CN112099970A - 一种视频数据处理方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

一种视频数据处理方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种视频数据处理方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：当获取到摄像头发送的写入数据请求时，通过写指针将所述摄像头采集到的视频数据以帧的形式写入环形共享内存中的内存块中；当获取到任一应用对应的读取数据请求时，通过读指针读取所述环形共享内存中的内存块中的视频数据，通过本发明的技术方案，以实现通过共享内存的方式将摄像头采集的视频数据共享给不同的应用。

Description

一种视频数据处理方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明实施例涉及计算机技术领域，尤其涉及一种视频数据处理方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着机器视觉、复杂传感等技术的发展，摄像头在汽车上的应用越来越多。对特定位置，很多应用都有摄像头的需求，比如：自动驾驶、自适应远光系统(ADB，AdaptiveDriving Beam)和行车记录仪都对车内后视镜背面有摄像头需求。如果分别为不同应用设置不同的摄像头，一方面会导致成本大幅增加，另一方面硬件布线等也会十分复杂，且不美观。
汽车电子架构正在向域控制器的方向发展，集成度越来越高，这样就存在将域控制器内的同一个摄像头被多个功能模块共享的可能。
同一个摄像头在任何时候只能输入一路数据，因此要实现共享，只能对输入数据进行共享。最简单的数据共享方法就是对输入数据保存多个copy，每个需要该数据的功能模块有一份copy。这种方式存在如下问题：
1、多份copy浪费大量的存储空间，尤其是对于摄像头这样数据量极大的输入设备；
2、做多份copy，则需要有多个内存数据搬运的工作，虽然可以用DMA来完成，但是总线带宽的消耗却是无法回避的。
发明内容
本发明实施例提供一种视频数据处理方法、装置、设备及存储介质，以实现通过共享内存的方式将摄像头采集的视频数据共享给不同的应用。
第一方面，本发明实施例提供了一种视频数据处理方法，包括：
当获取到摄像头发送的写入数据请求时，通过写指针将所述摄像头采集到的视频数据以帧的形式写入所述环形共享内存中的内存块中；
当获取到任一应用对应的读取数据请求时，通过读指针读取所述环形共享内存中的内存块中的视频数据。
进一步的，通过读指针读取所述环形共享内存中的内存块中的视频数据包括：
确定读取位置；
读取所述读取位置对应的内存块中的视频数据。
进一步的，确定读取位置包括：
将所述内存块对应的时间标识与所述读取数据请求对应的时间标识的差值小于设定阈值的内存块确定为读指针读取位置；
或者，
根据读指针帧率和写指针帧率确定读指针读取位置。进一步的，还包括：
当获取到针对摄像头的使用请求时，根据所述摄像头的参数信息生成环形共享内存，其中，所述环形共享内存对不同的应用提供与应用对应的输出帧率。
进一步的，所述摄像头的参数信息包括：输出帧率、分辨率和输出数据格式。
进一步的，当获取到摄像头发送的写入数据请求时，通过写指针将摄像头采集到的视频数据以帧的形式写入环形共享内存中的内存块中，包括：
当获取到摄像头发送的写入数据请求时，通过写指针将摄像头采集到的视频数据以帧的形式写入环形共享内存中的内存块中，并将所述视频数据对应的采集时间作为所述内存块的时间标识。
进一步的，还包括：
当访问所述摄像头的全部应用均退出后，关闭所述摄像头，并释放所述环形共享内存中的视频数据。
进一步的，还包括：
当所述摄像头对应的全部应用都已经读取所述内存块中的视频数据后，释放所述内存块。
进一步的，还包括：
当所述内存块的时间标识大于或者等于预设时间时，释放所述内存块。
第二方面，本发明实施例还提供了一种视频数据处理装置，该装置包括：
写入模块，用于当获取到摄像头发送的写入数据请求时，通过写指针将所述摄像头采集到的视频数据以帧的形式写入所述环形共享内存中的内存块中；
读取模块，用于当获取到任一应用对应的读取数据请求时，通过读指针读取所述环形共享内存中的内存块中的视频数据。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明实施例中任一所述的方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例中任一所述的方法。
本发明实施例通过当获取到摄像头发送的写入数据请求时，通过写指针将所述摄像头采集到的视频数据以帧的形式写入所述环形共享内存中的内存块中；当获取到任一应用对应的读取数据请求时，通过读指针读取所述环形共享内存中的内存块中的视频数据，以实现通过共享内存的方式将摄像头采集的视频数据共享给不同的应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例一中的一种视频数据处理方法的流程图；
