CN105472368A - 一种面向集群终端的立体视频直播系统 - Google Patents

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Abstract

一种面向集群终端的立体视频直播系统，包括立体视频获取模块、视频传输模块以及视频分发模块，所述立体视频获取模块连接多路视频采集装置并将获得的多路视频整合为立体视频，对合成的立体视频进行编码转换为流媒体信号，或转换为数字视频信号，所述视频传输模块通过互联网或数字视频传输线或光纤传输将视频获取模块生成的立体视频信号传输至所述视频分发模块，所述视频分发模块接收所述视频传输模块传输来的立体视频信号，并面向立体视频接收终端集群进行立体视频分发，分发途径包括通过互联网接口向对应终端提供流媒体，以及通过数字视频传输接口向对应终端提供数字视频。本发明能够有效满足大规模多终端的立体视频直播需求。

Description

一种面向集群终端的立体视频直播系统
技术领域
本发明涉及视频直播系统，特别是涉及一种面向集群终端的立体视频直播系统。
背景技术
立体视频技术涉及立体视频采集，立体视频编码存储传输，立体显示等几个必不可少的环节。其中立体显示技术得到了迅速发展，涌现出了大量不同原理的立体显示设备。常见的立体显示设备有快门式3D电视，偏振式3D电视，偏振式3D投影，视差栅格式裸眼3D电视，小型液晶开关式裸眼3D显示屏等。尤其是小型液晶开关式裸眼3D显示屏技术的成熟，市场上出现了大量基于该显示技术的智能移动终端，成功使得观看立体视频变得私密化，个性化。目前这些显示终端在娱乐领域大放异彩同时，如果立体显示终端进一步应用到专业领域，则可以对专业领域起到很好地推动作用，但在立体显示技术目前在专业化领域内缺乏实际应用方案，另一方面，很多常见的专业领域如医疗教学等对立体视频的大规模直播有强烈的需求。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种面向集群终端的立体视频直播系统，满足大规模多终端的立体视频直播需求。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种面向集群终端的立体视频直播系统，包括立体视频获取模块、视频传输模块以及视频分发模块，所述立体视频获取模块连接多路视频采集装置并将获得的多路视频整合为立体视频，对合成的立体视频进行编码转换为流媒体信号，或转换为数字视频信号，所述视频传输模块通过互联网或数字视频传输线或光纤传输将视频获取模块生成的立体视频信号传输至所述视频分发模块，所述视频分发模块接收所述视频传输模块传输来的立体视频信号，并面向立体视频接收终端集群进行立体视频分发，分发途径包括通过互联网接口(或称网络接口)向对应终端提供流媒体，以及通过数字视频传输接口向对应终端提供数字视频。
进一步地：
所述立体视频获取模块包括图像修正模块、视频合成模块、视频编码模块、协议转换模块,所述图像修正模块用于对视频画面色彩和视图视差进行修正，包括对像素采用伽马校正，以及通过色彩矩阵变换实现对视频色彩的修正，所述视频合成模块将两路视频的像素进行采样并重新排列转换为立体视频，所述视频编码模块对所述立体视频进行编码，以通过互联网接口输出符合流媒体传输协议的网络视频流，所述协议转换模块将所述立体视频转换为数字视频信号，通过数字视频输出接口输出数字视频。
所述流媒体传输协议包括RTSP/RTP、HTTP、HLS或RTMP，所述数字视频传输接口包括DVI、HDMI、BNC或VGA。
