CN110753229A - 基于h.265编码的视频采集装置及方法 - Google Patents

基于h.265编码的视频采集装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种基于H.265编码的视频采集装置及方法，通过原始视频数据进行处理，以得到相对应的YUV数据；对YUV数据进行图像增强，并将增强后的YUV数据缓存入缓存单元；图像编码单元访问缓存单元，读取增强后的YUV数据进行H.265编码及码率和帧率控制。按照不同步骤拆分出各个功能，并根据功能划定各自模块分别进行处理，以充分发挥ARM处理芯片的运算能力，同时通过对缓存机制的优化，减少数据读取时间，减少CPU运算等待时长。进一步提升了H.265编码的运算时长。

Description

基于H.265编码的视频采集装置及方法
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种基于H.265编码的视频采集装置及方法。
背景技术
目前，大众对视频分辨率的要求越来越高，高性能的编码能够有效解决视频传输速率问题。H.265具有压缩率高，图像质量好，易于传输的特点，其压缩率能达到H.264压缩率的一半，可以有效降低网络带宽，提高传输视频的图像质量。
在实现本发明的过程中，发明人发现如下技术问题：H.265编码技术涉及较多的运算量，并且根据实际要求要求快速、准确的完成相应的编码工作，并需要实现多路图像输出，传统的处理装置和方法很难满足上述需求。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于H.265编码的视频采集装置及方法，以解决上述提到的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种H.265编码的视频采集装置，包括：
电源模块，用于为所述基于H.265编码的视频采集装置各单元提供相应的电源；
图像传感器，用于采集原始视频数据，并将采集到的原始视频数据发送至处理芯片；
处理芯片，所述处理芯片用于对原始视频数据进行处理，生成H.265编码的编码数据；
所述处理芯片包括：
视频数据优化处理单元，用于对原始视频数据进行处理，以得到相对应的YUV数据；
图像增强单元，所述图像增强单元用于对YUV数据进行图像增强，以提高图像显示效果；
图像编码单元，所述图像编码单元用于将增强后的图像进行H.265编码及码率和帧率控制，形成符合H.265标准的压缩数据；
所述图像增强单元，包括：缓存单元，用于缓存图像增强单元增强后的YUV数据；
所述缓存单元能够被图像编码单元和图像增强单元共同访问，以使得所述图像编码单元能够随时处理增强后的图像数据。
进一步的，所述处理芯片还包括：视频输入单元，所述视频输入单元，用于根据设定的图像要求对图像进行裁剪、缩放、镜像，以使得同时输出多路相应图像。
进一步的，所述缓存单元的容量为单帧图像的倍数，所述倍数由所述处理芯片的编码能力确定。
进一步的，所述装置还包括：
网络通信模组，用于将编码后的帧数据进行分发，每帧数据携带同步音频数据和自定义数据。
更进一步的，所述装置还包括：
串行通信端口，用于向处理芯片写入相应的程序，便于对程序进行修改。
第二方面，本发明实施例还提供了基于H.265编码的视频采集方法，包括：
利用电源模块对各个单元提供适配电源；
初始化各个模块，控制图像传感器采集原始视频数据；
对原始视频数据进行处理，以得到相对应的YUV数据；
对YUV数据进行图像增强，并将增强后的YUV数据缓存入缓存单元；
图像编码单元访问缓存单元，读取增强后的YUV数据进行H.265编码及码率和帧率控制。
进一步的，所述方法还包括：
根据设定的图像要求对图像进行裁剪、缩放和镜像操作。
进一步的，所述读取增强后的YUV数据包括：
读取一帧或者多帧增强后的YUV完整数据。
进一步的，所述方法还包括：
在执行编码前，向处理芯片写入相应的编码程序和图像处理程序。
更进一步的，所述提取模块包括：
将编码后的帧数据进行分发，每帧数据携带同步音频数据和自定义数据。
本发明实施例提供的基于H.265编码的视频采集装置及方法，通过原始视频数据进行处理，以得到相对应的YUV数据；对YUV数据进行图像增强，并将增强后的YUV数据缓存入缓存单元；图像编码单元访问缓存单元，读取增强后的YUV数据进行H.265编码及码率和帧率控制。按照不同步骤拆分出各个功能，并根据功能划定各自模块分别进行处理，以充分发挥ARM处理芯片的运算能力，同时通过对缓存机制的优化，减少数据读取时间，减少CPU运算等待时长。进一步提升了H.265编码的运算时长。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明实施例一提供的基于H.265编码的视频采集装置的结构示意图；
图2是本发明实施例二提供的基于H.265编码的视频采集方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
图1是本发明实施例一提供A基于H.265编码的视频采集装置的结构示意图，本实施例可适用于对采集图像进行H.265编码情况，特别适用于高速运行情况。所述装置可以通过软件和硬件方式实现。
具体的，所述基于H.265编码的视频采集装置，包括：
