CN109151341A - 一种嵌入式平台多源高清视频融合实现系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种嵌入式平台多源高清视频融合实现系统及方法，所述系统基于ARM平台，通过多源高清视频信号以任意大小、位置、图层和透明度实现融合叠加，具有低延时低带宽灵活度高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及计算机嵌入式软件和互联网技术领域，具体涉及一种嵌入式平台多源高清视频融合实现系统及方法。
背景技术
高清视频综合显示技术具有信息综合显示程度高，展示效果好等优点，广泛应用在视频监控、天气气象服务、航管雷达电视显示等领域。
在多路视频融合方面，由于传输、服务方面局限性，硬件上采用SOC芯片和类似DDR4存储器，软件上采用SOC内部集成图形融合模块实现处理功能，面临着视频清晰度不够、叠加融合后灵活度不高、每路视频数据融合后无法分别实现配置透明度、饱和度、清晰度处理等问题。
发明内容
针对上述存在问题，本发明基于ARM平台和Android系统，提出一种多源高清视频信号以任意大小、位置、图层和透明度进行融合叠加实现方法，从软定义角度出发，具有低延时低带宽灵活度高的特点。
为实现上述目的，本发明公开一种嵌入式平台多源高清视频融合实现系统，所述系统包括主控单元和通过以太网互联的受控单元；
所述受控单元包括视频预处理单元和通过以太网连接的视频融合单元。
在上述技术方案中，所述主控单元由单个ARM或X86架构平台组成。
在上述技术方案中，所述视频预处理单元采用N块相同配置的处理模块PUn并行连接组成，所述视频融合单元采用N-1块相同配置的融合模块MUn-1串行连接组成，其中N为大于1的整数。
本发明还公开一种嵌入式平台多源高清视频融合实现方法，所述方法包括以下步骤：
S1、主控单元启动图形界面，设定视频预处理单元中N个处理模块的输入端对应输入N路视频源，并根据需求配置N路视频源对应的参数信息和图层信息，所述参数信息和图层信息保存为控制报文；
S2、主控单元解析所述控制报文中N路视频源对应的N个图层信息，通过各路视频源图层信息，将各路视频源保存的控制报文发送至对应的视频预处理单元中的处理模块和视频融合单元中的融合模块中；
S3、视频预处理单元接收控制报文后，解析参数，开启对应视频源通道，并调整视频源视频编码信息，依据对应视频源图层信息，将调整后视频编码信息发送到视频融合单元中。
S4、视频融合单元接收控制报文后，解析参数，并接收视频预处理单元传送的视频编码数据进行融合，完成推屏显示。
在上述技术方案中，所述步骤S1中，主控单元配置的多路输入源包括视频输入源和网络输入源，其中视频输入源包括HDMI、DP、DVI和VGA，网络输入源为网络视频编码数据；
在上述技术方案中，所述步骤S1中，配置视频预处理单元中处理模块为视频源输入端，配置保存控制报文包括配置视频编码参数和叠加参数，其中，所述视频编码参数包括分辨率、比特率和帧率，所述叠加参数包括图层信息、位置大小和透明度。
在上述技术方案中，所述步骤S4中视频融合单元融合模块连接为串行结构，其中第一级融合模块接收两路由视频预处理单元中处理模块发送的视频编码数据，作为图层的第一层和第二层，叠加融合后编码发送至第二级融合模块，由此第二级融合模块是接收的第一层与第二层融合的第一数据作为布局背景，再接收第三路处理模块发送的视频编码数据作为图层第三层，与第二级融合模块接收的第一数据背景叠加后发送给第三级融合模块，依次每一级完成与第二级同样操作直至视频融合单元的串行结构中最后一个融合模块实现所有高清视频信号的融合。
本发明一种嵌入式平台多源高清视频融合实现系统及方法，具有以下有益效果：本发明基于Android4.0及以上系统，利用H264硬件编解码和自定义网络数据收发报文，能实现低延时、低带宽、高度灵活布局的多种高清视频源融合叠加，且能解决带宽高、视频源种类单一、布局无法灵活任意大小调配、视频参数无法配置等问题。
附图说明
图1为本发明一种嵌入式平台多源高清视频融合实现系统模块图；
图2为本发明一种嵌入式平台多源高清视频融合实现方法流程图；
图3为本发明中MU单元通过以太网连接的串行结构示意图；
图4为本发明实施例四路视频数据叠加效果示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述，本发明提供一种嵌入式平台多源高清视频融合实现系统，如图1所示，所述系统包括主控单元和通过以太网互联的受控单元；
所述受控单元包括视频预处理单元和通过以太网连接的视频融合单元。
其中，所述主控单元(Command Unit，简称CU单元)由单个ARM或X86架构平台组成。
其中，所述视频预处理单元(Pre-process Unit，简称PU单元)采用N块相同配置的处理模块PUn并行连接组成，所述处理模块为ARM处理板，所述视频融合单元(Merge Unit，简称MU单元)采用N-1块相同配置的融合模块MUn-1串行连接组成，所述融合模块为ARM融合板，其中N为大于1的整数。