所述视频传输模块的传输途径包括使用互联网接口通过互联网传输网络视频流，或使用数字视频接口通过数字视频传输线传输视频信号，或使用光端机通过光纤传输视频信号，其中所述网络视频流可通过局域网或广域网进行传输；所述视频传输模块到特定终端的传输途径可根据传输距离、所述视频获取模块的配置、后端模块硬件条件、终端对于延迟、传输视频的码率、画质损失的要求进行优化选择。
视频分发模块包括流媒体服务器、数字视频接口矩阵以及中心控制模块,所述流媒体服务器负责通过互联网接收流媒体，并通过网络接口对流媒体进行分发,所述流媒体服务器能够通过网络接口向立体视频接收终端提供基于多种流媒体协议的流媒体,所述数字视频接口矩阵用于向立体视频接收终端传输数字视频，所述视频分发模块的多个视频输出接口可同时工作，所述中心控制模块可根据不同终端的接口情况和传输距离，使用一种或几种传输方式，优化组合多种物理数据接口和多种数据传输协议。
所述流媒体服务器具有安全认证功能，与通过互联网接入的立体视频接收终端进行密钥交换成功后才对相应的立体视频接收终端推送流媒体。
所述数字视频接口矩阵包括HDMI接口矩阵，可通过所述HDMI接口矩阵的每个HDMI接口输出视频到配置有HDMI视频输入接口的立体视频接收终端；或者，所述数字视频接口矩阵同时包括HDMI接口矩阵和BNC接口矩阵，所述HDMI接口矩阵的每个HDMI接口可将视频输出到配置有HDMI视频输入接口的立体视频接收终端，所述BNC接口矩阵的每个BNC接口可将视频输出到配置有BNC视频输入接口的立体视频接收终端。
所述面向集群终端的立体视频直播系统还包括所述立体视频接收终端集群模块，所述立体视频接收终端集群模块包括立体移动终端集群和/或立体显示器集群，所述立体移动终端集群包括具有互联网络连接功能的立体平板电脑、立体手机、立体电视、机顶盒或PC，所述立体显示器集群包括配置有数字视频输入接口的立体电视或立体显示器，所述立体视频接收终端集群模块接收来自视频分发模块的立体视频信号并对信号进行解码，完成立体视频画面的渲染，
立体视频接收终端可通过网络向视频分发模块请求终端所兼容的流媒体协议，并可根据自身解码运算性能和网络速度请求不同码率的视频流，从而保证直播过程的流畅；优选地，使用互联网传输途径的立体视频接收终端具有服务器认证功能，非授权终端无法获得所述视频分发模块分发出的视频；优选地，当使用互联网传输途径时，立体视频接收终端可向视频分发模块请求2D视频或者3D视频，终端通过配置开关可选择观看2D视频或3D视频，终端判断所获得视频流是2D还是3D格式，根据判断自动开启2D或3D模式。
所述面向集群终端的立体视频直播系统还包括所述多路视频采集装置，优选包括两个分别采集左右视点视频的视频采集装置，每个视频采集装置输出单路视频，立体视频由左右视点两路视频构成，每个视频采集装置的视频输出接口连接到所述立体视频获取模块。
本发明能够实现大规模多终端的立体视频直播，有效满足各种常见专业领域如医疗教学等对立体视频直播的强烈需求，应用前景非常广阔。
附图说明
图1为本发明面向集群终端的立体视频直播系统一种实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例中立体视频获取模块的结构示意图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
参阅图1，在一种实施例中，一种面向集群终端的立体视频直播系统包括立体视频获取模块、视频传输模块以及视频分发模块。优选地，立体视频直播系统还可以包括其视频来源，即视频采集装置，以及用户终端，即立体视频接收终端集群模块。
视频采集装置可包括两个分别采集左右视点视频的视频采集装置，每个视频采集装置通过BNC接口输出3G-SDI格式的单路视频，立体视频由左右视点两路视频构成。两个视频采集装置的视频输出接口连接到立体视频获取模块。
