b＝(35/7)*8＝40Kbps,由于40Kbps>32Kbps,满足单路大取值范围灰度化视频流码率低至32Kbps的要求,将(1，70)、(7，35)代入公式(3)，可得在网络较差的情况下，监控通道数在1-7的情况下的码率计算公式为：

y(a)＝75-5a (6)

④而对于8-16路视频监控，在网络较差的情况下，也取码率下限值35KB，计算可得，16路监控下，b＝17.5Kbps,接近20Kbps的要求，即使再16路监控的条件下，都能基本满实时监控要求，而不超过15路，则完全满足监控要求，码率公式如下：

y(a)＝50-(15/8)a (7)

计算出来的码率在步骤2中具体使用，以下是步骤2的具体操作过程：

①若a≥8路，则参数赋值为A＝1,B＝0，进行灰度化处理，灰度值取值范围0-255；按较低码率编码,码率采用公式(5)计算，进入步骤3；

②若8>a≥1路，按较高码率编码,码率采用公式(4)计算，参数赋值为A＝0:取消灰度化操作，即将输入的原始彩色数字视频流数据直接送进行编码，此时，进入步骤3；

步骤3：定义以下参数：c：待发送视频缓存区数据增加值/监控路数；

c1、c2：待发送视频缓存区数据增加值/监控路数阈值，该值作为判断网络传输情况的依据，若网络传输情况良好，缓存中的数据基本不会随着时间的增加而增加，同一时间送入发送缓冲区的码流数据与该段时间发送出去的码流数据大致相当或者只有少量增长；相反，若网络传输情况较差，同一时间送入发送缓冲区的码流数据大大超过该段时间发送出去的码流数据。c1作为网络传输良好的判断阈值，c2作为网络较差的判断阈值，c2>c1。如取c2＝1KB,c1＝0.2KB),

d：网络阻塞连续时间值，

d1：网络阻塞连续时间值阈值，如取4s；

根据上述参数的取值进行以下操作：

①若c>c2，a≥8且d>3d1,参数赋值为A＝1,B＝1进行灰度化处理，灰度值取值范围0-127；按极低码率编码,码率采用公式(7)计算，下次循环由步骤1直接进入本步骤；

②若c>c2，8>a≥1且d>3d1，参数赋值为A＝1,B＝0进行灰度化处理，灰度值取值范围0-255；按较低码率编码,码率采用公式(6)计算，下次循环由步骤1直接进入本步骤；

③若监控路数增加且不再满足a≥8区间，则下次循环由步骤1进入步骤2，

如：原来原监控路数为4，增加至16，则下次循环进入由步骤1进入步骤2；

④若监控路数减少且不再满足8>a≥1区间，则下次循环由步骤1进入步骤2；

如：原来监控路数为10，减少至4，则下次循环进入由步骤1进入步骤2；

⑤其余条件下进下次循环由步骤1进入本步骤；

本步骤完毕后进入步骤4；

步骤4：

①若c<c1，a≥8且d>10d1，若此时B＝1,下次循环由步骤1进入步骤2；

②若c<c1，8>a≥1且d>10d1，若此时A＝1,下次循环由步骤1进入步骤2；

③若监控路数增加且不再满足8>a≥1的区间，则下次循环由步骤1进入步骤2；

如：原来监控路数为4，增加至16，则下次循环由步骤1进入步骤2；

④若监控路数减少且不再满足a≥8区间，则下次循环由步骤1进入步骤2；

步骤4完毕之后进入步骤5；

步骤5：数据发送，不断的从视频缓存区读取数据流，发送至服务器，发送的数据包含彩色或灰色视频流以及灰度化区间取值范围的信息，服务器根据其相关信息进行解码播放；

本发明通过采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下优点：

本发明技术方案中，车载设备无论网络情况良好或者网络较差亦或监控路数较大的情况下，均能保证视频传输的流畅性，解决了现有技术在网络较差或监控路数较大的情况下，视频实时监控中存在的卡、顿、花屏等不良现象，大大提高了车载设备无线远程视频的监控效果。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种车载设备无线远程视频监控自适应传输的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：视频数据采集，从各路摄像头采集视频数据并进行模数转换，生成视频信息；