本发明还提供一种嵌入式平台多源高清视频融合实现方法，所述方法包括以下步骤，如图2所示：
S1、主控单元启动图形界面，设定视频预处理单元中N个处理模块的输入端对应输入N路视频源，并根据需求配置N路视频源对应的参数信息和图层信息，所述参数信息和图层信息保存为控制报文；
S2、主控单元解析所述控制报文中N路视频源对应的N个图层信息，通过各路视频源图层信息，将各路视频源保存的控制报文发送至对应的视频预处理单元中的处理模块和视频融合单元中的融合模块中；
S3、视频预处理单元接收控制报文后，解析参数，开启对应视频源通道，并调整视频源视频编码信息，依据对应视频源图层信息，将调整后视频编码信息发送到视频融合单元中。
S4、视频融合单元接收控制报文后，解析参数，并接收视频预处理单元传送的视频编码数据进行融合，完成推屏显示。
其中，所述步骤S1中，主控单元配置的多路输入源包括视频输入源和网络输入源，其中视频输入源包括HDMI、DP、DVI和VGA等，网络输入源为网络视频编码数据；
其中，所述步骤S1中，配置视频预处理单元中处理模块为视频源输入端，配置保存控制报文包括配置视频编码参数和叠加参数，其中，所述视频编码参数包括分辨率、比特率和帧率，所述叠加参数包括图层信息、位置大小和透明度。
其中，如图3所示，所述步骤S4中视频融合单元融合模块连接为串行结构，其中第一级融合模块接收两路由视频预处理单元中处理模块发送的视频编码数据，作为图层的第一层和第二层，叠加融合后编码发送至第二级融合模块，由此第二级融合模块是接收的第一层与第二层融合的第一数据作为布局背景，再接收第三路处理模块发送的视频编码数据作为图层第三层，与第二级融合模块接收的第一数据背景叠加后发送给第三级融合模块，依次每一级完成与第二级同样操作直至视频融合单元的串行结构中最后一个融合模块实现所有高清视频信号的融合。
本发明提供以下实施例说明实现高清视频融合叠加的实现方法，以四路输入源为例，设定PU1-PU4输入视频源分别为HDMI、DVI、NET、NET；
CU单元启动图形界面，配置四路输入源；
S11、配置PU1为HDMI输入，叠加参数分别为图层Layer3、位置大小[480,270,950,510]、透明度25％，视频编码参数分别为分辨率1920x1080，比特率2000000，帧率20。保存为命令CM1
S12、配置PU2为DVI输入，叠加参数分别为图层Layer4、位置大小[800,550,950,510]、透明度50％，视频编码参数分别为分辨率1920x1080，比特率2000000，帧率20。保存为命令CM2。
S13、配置PU3为NET输入，叠加参数分别为图层Layer1、位置大小[10,10,950,540]、透明度0，视频编码参数分别为分辨率1920x1080，比特率2000000，帧率20。保存为命令CM3。
S14、配置PU4为NET输入，叠加参数分别为图层Layer2、位置大小[970,10,950,510]、透明度0，视频编码参数分别为分辨率1920x1080，比特率2000000，帧率20。保存为命令CM4。其中，以下表1为CU单元发送数据报文格式说明表。
表1
CU单元解析CM1和CM4，并将参数通过控制端口7999发送给对应的PU和MU单元。
S21、解析CM1中图层参数，为Layer3，将CM1发送给PU1和MU2。
S22、解析CM2中图层参数，为Layer4，将CM2发送给PU2和MU3。
S23、解析CM3中图层参数，为Layer1，将CM3发送给PU3和MU1。
S24、解析CM4中图层参数，为Layer2，将CM4发送给PU4和MU1。
PU单元接收控制报文后，解析参数，动态调整视频源的编码分辨率、比特率和帧率，依据图层信息，将编码数据发送到对应的MU单元中。
S31、PU1解析视频输入源为HDMI，开启HDMI通道，禁用网络接收视频端口；解析并配置视频编码信息，设置分辨率，码率和帧率；解析图层为Layer3，将HDMI通道的数据编码后通过端口12353发送给MU2。
S32、PU2解析视频输入源为DVI，开启HDMI通道，禁用网络接收视频端口；解析并配置视频编码信息，设置分辨率，码率和帧率；解析图层为Layer4，将HDMI通道的数据编码后通过端口12354发送给MU3。
S33、PU3解析视频输入源为NET，开启网络接收视频数据端口12340，禁用HDMI端口；解析并配置视频编码信息，设置分辨率，码率和帧率；解析图层为Layer1，将HDMI通道的数据编码后通过端口12351发送给MU1。
S34、PU4解析视频输入源为NET，开启网络接收视频数据端口12340，禁用HDMI端口；解析并配置视频编码信息，设置分辨率，码率和帧率；解析图层为Layer2，将网络通道的数据编码后通过端口12352发送给MU1。
MU单元接收控制报文后，解析布局和透明度参数，将融合数据编码，发送到下一级的MU单元中。最后一级不发送数据，完成推屏显示