电源模块，用于为所述基于H.265编码的视频采集装置各单元提供相应的电源；
图像传感器，用于采集原始视频数据，并将采集到的原始视频数据发送至处理芯片；
处理芯片，所述处理芯片用于对原始视频数据进行处理，生成H.265编码的编码数据；
所述处理芯片包括：
视频数据优化处理单元，用于对原始视频数据进行处理，以得到相对应的YUV数据；
图像增强单元，所述图像增强单元用于对YUV数据进行图像增强，以提高图像显示效果；
图像编码单元，所述图像编码单元用于将增强后的图像进行H.265编码及码率和帧率控制，形成符合H.265标准的压缩数据；
所述图像增强单元，包括：缓存单元，用于缓存图像增强单元增强后的YUV数据；
所述缓存单元能够被图像编码单元和图像增强单元共同访问，以使得所述图像编码单元能够随时处理增强后的图像数据。
电源模块实现24V接入电源转换为各芯片供电电源，以使得各个单元或者组成部分能够正常进行工作。
图像传感器，用于采集原始视频数据，并将采集到的原始视频数据发送至处理芯片。
示例性的，所述图像传感器可以采用4K/60fps的索尼IMX274传感器，输出RAWDATA数据，作为ARM芯片的视频采集输入源。IMX274是一种对角线7.20mm(1/2.5型)CMOS图像传感器，具有彩色方形像素阵列和大约8.51M有效像素。12位数字输出使输出约8.51M高清晰度有效像素用于拍摄静止图像的信号。能够提供更高画质的图像，以使得编码后的图像能够满足各种需求。
所述处理芯片用于对原始视频数据进行处理，生成H.265编码的编码数据。
所述处理芯片可以采用ARM芯片，ARM处理芯片采用hisi3519A处理器，支持H.265/H.264/JPEG编码。同时具有更强的运算功能。
所述处理芯片包括：
视频数据优化处理单元，用于对原始视频数据进行处理，以得到相对应的YUV数据；
图像增强单元，所述图像增强单元用于对YUV数据进行图像增强，以提高图像显示效果；
图像编码单元，所述图像编码单元用于将增强后的图像进行H.265编码及码率和帧率控制，形成符合H.265标准的压缩数据。
示例性的，所述视频数据优化处理单元可以对采集到的源数据的降噪处理，图像锐度、对比度、饱和度的调节，去雾优化。图像处理后，最终转换为YUV数据。YUV，是一种颜色编码方法。常使用在各个视频处理组件中。YUV在对照片或视频编码时，考虑到人类的感知能力，允许降低色度的带宽。YCbCr则是用来描述数字的视频信号，适合视频与图片压缩以及传输。
视频编码前处理模块实现图像增强，实现同源视频输入数据的多路不同分辨率输出，用于编码和抓拍。
视频编码模块对视频编码前处理模块的数据进行H.265编码及码率和帧率控制，形成符合H.265标准的压缩数据。
在本实施例中，为解决数据读取时间过长，CPU运算等待时长较长的问题。
本发明实施例提供的基于H.265编码的视频采集装置，图像增强单元，包括：缓存单元，用于缓存图像增强单元增强后的YUV数据；
所述缓存单元能够被图像编码单元和图像增强单元共同访问，以使得所述图像编码单元能够随时处理增强后的图像数据。
通过设置缓存单元，可以使得图像编码单元随时取出相应的增强后的图像数据，减少数据传输的时长，并且可以减少图像编码单元等待图像增强单元传输数据的时长，增强图像编码单元单位时间内的数据处理能力。
可选的，所述缓存单元的容量为单帧图像的倍数，所述倍数由所述处理芯片的编码能力确定。图像编码单元无需计算相应的数据是否满足帧数据的要求，一旦指示缓存单元数据已满，即可读取相应的数据进行编码处理。进一步的，所述缓存单元可以通过多级缓存方式实现，以使得图像编码单元可以按照流水指令尽快进行处理。
可选的，所述处理芯片还包括：视频输入单元，所述视频输入单元，用于根据设定的图像要求对图像进行裁剪、缩放、镜像，以使得同时输出多路相应图像。目前，图像编码有多重需求，例如用于监控时，需要多路图像对图像进行分析，识别。在本实施例中，视频输入单元，可以根据设定的要求对图像进行裁剪、缩放、镜像。便于后期对图像进行各种处理。
可选的，所述装置还包括：网络通信模组，用于将编码后的帧数据进行分发，每帧数据携带同步音频数据和自定义数据。实现对对实时视频数据进行推流。
可选的，所述装置还包括：串行通信端口，用于向处理芯片写入相应的程序，便于对程序进行修改。通过串行通信端口可以对图像处理或者编码算法随时进行优化调整，以进一步提高基于H.265编码的视频采集装置的适用性。
本实施例通过原始视频数据进行处理，以得到相对应的YUV数据；对YUV数据进行图像增强，并将增强后的YUV数据缓存入缓存单元；图像编码单元访问缓存单元，读取增强后的YUV数据进行H.265编码及码率和帧率控制。按照不同步骤拆分出各个功能，并根据功能划定各自模块分别进行处理，以充分发挥ARM处理芯片的运算能力，同时通过对缓存机制的优化，减少数据读取时间，减少CPU运算等待时长。进一步提升了H.265编码的运算时长。
实施例二
图2是本发明实施例二提供的基于H.265编码的视频采集的方法示意图，如图2所示，所述方法包括：
S210,利用电源模块对各个单元提供适配电源。
电源模块实现24V接入电源转换为各芯片供电电源，以使得各个单元或者组成部分能够正常进行工作。
S220,初始化各个模块，控制图像传感器采集原始视频数据。
对各个模块进行初始化，完成编码的软硬件准备工作。利用4K/60fps的索尼IMX274传感器开始采集视频图像。