步骤2：定义以下参数：

A：是否灰度化，A＝1表示进行灰度化，A＝0表示不进行灰度化；

B：灰度化程度，B＝1表示灰度值取值范围0-127；B＝0表示灰度值取值范围0-255；

a：监控路数，

b：码率大小，

其中，采用加权平均法计算每像素的灰度值，公式如下：

f(i,j)＝0.30R(i,j)+0.59G(i,j)+0.11B(i,j)

并进行以下判定：

①若a≥8路，则参数赋值为A＝1,B＝0，进行灰度化处理，灰度值取值范围0-255；按较低码率编码,码率采用公式(5)计算，进入步骤3；

②若8>a≥1路，按较高码率编码,码率采用公式(4)计算，参数赋值为A＝0:取消灰度化操作，即将输入的原始彩色数字视频流数据直接送出进行编码，进入步骤3；

步骤3：定义以下参数：

c：待发送视频缓存区数据增加值/监控路数；

c1、c2：待发送视频缓存区数据增加值/监控路数阈值，其中，c1为网络传输良好的判断阈值，c2为网络较差的判断阈值，c2>c1，

d：网络阻塞连续时间值，

d1：网络阻塞连续时间值阈值；

根据上述参数的取值进行以下操作：

①若c>c2，a≥8且d>3d1,参数赋值为A＝1,B＝1进行灰度化处理，灰度值取值范围0-127；码率采用公式(7)计算，下次循环由步骤1直接进入步骤3；

②若c>c2，8>a≥1且d>3d1，参数赋值为A＝1,B＝0进行灰度化处理，灰度值取值范围0-255；按较低码率编码,码率采用公式(6)计算，下次循环由步骤1直接进入步骤3；

③若监控路数增加且不再满足8>a≥1的区间，则下次循环由步骤1进入步骤2；

④若监控路数减少且不再满足a≥8区间，则下次循环由步骤1进入步骤2；

⑤其余条件下进下次循环由步骤1进入步骤3；

步骤3完毕后进入步骤4；

步骤4：

①若c<c1，a≥8且d>10d1，若此时B＝1,下次循环由步骤1进入步骤2；

②若c<c1，8>a≥1且d>10d1，若此时A＝1,则下次循环由步骤1进入步骤2；

③若监控路数增加且不再满足8>a≥1的区间，则下次循环由步骤1进入步骤2；

④若监控路数减少且不再满足a≥8区间，则下次循环由步骤1进入步骤2；

步骤4完毕之后进入步骤5；

步骤5：数据发送，不断的从视频缓存区读取数据流，发送至服务器，发送的数据包含彩色或灰色视频流以及灰度化区间取值范围的信息，服务器根据其相关信息进行解码播放；

其中，所述参数b：码率大小中的码率计算公式如下：

b＝y(a,A,B) (1)

①正常彩色视频流传输下可支持通道数按如下公式计算：

a＝T/80 (2)

其中T代表流量总大小，其值为70KB，80为下限码率，单位为Kbps，因此，a＝(70*8)/80＝7路；

码率取值大小计算公式如下：

y(a)＝ma+n (3)

其中，a为监控通道数，m为函数斜率，根据1路对应码率120Kbps和7路对应码率80Kbps，将(1，120)及(7，80)代入公式(3)，获取码率计算公式：

y(a)＝(20/3)(19-a) (4)

②监控通道数在8-16的情况下的码率计算公式：

y(a)＝105-(35/8)a (5)

③监控通道数在1-7的情况下的码率计算公式为：

y(a)＝75-5a (6)

④8-16路视频监控，在网络较差的情况下，码率公式如下：

y(a)＝50-(15/8)a (7)。

2.根据权利要求1所述的一种车载设备无线远程视频监控自适应传输的方法，其特征在于：所述c2＝1KB,c1＝0.2KB。