CN111314660A - 应用于超高清视频切画的视频信号处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用于超高清视频切画的视频信号处理方法及系统，采用8K摄像机或四路4K摄像机用于拍摄视频信号；将拍摄得到的视频信号经由SDI视频信号线输入到基于X86架构的处理器中；在处理器中视频信号由输入板卡到GPU之间使用GPUDirect RDMA技术传输，视频信号传输完成后进行切画操作，切画完成后GPU使用GPUDirect RDMA技术将信号传输到输出板卡，并传输至各个监视器，本发明改变现有普遍的以单一方式对视频信号切画的操作和待处理视频信号普遍为4K的现状，保证用户能根据自身需求选择待处理视频信号大小、视频信号切画方式等，同时进一步确保其信号输出的实时性。

Description

应用于超高清视频切画的视频信号处理方法及系统

技术领域

本发明涉及视频切画技术，具体涉及一种应用于超高清视频切画的视频信号处理方法及系统。

背景技术

目前现存的高分辨率视频转低分辨率切画产品在一定程度上已经占有部分市场份额，但由于相关设备和技术的局限性，主要存在以下问题：

1)局限性大：基本没有超高清高分辨率视频切画处理设备，市面上可见的产品几乎都是4K转多路高清切画设备；

2)操作方面不便：目前各个公司上市的产品大多使用一台控制面板，以中断式方式操控切画框，即在控制面板操控一个切画框时，其他切画框无法被操作，无法实现多个切画框同时切画的操作；

3)跟踪不智能：虽然现有的一些设备中提供切画框跟踪人物并实时输出到监视器的功能，但其本质是在人或物上安装红外装置，由设备检测到红外装置并对该处切画，并不是真正的智能跟踪。

发明内容

本发明的目的在于为保证相关行业对于高分辨率视频信号切画的需要，改变现有普遍的以单一方式对视频信号切画的操作和待处理视频信号普遍为4K的现状，保证用户能根据自身需求选择待处理视频信号大小、视频信号切画方式等，同时进一步确保其信号输出的实时性，基于X86架构的切画系统采用一种应用于超高清视频切画的视频信号处理方法及系统来对8K超高清视频信号进行处理的复合算法克服现有技术的不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种应用于超高清视频切画的视频信号处理方法，该方法步骤如下：

S1：采用8K摄像机或四路4K摄像机用于拍摄视频信号；

S2：将拍摄得到的视频信号经由12G-SDI视频信号线输入到基于X86架构的处理器中；

S3：在处理器中视频信号由输入板卡到GPU之间使用GPUDirect RDMA技术传输；

S4：视频信号传输完成后进行切画操作，切画完成后GPU使用GPUDirect RDMA技术将信号传输到输出板卡，并传输至各个监视器。

进一步的，所述切画操作为智能切画，所述智能切画模式下，通过CUDA辅助实现智能跟踪对输入的视频信号进行切画处理。

进一步的，切画完成后，初始化OpenGL并使用其API创建数据缓冲区，将缓冲区分享给CUDA，让CUDA映射共享资源获取设备指针后执行函数，再解除CUDA对共享缓冲区的映射，最后调用OpenGL API显示以实现OpenGL和CUDA交互；利用OpenGL将信号渲染并传输到8K监看屏幕。

一种应用于超高清视频切画的视频信号处理系统，该系统包括视频输入模块、处理器、监视器和监看屏幕，所述视频输入模块用于获取视频信号并上传至处理，处理分别与监视器和监看屏幕连接，并基于监看屏幕显示的视频内容进行切画，切画完成后传输至各监视器。

进一步的，所述处理器内部处理流程为：

输入板卡通过GPUDirect RDMA传输方式与GPU模块连接，用于传输视频信号；

GPU模块接收到视频信号后通过CUDA对输入的视频信号进行切画处理，并初始化OpenGL，并使用其OpenGL API创建数据缓冲区，将缓冲区分享给CUDA，让CUDA映射共享资源获取设备指针后执行函数，再解除CUDA对共享缓冲区的映射，最后调用OpenGL API显示以实现OpenGL和CUDA交互；利用OpenGL将信号渲染并传输到8K监看大屏；最终GPU使用GPUDirect RDMA技术将信号传输到输出板卡，并传输至各个监视器。

本发明的有益效果是：

1).本发明创新使用复合人工智能技术，对8K超高清视频中的人、物等多种主体进行识别，同时对场景中的动态变化识别和跟踪，并将识别到的内容对对应监视器输出，能够更为有效的提高同一场景中针对多个主体切画的效率。

2).本发明利用三种模式对8K视频进行切画处理，可以针对多种使用场景更好的匹配用户需求来选择定点、人工和智能三种切画模式，切画处理方法适应性更高。

3).相较于现存的4K转多路高清影像机，该算法提供8K转多路4K和多路高清的处理操作，使得算法的通用性进一步加强，更高的分辨率跨度范围也可以在更多领域的应用带来新的解决方案。

附图说明

图1为本发明系统示意图；

图2为智能切画系统框架图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下。

名词解释：

1)CUDA

CUDA是NVIDIA公司为图形处理单元(GPU)上的通用计算开发的并行计算平台和编程模型，开发人员可以使用CUDA并利用GPU显著加快计算应用程序的速度。在GPU加速的应用程序中，工作负载的顺序部分运行在CPU上(为单线程性能优化)，而计算密集的应用程序部分并行运行在数千个GPU内核上。当使用CUDA时，开发人员可以通过几个基本关键字的形式在流行语言编程中实现并行性。