图1a是本发明实施例一中的环形共享内存的结构示意图；
图2是本发明实施例二中的一种视频数据处理装置的结构示意图；
图3是本发明实施例三中的一种计算机设备的结构示意图。
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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种视频数据处理方法的流程图，本实施例可适用于的多个应用使用同一摄像头采集的视频数据的情况，该方法可以由本发明实施例中的视频数据处理装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，如图1所示，该方法具体包括如下步骤：
S110，当获取到摄像头发送的写入数据请求时，通过写指针将所述摄像头采集到的视频数据以帧的形式写入环形共享内存中的内存块中。
其中，所述内存块为空闲内存块，具体的，所述内存块可以为与已经使用的内存块相邻的内存块，也可以为其他内存块，本发明实施例对此不进行限制，例如可以是，如图1a所示，若T-b为占用内存块，则所述内存块可以为T-a。
S120，当获取到任一应用对应的读取数据请求时，通过读指针读取所述环形共享内存中的内存块中的视频数据。
其中，所述内存块为非空闲内存块，也就是说所述内存块为已经存储数据的内存块。所述内存块为存储最新视频数据的内存块，例如可以是，如图1a所示，T-a内存块处于数据写入状态，T-b内存块为占用内存块，且T-b内存块的时间标识与所述读取数据请求对应的时间标识的差值小于设定阈值，也就是说T-b内存块中存储的视频数据为最新的视频数据，则T-b内存块为内存块。
具体的，所述摄像头对应的任意一个应用均可以获取环形共享内存中存储的视频数据，根据获取的视频数据进行相应的处理。可选的，通过读指针读取所述环形共享内存中的内存块中的视频数据包括：
确定读取位置；
读取所述读取位置对应的内存块中的视频数据。
可选的，确定读取位置包括：
将所述内存块对应的时间标识与所述读取数据请求对应的时间标识的差值小于设定阈值的内存块确定为读指针读取位置；
或者，
根据读指针帧率和写指针帧率确定读指针读取位置。
具体的，如图1a所示，所谓的共享内存，读、写的都是同一块内存，为了共享而把一大块内存分成块(buffer)。比如：把16MB的内存均等地分成16份(每份1MB)，则这每份就是一个buffer。把16个buffer按照1、2、3、4、……、16编号，camera写数据按照1、2、3、4、……、16的顺序写buffer，写完第16号buffer后，下一个重新从第1号buffer写，这就是一个Ring-Buffer。同理，读buffer的过程跟写buffer的过程是相同的。所不同的是，先有camera往一个buffer里写数据，应用才能从这个buffer里读出数据；当所有应用都读取了数据后，则该buffer成空buffer，可以重新提供给camera来写。
在一个具体的例子中，一旦有请求camera的引用，立即启动camera，依据camera的分辨率、数据格式、帧率(比如60fps)申请一块Ring-Buffer，并初始化读/写指针(指向第一个buffer)，然后：
1、camera每16.7ms往Ring-Buffer里面写入一帧数据，同时将写指针移动到下一个buffer，这样写指针会是按1、2、3、4、5、…往前移动。
2、若应用0、应用1和应用2的帧率分别是60fps、30fps、20fps，则：
所有应用启动时，读指针都会初始化指向当前最新buffer，紧跟写指针后面的那个buffer。
应用0是第一个访问该camera的应用，应用0每16.7ms从Ring-Buffer里面读取一帧数据，同时将读指针移动到下一个buffer，这样应用0的读指针会是按1、2、3、4、5、…往前移动。
应用1访问时，camera写指针正指在第2个buffer处，应用1每33.3ms从Ring-Buffer里面读取一帧数据，同时将读指针移动到后面第二个buffer处，这样应用1的读指针会是按1、3、5、7、9、…往前移动。
应用2访问时，camera写指针正指在第3个buffer处，应用2每50ms从Ring-Buffer里面读取一帧数据，同时将读指针移动到后面第三个buffer处，这样应用2的读指针会是按2、5、8、11、14、…往前移动。
可选的，还包括：
当获取到针对摄像头的使用请求时，根据所述摄像头的参数信息生成环形共享内存，其中，所述环形共享内存对不同的应用提供与应用对应的输出帧率。
具体的，环形共享内存能够为不同的应用提供不同的输出帧率，例如可以是，若摄像头的输出帧率是60fps，两个应用的读取帧率分别是60fps和30fps，则读取帧率是60fps的应用每次前进步长1，而读取帧率是30fps的应用每次步长为2。
可选的，所述摄像头的参数信息包括：输出帧率、分辨率和输出数据格式。
具体的，根据输出帧率、分辨率以及输出数据格式确定环形共享内存的数量和大小。