S41、MU1单元一方面接收端口12351和12352的网络视频数据，分别作为Layer1和Layer2完成融合，另一方面，接收端口7999的CU单元两路控制报文，Layer1一份控制信息，Layer2一份控制报文。解析层级信息，为Layer1，则该组报文是Layer1控制信息。解析布局信息，调整Layer1或者Layer2的融合位置和大小。解析透明度信息为0，设置Layer1或者Layer2为不透明度。完成设置后，对融合后的数据进行H264编码，通过12361端口发送给MU2单元。
S42、MU2单元一方面接收端口12361和12353的网络视频数据，分别作为背景和Layer3完成融合，另一方面，接收端口7999的CU单元一路控制报文。解析层级信息，为Layer3，则该组报文是Layer3控制信息。解析布局信息，调整Layer3融合位置和大小。解析透明度值，设置Layer3透明度为25％。完成设置后，对融合后的数据进行H264编码，通过12362端口发送给MU3单元。
S43、MU3单元一方面接收端口12362和12354的网络视频数据，分别作为背景和Layer4完成融合，另一方面，接收端口7999的CU单元一路控制报文。解析层级信息，为Layer4，则该组报文是Layer4控制信息。解析布局信息，调整Layer4融合位置和大小。解析透明度信息，设置Layer4透明度为50％。完成融合设置后，推屏显示，即为图4所示效果。
以下表2为四路视频融合时单元端口分配情况表，表3为表2叠加模式下PU3、PU4和MU1接收控制报文的配置示例表。
表2
表3
说明书中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。本实施方式仅用于说明该发明，而不用于限制本发明的范围，本领域技术人员对于本发明所做的等价置换等修改均认为是落入该发明权利要求书所保护范围内。
Claims (7)
1.一种嵌入式平台多源高清视频融合实现系统，其特征在于，所述系统包括主控单元和通过以太网互联的受控单元；
所述受控单元包括视频预处理单元和通过以太网连接的视频融合单元。
2.根据权利要求1所述一种嵌入式平台多源高清视频融合实现系统，其特征在于，所述主控单元由单个ARM或X86架构平台组成。
3.根据权利要求1所述一种嵌入式平台多源高清视频融合实现系统，其特征在于，所述视频预处理单元采用N块相同配置的处理模块PUn并行连接组成，所述视频融合单元采用N-1块相同配置的融合模块MUn-1串行连接组成，其中N为大于1的整数。
4.一种嵌入式平台多源高清视频融合实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、主控单元启动图形界面，设定视频预处理单元中N个处理模块的输入端对应输入N路视频源，并根据需求配置N路视频源对应的参数信息和图层信息，所述参数信息和图层信息保存为控制报文；
S2、主控单元解析所述控制报文中N路视频源对应的图层信息，通过各路视频源的图层信息，将各路视频源保存的控制报文发送至对应的视频预处理单元中的处理模块和视频融合单元中的融合模块中；
S3、视频预处理单元接收控制报文后，解析参数，开启对应视频源通道，并调整视频源视频编码信息，依据对应视频源图层信息，将调整后视频编码信息发送到视频融合单元中。
S4、视频融合单元接收控制报文后，解析参数，并接收视频预处理单元传送的视频编码数据进行融合，完成推屏显示。
5.根据权利要求4所述一种嵌入式平台多源高清视频融合实现方法，其特征在于，所述步骤S1中，主控单元配置的多路输入源包括视频输入源和网络输入源，其中视频输入源包括HDMI、DP、DVI和VGA，网络输入源为网络视频编码数据。
6.根据权利要求5所述一种嵌入式平台多源高清视频融合实现方法，其特征在于，所述步骤S1中，配置视频预处理单元中处理模块中视频源输入端，配置保存控制报文包括配置视频编码参数和叠加参数，其中，所述视频编码参数包括分辨率、比特率和帧率，所述叠加参数包括图层信息、位置大小和透明度。
7.根据权利要求6所述一种嵌入式平台多源高清视频融合实现方法，其特征在于，所述步骤S4中视频融合单元融合模块连接为串行结构，其中第一级融合模块接收两路由视频预处理单元中处理模块发送的视频编码数据，作为图层的第一层和第二层，叠加融合后编码发送至第二级融合模块，由此第二级融合模块是接收的第一层与第二层融合的第一数据作为布局背景，再接收第三路处理模块发送的视频编码数据作为图层第三层，与第二级融合模块接收的第一数据背景叠加后发送给第三级融合模块，依次每一级完成与第二级同样操作直至视频融合单元的串行结构中最后一个融合模块实现所有高清视频信号的融合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190104 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |