CN105282597B - 一种视频流缩放装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种视频流缩放装置和方法，所述装置包括帧缓存单元、时隙管理单元、读缓存管理单元和缩放单元，读缓存管理单元在接收到时隙管理单元发送的帧脉冲后，根据帧缓存单元的缓存地址以及时隙管理单元设置的时隙号及其对应的位置尺寸参数产生读地址，再根据读地址从帧缓存单元中读取视频数据，为每个视频数据生成对应的帧起始标记，缩放单元接收读缓存管理单元发送的视频数据、对应的时隙号、对应的帧起始标记，在每个视频数据的帧起始标记生效时根据对应的时隙号更新缩放参数，根据更新的缩放参数进行视频数据的缩放。本发明的装置和方法通过单个缩放单元对提取的视频数据进行缩放，支持多路视频流缩放，节省硬件综合成本。

Description

一种视频流缩放装置和方法
技术领域
本发明属于数字图像处理技术领域，具体涉及一种视频流缩放装置和方法。
背景技术
图像缩放在数字图像处理中很常见，即通过缩放装置可以将图像从一种分辨率缩放到另一种分辨率。
传统的图像缩放装置仅仅支持1～2路的视频流缩放，随着安防监控的发展，尤其是后端视频处理平台的产生，往往有十几路，甚至几十路的实时视频流，支持多路视频流缩放的装置也会越来越大，硬件成本和功耗都会越来越高。
传统的图像缩放装置仅仅支持1～2路视频流缩放，在需要多路视频流同时缩放的场合下会采取多装置并行处理的方式。如图1所示，多路视频流0～n分别通过各自的缩放装置0～n进行缩放，最后通过视频输出单元输出。
可见传统的多视频流缩放依靠简单的硬件并行处理，由于单个缩放装置仅仅支持1～2路图像缩放，因此多路视频流缩放成本高；并且同一视频流需要输出不同缩放分辨率时，就无法支持；对视频流中感兴趣区域ROI(Region Of Interest)的缩放，也不提供支持。
虽然现有技术中也有使用FPGA来实现缩放装置，但是其内部采取的单元结构也是多个缩放单元简单堆叠，FPGA资源开销很大。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种视频流缩放装置和方法，通过单个缩放单元支持多路视频流缩放，节省硬件综合成本。
为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种视频流缩放装置，所述装置包括帧缓存单元、时隙管理单元、读缓存管理单元和缩放单元，其中：
所述帧缓存单元，用于接收视频流并按照分配的缓存地址进行缓存；
所述时隙管理单元，用于为需要缩放的视频流分配时隙号及其对应的位置尺寸参数，每隔固定的帧时间向读缓存管理单元发送帧脉冲、时隙号及其对应的位置尺寸参数；
所述读缓存管理单元，用于在接收到时隙管理单元发送的帧脉冲后，根据帧缓存单元的缓存地址和时隙号及其对应的位置尺寸参数产生读地址，再根据读地址从帧缓存单元中读取视频数据，为每个视频数据生成对应的帧起始标记，并将读取的视频数据、对应的时隙号、对应的帧起始标记发送给缩放单元；
缩放单元，用于接收读缓存管理单元发送的视频数据、对应的时隙号、对应的帧起始标记，在每个视频数据的帧起始标记生效时根据对应的时隙号更新缩放参数，根据更新的缩放参数进行视频数据的缩放。
进一步第，所述装置还包括视频输出单元，所述视频输出单元用于将缩放单元缩放后的视频数据输出。
所述位置尺寸参数包括感兴趣区域ROI的位置和尺寸。所述缩放参数包括缩放比例、原始分辨率和目标分辨率。
所述固定的帧时间内至少包括一个时隙，每个帧时间对应有一个帧脉冲，所述读缓存管理单元在接收到帧脉冲后，获取当前帧时间内接收的时隙号及其对应的位置尺寸参数。
本发明还提出了一种视频缩放方法，所述方法包括步骤：
接收视频流并按照分配的缓存地址进行缓存；
每隔固定的帧时间，在接收到该帧时间对应的帧脉冲后，获取为需要缩放的视频流分配的时隙号及其对应的位置尺寸参数，根据所述缓存地址、时隙号及其对应的位置尺寸参数产生读地址，再根据读地址从缓存中读取视频数据，为每个视频数据生成对应的帧起始标记；
在每个视频数据的帧起始标记生效时根据对应的时隙号更新缩放参数，根据更新的缩放参数对每个视频数据进行缩放。
进一步地，所述方法还包括步骤：将缩放后的视频数据按照视频传输标准输出。
本发明提出的一种视频流缩放装置和方法，在固定的帧时间通过多个时隙，从缓存的视频流中提取多路视频数据，并通过单个缩放单元对提取的视频数据按照一帧时间内时隙的先后顺序进行缩放，支持多路视频流缩放，节省硬件综合成本。视频流缩放装置里面资源开销最大是缩放单元，利用本发明的装置不需要为每个视频流分配独立的缩放单元。可以灵活实现多路视频流缩放，单路视频流缩放成本显著降低。同时支持任意ROI区域的任意缩放以及支持单个视频流多分辨率缩放输出。
附图说明
图1为现有技术多视频流缩放装置结构示意图；
图2为本发明视频流缩放装置的结构示意图；
图3为本发明任意ROI区域任意缩放示意图；
图4为本发明单个视频流多分辨率缩放示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成对本发明的限定。
如图2所示，本实施例一种视频流缩放装置，包括帧缓存单元、时隙管理单元、读缓存管理单元和缩放单元。其中：
帧缓存单元，用于接收视频流并按照分配的缓存地址进行缓存；
时隙管理单元，用于为需要缩放的视频流分配时隙号及其对应的位置尺寸参数，每隔固定的帧时间向读缓存管理单元发送帧脉冲、时隙号及其对应的位置尺寸参数；
读缓存管理单元，用于在接收到时隙管理单元发送的帧脉冲后，根据帧缓存单元的缓存地址和时隙号及其对应的位置尺寸参数产生读地址，再根据读地址从帧缓存单元中读取视频数据，为每个视频数据生成对应的帧起始标记，并将读取的视频数据、对应的时隙号、对应的帧起始标记发送给缩放单元；
缩放单元，用于接收读缓存管理单元发送的视频数据、对应的时隙号、对应的帧起始标记，在每个视频数据的帧起始标记生效时根据对应的时隙号更新缩放参数，根据更新的缩放参数进行视频数据的缩放。
容易理解的是，本实施例的缩放装置设置有缩放参数表项，缩放参数表项中存储有各个ROI区域对应的的时隙号及其对应的缩放参数，从而ROI区域对应的缩放参数可以通过其对应的时隙号从缩放参数表项中查询得到。该缩放参数表项可以存储在缩放单元，缩放单元在视频数据的帧起始标记生效时根据时隙号从缩放参数表项读取缩放参数，缩放参数表项返回缩放参数给缩放单元，缩放单元根据返回的缩放参数对对应时隙的视频数据进行缩放。
在本实施例中，设置了一个固定的帧时间，在帧时间内对多个视频流进行缩放。在一个帧时间内，可以设置多个时隙号，分别来读取一个对应的视频数据，并对读取的视频数据按照设定的缩放参数进行缩放。因此本发明能对多个视频流进行缩放，并且仅用一个缩放单元来完成，从而采用单个缩放单元支持多路视频流缩放，节省硬件综合成本。
本实施例的缩放装置还包括视频输出单元，用于将缩放单元缩放后的视频数据按照视频传输标准输出。视频输出单元接收到缩放单元输出的视频数据后，按照视频流分别进行存储，在需要播放时，按照缩放后的视频数据进行播出。
以下以对三路视频流的缩放为例进行阐述，三路视频流分别为视频流0、视频流1、视频流2，分别从这三个视频流中获取一个感兴趣区域ROI(Region Of Interest)进行缩放。
需要说明的是，感兴趣区域ROI可以是视频流中整幅的视频图像，也可以是视频图像中的一部分，所不同的是他们对应的位置尺寸参数不同。本发明不仅能对整幅视频图像进行缩放，还可以对任意ROI区域进行任意缩放。
帧缓存单元分配三个不同的缓存地址给三路视频流，将采集的视频流0、视频流1、视频流2按照分配的缓存地址进行缓存。时隙管理单元给视频流0、视频流1、视频流2都分配一个唯一的时隙号及其对应的位置尺寸参数，分别为时隙0、时隙1和时隙2，对应的位置尺寸参数分别为ROI_0位置尺寸参数、ROI_1位置尺寸参数和ROI_2位置尺寸参数。每隔固定的帧时间产生一个帧脉冲，将帧脉冲、时隙号连同对应的位置尺寸参数发送给读缓存管理单元。本实施例一个帧时间仅对时隙0、时隙1和时隙2进行处理，若需要进行更多的时隙处理，则增加相应的时隙即可，这里不再赘述。
读缓存管理单元的读地址是根据视频流的缓存地址和ROI的位置尺寸参数来计算得到，读地址包括缓存地址、ROI对应的视频图像帧地址以及ROI在视频图像中的首地址和每个像素点的地址，其中缓存地址为视频流在帧缓存单元中的缓存地址，ROI对应的视频图像帧地址是指所要读取的视频图像在视频流中的具体帧，ROI在视频图像中的首地址是指ROI的首个像素点在视频图像中的地址。读缓存管理单元在接收到帧脉冲后，获取当前帧时间内接收的时隙号及其对应的位置尺寸参数，该时隙号及其对应的位置尺寸参数用于计算当前帧时间内的各个像素点的地址，从帧缓存单元中读取视频数据；而在收到下一个帧脉冲后，读缓存管理单元重复上述读地址计算操作，进行下一帧的视频数据读取和缩放。
本实施例读缓存管理单元在一帧时间内读取到时隙0、时隙1和时隙2对应的视频数据0、视频数据1和视频数据2，并为每个视频数据生成对应的帧起始标记，接着读缓存管理单元将视频数据连同时隙号、帧起始标记一起发送到缩放单元。
缩放单元在接收到帧起始标记后，读取对应的时隙号，用时隙号去查询缩放参数表项，获取各时隙对应的缩放参数。在本实施例中获取ROI_0缩放参数、ROI_1缩放参数和ROI_2缩放参数，对视频数据0、视频数据1和视频数据2进行缩放操作。本实施例帧起始标记用于缩放单元缩放参数的切换，由于一帧时间内有多路视频流，每路视频流的缩放参数是不一样的，所以缩放单元必须基于帧起始标记进行缩放参数切换。例如在读取到视频数据0的帧起始标记后，查找时隙0对应的ROI_0缩放参数，采用ROI_0缩放参数对视频数据0进行缩放；而在读取到视频数据1的帧起始标记后，查找时隙1对应的ROI_1缩放参数，采用ROI_1缩放参数对视频数据1进行缩放，以此类推。
本实施例时隙管理单元中存放着时隙管理表项，如表1所示，时隙管理表项中1个时隙号对应1个感兴趣区域ROI位置尺寸参数：
时隙号 位置尺寸参数
时隙0 ROI_0位置尺寸参数
时隙1 ROI_1位置尺寸参数
时隙2 ROI_2位置尺寸参数
时隙3 ROI_3位置尺寸参数
… …
时隙n ROI_n位置尺寸参数
表1
基于上述时隙管理表项，在一帧时间内配置多个时隙，能够实现对多个视频流的缩放，或同一个视频流中多个ROI区域的缩放。对应地，缩放单元中的缩放参数表项中存储有各个时隙号及其对应的缩放参数，如表2所示：
时隙号 缩放参数
时隙0 ROI_0缩放参数
时隙1 ROI_1缩放参数
时隙2 ROI_2缩放参数
时隙3 ROI_3缩放参数
… …
时隙n ROI_n缩放参数
表2
本实施例的缩放参数包括缩放比例、原始分辨率和目标分辨率等。基于缩放参数表项，能够对同一视频流或ROI区域，实现多分辨率缩放。
如图3所示，本发明能够根据ROI区域进行缩放，在时隙管理单元中，时隙号对应的位置尺寸参数根据感兴趣区域ROI进行配置，例如对同一个视频流0，配置两个时隙分别为时隙0和时隙1，对应的位置尺寸参数为ROI_X、ROI_Y，对另一个视频流1，配置一个时隙为时隙2，其对应的位置尺寸参数为ROI_Z，从而实现对同一个视频流中不同ROI区域的缩放处理。这种情况下，时隙号对应的缩放参数可以任意配置，可以相同也可以不同，这里不做限制。
又如图4所示，多个时隙号可以对应相同ROI区域，例如时隙0和时隙1对应了视频流0中的同一块区域，两个时隙对应的位置尺寸参数相同。并且在缩放参数表项中，两个时隙的缩放参数可以不一致，从而实现单个视频流多分辨率输出。
本实施例还提出了一种视频缩放方法，该方法包括步骤：
接收视频流并按照分配的缓存地址进行缓存；
每隔固定的帧时间，在接收到该帧时间对应的帧脉冲后，获取为需要缩放的视频流分配的时隙号及其对应的位置尺寸参数，根据所述缓存地址、时隙号及其对应的位置尺寸参数产生读地址，再根据读地址从缓存中读取视频数据，为每个视频数据生成对应的帧起始标记；
在每个视频数据的帧起始标记生效时根据对应的时隙号更新缩放参数，根据更新的缩放参数对每个视频数据进行缩放。
进一步地，该方法还包括步骤：将缩放后的视频数据按照视频传输标准输出。
容易理解的是，本实施例的方法在一个帧时间内，根据该帧时间对应的对多个时隙及其对应的位置尺寸参数，获取到对应每个时隙号的视频数据，该视频数据即需要进行缩放的感兴趣区域的视频图像。并在每个视频数据的帧起始标记生效时根据对应的时隙号获取对应的缩放参数，从而分别对获取的视频图像进行缩放处理。即能够从视频流中提取多路视频数据，并对多路视频数据进行缩放处理。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种视频流缩放装置，其特征在于，所述装置包括帧缓存单元、时隙管理单元、读缓存管理单元和缩放单元，其中：
所述帧缓存单元，用于接收视频流并按照分配的缓存地址进行缓存；
所述时隙管理单元，用于为需要缩放的视频流分配时隙号及其对应的位置尺寸参数，每隔固定的帧时间向读缓存管理单元发送帧脉冲、时隙号及其对应的位置尺寸参数；
所述读缓存管理单元，用于在接收到时隙管理单元发送的帧脉冲后，根据帧缓存单元的缓存地址和时隙号及其对应的位置尺寸参数产生读地址，再根据读地址从帧缓存单元中读取视频数据，为每个视频数据生成对应的帧起始标记，并将读取的视频数据、对应的时隙号、对应的帧起始标记发送给缩放单元；
缩放单元，用于接收读缓存管理单元发送的视频数据、对应的时隙号、对应的帧起始标记，在每个视频数据的帧起始标记生效时根据对应的时隙号更新缩放参数，根据更新的缩放参数进行视频数据的缩放。
2.根据权利要求1所述的视频流缩放装置，其特征在于，所述装置还包括视频输出单元，所述视频输出单元用于将缩放单元缩放后的视频数据输出。
3.根据权利要求1所述的视频流缩放装置，其特征在于，所述位置尺寸参数包括感兴趣区域ROI的位置和尺寸。
4.根据权利要求1所述的视频流缩放装置，其特征在于，所述缩放参数包括缩放比例、原始分辨率和目标分辨率。
5.根据权利要求1所述的视频流缩放装置，其特征在于，所述固定的帧时间内至少包括一个时隙，每个帧时间对应有一个帧脉冲，所述读缓存管理单元在接收到帧脉冲后，获取当前帧时间内接收的时隙号及其对应的位置尺寸参数。
6.一种视频流缩放方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
接收视频流并按照分配的缓存地址进行缓存；
每隔固定的帧时间，在接收到该帧时间对应的帧脉冲后，获取为需要缩放的视频流分配的时隙号及其对应的位置尺寸参数，根据所述缓存地址、时隙号及其对应的位置尺寸参数产生读地址，再根据读地址从缓存中读取视频数据，为每个视频数据生成对应的帧起始标记；
在每个视频数据的帧起始标记生效时根据对应的时隙号更新缩放参数，根据更新的缩放参数对每个视频数据进行缩放。
7.根据权利要求6所述的视频流缩放方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：将缩放后的视频数据按照视频传输标准输出。
8.根据权利要求6所述的视频流缩放方法，其特征在于，所述位置尺寸参数包括感兴趣区域ROI的位置和尺寸。
9.根据权利要求6所述的视频流缩放方法，其特征在于，所述缩放参数包括缩放比例、原始分辨率和目标分辨率。
10.根据权利要求6所述的视频流缩放方法，其特征在于，所述固定的帧时间内至少包括一个时隙，每个帧时间对应有一个帧脉冲。
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