立体视频获取模块连接视频采集装置的输出接口，可连接多路视频采集装置并可将获得的多路视频整合为单路立体视频。立体视频获取模块可对视频画面色彩进行修正，并实现对立体视频视图视差的修正。
如图2所示，立体视频获取模块可包括图像修正模块、视频合成模块、视频编码模块、协议转换模块。立体视频获取模块可以以FPGA作为核心器件来构建。
图像修正模块可对像素采用伽马校正，通过色彩矩阵变换实现对视频色彩的修正。
视频合成模块可将两路视频的像素进行采样并重新排列转为立体视频。如果后端需要halfside-by-side格式立体视频，分别对两路视频对列进行二抽取采样，将列抽取后的两路视频合成为单路全尺寸视频。
合成的立体视频可采用某一种或者某几种的物理层视频传输方式。物理层视频传输方式的接口包括互联网接口以及常用数字视频传输接口如DVI，HDMI，BNC，VGA等。
立体视频合成之后，立体视频信号可输至视频编码模块。视频编码模块对视频以H264格式进行编码，并根据配置，通过互联网接口向外推送RTSP/RTP，RTMP，HTTP等协议视频流。
立体视频合成之后，同样的立体视频信号还可通过协议转换模块转为HDMI和BNC信号，输出至HDMI接口和BNC接口。
视频传输模块将视频获取模块生成的立体视频传输至视频分发模块。
视频传输模块可包括多种传输途径，一种传输途径是使用互联网接口通过互联网传输网络视频流，视频流可通过局域网络和广域网进行传输。当视频分发模块与视频获取模块相距较远时，通过局域网对视频进行传输。当视频分发模块与视频获取模块相距较远时，通过广域网对视频进行传输。可选用有线互联网进行远距离传输。
视频传输模块的其他传输途径包括使用数字视频接口通过数字视频传输线传输视频，或使用光端机通过光纤传输视频。传输距离较近时使用数字视频传输线进行传输。传输距离较远时，例如传输距离达到50km，使用光端机将立体视频转为光信号，通过光纤传输至目的地，目的地使用光端机将光信号转换为立体视频信号。
视频传输模块的传输途径可以根据传输距离、对于延迟、画质损失等要求进行优化选择。视具体要求而定，当用户要求传输延迟高，画质无损时，可使用数字视频接口传输方式，当用户对传输延迟要求低，成本低时，可选用互联网接口传输方式。
视频传输模块还可根据视频获取模块的配置、传输距离、及后端模块硬件条件以及所传输视频的码率等优选不同的传输方式。
视频分发模块接收视频传输模块传输来的视频并面向终端集群分发视频，视频分发模块能够承载规模较大的终端集群。
视频分发模块的物理层视频接收接口可包括互联网接口(或称网络接口)以及常用数字视频接口如DVI，HDMI，BNC，VGA等。同样，视频分发模块的物理层视频分发接口可包括互联网接口(或称网络接口)以及常用的数字视频传输接口如DVI，HDMI，BNC，VGA等。当通过互联网传输视频时，视频分发模块具有安全认证功能。与终端建立网络连接后，如果认证成功，视频分发模块向视频推送视频，如果认证失败，视频分发模块将拒绝向终端推送视频。
视频分发模块可包括流媒体服务器、数字视频接口矩阵以及中心控制模块。
流媒体服务器负责通过互联网接收流媒体，并通过网络接口对流媒体进行分发。所述流媒体服务器可具有安全认证功能，与通过互联网接入的立体视频接收终端进行密钥交换成功后才对终端推送流媒体。
流媒体服务器能够通过网络接口向立体视频接收终端提供多种流媒体协议，立体视频接收终端可通过网络向视频分发模块请求终端所兼容的流媒体协议。立体视频接收终端可根据自身解码运算性能和网络速度请求不同码率的视频流，从而保证直播过程的流畅。
视频分发模块通过数字视频传输接口分发视频时，该模块通过数字视频接口矩阵向立体视频终端接收传输立体视频。数字视频接口矩阵可以包括HDMI接口矩阵。该实施例可通过HDMI接口矩阵的每个HDMI接口输出视频到配置有HDMI视频输入接口的立体视频接收终端。