S230,对原始视频数据进行处理，以得到相对应的YUV数据。
对采集到的源数据的降噪处理，图像锐度、对比度、饱和度的调节，去雾优化。图像处理后，最终转换为YUV数据。
S240,对YUV数据进行图像增强，并将增强后的YUV数据缓存入缓存单元。
进行图像增强，图像增强，实现同源视频输入数据的多路不同分辨率输出，用于编码和抓拍。并将数据存入缓存单元。所述缓存单元的容量为单帧图像的倍数，所述倍数由所述处理芯片的编码能力确定。图像编码单元无需计算相应的数据是否满足帧数据的要求，一旦指示缓存单元数据已满，即可读取相应的数据进行编码处理。所述缓存单元可以通过多级缓存方式实现，以使得图像编码单元可以按照流水指令尽快进行处理。
S250,图像编码单元访问缓存单元，读取增强后的YUV数据进行H.265编码及码率和帧率控制。
图像编码单元访问缓存单元，从中读取到相应的一帧或者多帧完整图像。进行H.265编码及码率和帧率控制。
本实施例提供的基于H.265编码的视频采集的方法，通过原始视频数据进行处理，以得到相对应的YUV数据；对YUV数据进行图像增强，并将增强后的YUV数据缓存入缓存单元；图像编码单元访问缓存单元，读取增强后的YUV数据进行H.265编码及码率和帧率控制。按照不同步骤拆分出各个功能，并根据功能划定各自模块分别进行处理，以充分发挥ARM处理芯片的运算能力，同时通过对缓存机制的优化，减少数据读取时间，减少CPU运算等待时长。进一步提升了H.265编码的运算时长。
可选的，所述方法还可包括：根据设定的图像要求对图像进行裁剪、缩放和镜像操作。在转换为YUV数据后，可以输出多路不同分辨率的图像数据。以满足不同的要求。
可选的，所述方法还可包括：在执行编码前，向处理芯片写入相应的编码程序和图像处理程序。可以实现灵活调整各种图像处理和编码方法，提升编码效率。
可选的，所述方法还可包括：将编码后的帧数据进行分发，每帧数据携带同步音频数据和自定义数据。利用以太网接口实现编码后数据的快速分发。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种基于H.265编码的视频采集装置，其特征在于，包括：
电源模块，用于为所述基于H.265编码的视频采集装置各单元提供相应的电源；
图像传感器，用于采集原始视频数据，并将采集到的原始视频数据发送至处理芯片；
处理芯片，所述处理芯片用于对原始视频数据进行处理，生成H.265编码的编码数据；
所述处理芯片包括：
视频数据优化处理单元，用于对原始视频数据进行处理，以得到相对应的YUV数据；
图像增强单元，所述图像增强单元用于对YUV数据进行图像增强，以提高图像显示效果；
图像编码单元，所述图像编码单元用于将增强后的图像进行H.265编码及码率和帧率控制，形成符合H.265标准的压缩数据；
所述图像增强单元，包括：缓存单元，用于缓存图像增强单元增强后的YUV数据；
所述缓存单元能够被图像编码单元和图像增强单元共同访问，以使得所述图像编码单元能够随时处理增强后的图像数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理芯片还包括：视频输入单元，所述视频输入单元，用于根据设定的图像要求对图像进行裁剪、缩放、镜像，以使得同时输出多路相应图像。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述缓存单元的容量为单帧图像的倍数，所述倍数由所述处理芯片的编码能力确定。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述装置还包括：
网络通信模组，用于将编码后的帧数据进行分发，每帧数据携带同步音频数据和自定义数据。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
串行通信端口，用于向处理芯片写入相应的程序，便于对程序进行修改。
6.一种基于H.265编码的视频采集方法，其特征在于，所述方法包括：
利用电源模块对各个单元提供适配电源；
初始化各个模块，控制图像传感器采集原始视频数据；
对原始视频数据进行处理，以得到相对应的YUV数据；
对YUV数据进行图像增强，并将增强后的YUV数据缓存入缓存单元；
图像编码单元访问缓存单元，读取增强后的YUV数据进行H.265编码及码率和帧率控制。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据设定的图像要求对图像进行裁剪、缩放和镜像操作。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述读取增强后的YUV数据包括：
读取一帧或者多帧增强后的YUV完整数据。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在执行编码前，向处理芯片写入相应的编码程序和图像处理程序。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将编码后的帧数据进行分发，每帧数据携带同步音频数据和自定义数据。
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