2)OpenGL

OpenGL是用于渲染2D、3D矢量图形的跨语言、跨平台的应用程序编程接口。它提供硬件接受器，而不是软件接受器，它意味着它可以访问图形卡，并提供质量保证，而不受CPU的限制。该工具通常用于二维和三维向量图形，并可在今天的每一个普通操作系统上查阅。

3)GPUDirect RDMA

RDMA是一种智能网卡与软件架构充分优化的远端内存直接告诉访问技术，通过在网卡上将RDMA协议固化与硬件，以及支持零复制网络技术和内核内存旁路技术这两种方式以达到高性能远程直接数据存取的目标。而GPUDirect RDMA技术，就是一台计算机GPU可以直接访问另一台计算机GPU内存技术。

基于上述技术基础，本发明提供一种应用于超高清视频切画的视频信号处理方法，主要应用于智能切户模式下，视频信号的处理方法，该方法步骤如下：

S1：采用8K摄像机或四路4K摄像机用于拍摄视频信号；

S2：将拍摄得到的视频信号经由12G-SDI视频信号线输入到基于X86架构的处理器中；

S3：在处理器中视频信号由输入板卡到GPU之间使用GPUDirect RDMA技术传输；

S4：视频信号传输完成后进行切画操作，切画完成后GPU使用GPUDirect RDMA技术将信号传输到输出板卡，并传输至各个监视器。

作为一种优选实施例，智能切画模式下，通过CUDA辅助实现智能跟踪对输入的视频信号进行切画处理。，切画完成后，初始化OpenGL并使用其API创建数据缓冲区，将缓冲区分享给CUDA，让CUDA映射共享资源获取设备指针后执行函数，再解除CUDA对共享缓冲区的映射，最后调用OpenGL API显示以实现OpenGL和CUDA交互；利用OpenGL将信号渲染并传输到8K监看屏幕。

如图1和图2所示，一种应用于超高清视频切画的视频信号处理系统，该系统包括视频输入模块、处理器、监视器和监看屏幕，视频输入模块用于获取视频信号并上传至处理，处理分别与监视器和监看屏幕连接，并基于监看屏幕显示的视频内容进行切画，切画完成后传输至各监视器。

作为一种优选实施例，处理器内部处理流程为：

输入板卡通过GPUDirect RDMA传输方式与GPU模块连接，用于传输视频信号；

GPU模块接收到视频信号后通过CUDA对输入的视频信号进行切画处理，并初始化OpenGL，并使用其OpenGL API创建数据缓冲区，将缓冲区分享给CUDA，让CUDA映射共享资源获取设备指针后执行函数，再解除CUDA对共享缓冲区的映射，最后调用OpenGL API显示以实现OpenGL和CUDA交互；利用OpenGL将信号渲染并传输到8K监看大屏；最终GPU使用GPUDirect RDMA技术将信号传输到输出板卡，并传输至各个监视器。其硬件拓补图可参考图2所示，利用8K摄像机或四路4K摄像机作为视频输入模块模块采集超高清视频信号，并将其传输至处理中完成处理。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种应用于超高清视频切画的视频信号处理方法，其特征在于，该方法步骤如下：

S1：采用8K摄像机或四路4K摄像机用于拍摄视频信号；

S2：将拍摄得到的视频信号经由视频信号线输入到基于X86架构的处理器中；

S3：在处理器中视频信号由输入板卡到GPU之间使用GPUDirect RDMA技术传输；

S4：视频信号传输完成后进行切画操作，切画完成后GPU使用GPUDirect RDMA技术将信号传输到输出板卡，并传输至各个监视器。

2.根据权利要求1所述的应用于超高清视频切画的视频信号处理方法，其特征在于，所述切画操作为智能切画，所述智能切画模式下，通过CUDA辅助实现智能跟踪对输入的视频信号进行切画处理。

3.根据权利要求2所述的应用于超高清视频切画的视频信号处理方法，其特征在于，切画完成后，初始化OpenGL并使用其API创建数据缓冲区，将缓冲区分享给CUDA，让CUDA映射共享资源获取设备指针后执行函数，再解除CUDA对共享缓冲区的映射，最后调用OpenGLAPI显示以实现OpenGL和CUDA交互；利用OpenGL将信号渲染并传输到8K监看屏幕。

4.一种实现权利要求1-3中任一项所述的应用于超高清视频切画的视频信号处理系统，其特征在于，该系统包括视频输入模块、处理器、监视器和监看屏幕，所述视频输入模块用于获取视频信号并上传至处理，处理分别与监视器和监看屏幕连接，并基于监看屏幕显示的视频内容进行切画，切画完成后传输至各监视器。

5.根据权利要求4所述的应用于超高清视频切画的视频信号处理系统，其特征在于，所述处理器内部处理流程为：

输入板卡通过GPUDirect RDMA传输方式与GPU模块连接，用于传输视频信号；

GPU模块接收到视频信号后通过CUDA对输入的视频信号进行切画处理，并初始化OpenGL，并使用其OpenGL API创建数据缓冲区，将缓冲区分享给CUDA，让CUDA映射共享资源获取设备指针后执行函数，再解除CUDA对共享缓冲区的映射，最后调用OpenGL API显示以实现OpenGL和CUDA交互；利用OpenGL将信号渲染并传输到8K监看大屏；最终GPU使用GPUDirect RDMA技术将信号传输到输出板卡，并传输至各个监视器。

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