数字视频接口矩阵也可以同时包括HDMI接口矩阵和BNC接口矩阵。HDMI接口矩阵的每个HDMI接口将视频输出到配置有HDMI视频输入接口的立体视频接收终端。BNC接口矩阵的每个BNC接口将视频输出到配置有BNC视频输入接口的立体视频接收终端。
视频分发模块的多个视频输出接口可同时工作，中心控制模块可根据不同终端的接口情况和传输距离，使用几种传输方式的优化组合，优化组合多种物理数据接口和多种传输数据传输协议。
立体视频接收终端集群模块可以包括立体移动终端集群和立体显示器集群。立体移动终端集群可包括具有互联网络连接功能的立体平板电脑、立体手机、立体电视、机顶盒、PC等，立体显示器集群可包括配置有数字视频输入接口的立体电视、立体显示器等。立体视频接收终端集群模块可接收来自视频分发模块的立体视频信号并对信号进行解码，完成立体视频画面的渲染。使用互联网传输的终端具有服务器认证功能，非授权终端无法获得视频分发模块分发出的视频。当使用互联网传输时，该模块可向视频分发模块请求2D视频或者3D视频。终端通过配置开关可观看2D视频或3D视频。终端判断所获得视频流的2D或3D格式，根据判断自动开启3D模式。
立体显示器集群可以包括多个立体显示器，每个立体显示器具有数字视频接口，每个立体显示器与视频分发模块的数字视频接口矩阵相连，传输延时小，位置相对固定。
立体显示器可以是采用多种立体显示原理的终端。可以是适用多人观看的裸眼立体电视，或者偏振式或者快门式的电视，或者人眼跟踪式的液晶光栅式的裸眼显示屏。
立体移动终端集群可以包括大量智能立体手机和立体平板电脑。终端集群通过无线网络或者有线网络接口经互联网连接视频分发模块的网络接口，从视频分发模块获取立体视频流，因此其具有使用位置不受限制的特点。
立体移动终端上安装有立体视频处理应用。立体移动终端通过立体视频处理应用完成与流媒体服务器的密钥交换，获得立体视频直播流。立体视频处理应用可调用立体移动终端内置的硬件解码模块对直播流数据包进行解码，同时，还可调用内置的渲染模块以完成对立体视频画面的绘制。
立体视频处理应用还可根据网络情况向流媒体服务器请求不同码率的视频，从而保证立体视频直播的流畅。如果网络条件较差，立体视频处理应用可直接请求传输平面视频。立体移动终端之间可以共享带宽。从而大大降低网络承载能力。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种面向集群终端的立体视频直播系统，其特征在于,包括立体视频获取模块、视频传输模块以及视频分发模块，所述立体视频获取模块连接多路视频采集装置并将获得的多路视频整合为立体视频，对合成的立体视频进行编码转换为流媒体信号，或转换为数字视频信号，所述视频传输模块通过互联网或数字视频传输线或光纤传输将视频获取模块生成的立体视频信号传输至所述视频分发模块，所述视频分发模块接收所述视频传输模块传输来的立体视频信号，并面向立体视频接收终端集群进行立体视频分发，分发途径包括通过互联网接口向对应终端提供流媒体，以及通过数字视频传输接口向对应终端提供数字视频。
2.如权利要求1所述的面向集群终端的立体视频直播系统，其特征在于,所述立体视频获取模块包括图像修正模块、视频合成模块、视频编码模块、协议转换模块,所述图像修正模块用于对视频画面色彩和视图视差进行修正，包括对像素采用伽马校正，以及通过色彩矩阵变换实现对视频色彩的修正，所述视频合成模块将两路视频的像素进行采样并重新排列转换为立体视频，所述视频编码模块对所述立体视频进行编码，以通过互联网接口输出符合流媒体传输协议的网络视频流，所述协议转换模块将所述立体视频转换为数字视频信号，通过数字视频输出接口输出数字视频。
3.如权利要求2所述的面向集群终端的立体视频直播系统，其特征在于,所述流媒体传输协议包括RTSP/RTP、HTTP、HLS或RTMP，所述数字视频传输接口包括DVI、HDMI、BNC或VGA。
4.如权利要求1所述的面向集群终端的立体视频直播系统，其特征在于,所述视频传输模块的传输途径包括使用互联网接口通过互联网传输网络视频流，或使用数字视频接口通过数字视频传输线传输视频信号，或使用光端机通过光纤传输视频信号，其中所述网络视频流可通过局域网或广域网进行传输；所述视频传输模块到特定终端的传输途径可根据传输距离、所述视频获取模块的配置、后端模块硬件条件、终端对于延迟、传输视频的码率、画质损失的要求进行优化选择。
5.如权利要求1所述的面向集群终端的立体视频直播系统，其特征在于,视频分发模块包括流媒体服务器、数字视频接口矩阵以及中心控制模块,所述流媒体服务器负责通过互联网接收流媒体，并通过网络接口对流媒体进行分发,所述流媒体服务器能够通过网络接口向立体视频接收终端提供基于多种流媒体协议的流媒体,所述数字视频接口矩阵用于向立体视频接收终端传输数字视频，所述视频分发模块的多个视频输出接口可同时工作，所述中心控制模块可根据不同终端的接口情况和传输距离，使用一种或几种传输方式，优化组合多种物理数据接口和多种数据传输协议。
6.如权利要求5所述的面向集群终端的立体视频直播系统，其特征在于,所述流媒体服务器具有安全认证功能，与通过互联网接入的立体视频接收终端进行密钥交换成功后才对相应的立体视频接收终端推送流媒体。
7.如权利要求5所述的面向集群终端的立体视频直播系统，其特征在于,所述数字视频接口矩阵包括HDMI接口矩阵，可通过所述HDMI接口矩阵的每个HDMI接口输出视频到配置有HDMI视频输入接口的立体视频接收终端；或者，所述数字视频接口矩阵同时包括HDMI接口矩阵和BNC接口矩阵，所述HDMI接口矩阵的每个HDMI接口可将视频输出到配置有HDMI视频输入接口的立体视频接收终端，所述BNC接口矩阵的每个BNC接口可将视频输出到配置有BNC视频输入接口的立体视频接收终端。
8.如权利要求1至7任一项所述的面向集群终端的立体视频直播系统，其特征在于,还包括所述立体视频接收终端集群模块，所述立体视频接收终端集群模块包括立体移动终端集群和/或立体显示器集群，所述立体移动终端集群包括具有互联网络连接功能的立体平板电脑、立体手机、立体电视、机顶盒或PC，所述立体显示器集群包括配置有数字视频输入接口的立体电视或立体显示器，所述立体视频接收终端集群模块接收来自视频分发模块的立体视频信号并对信号进行解码，完成立体视频画面的渲染。
9.如权利要求8所述的面向集群终端的立体视频直播系统，其特征在于，立体视频接收终端可通过网络向视频分发模块请求终端所兼容的流媒体协议，并可根据自身解码运算性能和网络速度请求不同码率的视频流，从而保证直播过程的流畅；优选地，使用互联网传输途径的立体视频接收终端具有服务器认证功能，非授权终端无法获得所述视频分发模块分发出的视频；优选地，当使用互联网传输途径时，立体视频接收终端可向视频分发模块请求2D视频或者3D视频，终端通过配置开关可选择观看2D视频或3D视频，终端判断所获得视频流是2D还是3D格式，根据判断自动开启2D或3D模式。
10.如权利要求1至9任一项所述的面向集群终端的立体视频直播系统，其特征在于,还包括所述多路视频采集装置，优选包括两个分别采集左右视点视频的视频采集装置，每个视频采集装置输出单路视频，立体视频由左右视点两路视频构成，每个视频采集装置的视频输出接口连接到所述立体视频获取模块。
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