可选的，当获取到摄像头发送的写入数据请求时，通过写指针将摄像头采集到的视频数据以帧的形式写入环形共享内存中的内存块中，包括：
当获取到摄像头发送的写入数据请求时，通过写指针将摄像头采集到的视频数据以帧的形式写入环形共享内存中的内存块中，并将所述视频数据对应的采集时间作为所述内存块的时间标识。
可选的，还包括：
当访问所述摄像头的全部应用均退出后，关闭所述摄像头，并释放所述环形共享内存中的视频数据。
可选的，还包括：
当所述摄像头对应的全部应用都已经读取所述内存块中的视频数据后，释放所述内存块。
可选的，还包括：
当所述内存块的时间标识大于或者等于预设时间时，释放所述内存块。
当前的技术实现一般都是各自应用采用独自的摄像头方案，这样会增加硬件，还不好看；采用软件共享方式的，要么准备多份数据备份，造成大量的内存空间和带宽消耗；要么分别记录所有数据地址以供应用使用，则不能满足摄像头时效性的要求。
在一个具体的例子中，设计Camera Service负责对camera进行驱动控制，以实现打开、运行、关闭camera的操作。设计共享内存管理器(SMM：Shared Memory Manager)，如图1a所示，管理共享内存(环形buffer：ring-buffer)：允许一个生产者(camera)输出数据到共享内存buffer和多个消费者(camera应用)读取buffer里的数据。也即存在一个写指针用以标记当前camera写的是共享内存中的哪一个buffer，多个读指针分别标记各个应用当前要读取的共享内存中的哪一个buffer。由于camera摄取的视频数据有时效性，因此对camera输出的每一帧数据(buffer)附带一个timer，当timer过期而还有应用没有读取该bffer数据时，则直接前进该应用的读指针到下一个更新的buffer上，以确保应用能够得到camera输出的最新数据。
需要说明的是，如图1a所示，读写指针均沿逆时针方向前进。
由于各个应用对于同一摄像头可能会有不同的摄取帧率的要求，因此各个应用的读指针每次正常前进的步长可能不同。例如可以是：摄像头的输出帧率是60fps，而两个应用的读取帧率分别是60fps和30fps，则读取帧率是60fps的应用每次前进步长1，而读取帧率是30fps的应用每次步长为2。
当没有应用对该camera提出使用需求时，Camera Service则处于idle状态；一旦有应用提出使用该camera的请求，则Camera Service立即启动该camera和共享内存管理器。共享内存管理器依据当前camera的参数信息申请一块共享内存区域(ring-buffer)，并初始化读/写指针。
Camera将摄取的视频数据以帧的形式写入共享内存中当前写指针指定的一个空闲buffer里，共享内存管理器设置该buffer附带的timer，并前进写指针。
应用则读取共享内存管理器维护的读指针指定的共享内存buffer数据，并前进读指针。当使用该摄像头的所有应用都读取了该buffer的数据或者该buffer的timer到期时，Camera Service则释放该buffer，从而camera就能重新申请到该buffer来写数据。
当访问该camera的所有应用全部退出后，Camera Service则关闭camera，同时释放共享内存，然后再次进入idle状态。
本发明实施例通过共享内存的方式将摄像头摄取的数据共享给不同的应用；共享内存对不同应用提供不同的输出帧率；摄像头摄取的数据有时效性，过了特定时间，则数据失效。
本实施例的技术方案，通过当获取到摄像头发送的写入数据请求时，通过写指针将所述摄像头采集到的视频数据以帧的形式写入所述环形共享内存中的内存块中；当获取到任一应用对应的读取数据请求时，通过读指针读取所述环形共享内存中的内存块中的视频数据，以实现通过共享内存的方式将摄像头采集的视频数据共享给不同的应用。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种视频数据处理装置的结构示意图。本实施例可适用于视频数据处理的情况，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，该装置可集成在任何提供视频数据处理功能的设备中，如图2所示，所述视频数据处理装置具体包括：写入模块210和读取模块220。
其中，写入模块210，用于当获取到摄像头发送的写入数据请求时，通过写指针将所述摄像头采集到的视频数据以帧的形式写入环形共享内存中的内存块中；
读取模块220，用于当获取到任一应用对应的读取数据请求时，通过读指针读取所述环形共享内存中的内存块中的视频数据。
上述产品可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
本实施例的技术方案，通过当获取到摄像头发送的写入数据请求时，通过写指针将所述摄像头采集到的视频数据以帧的形式写入所述环形共享内存中的第一内存块中，所述第一内存块为空闲内存块；当获取到任一应用对应的读取数据请求时，通过读指针读取所述环形共享内存中的第二内存块中的视频数据，其中，所述第二内存块对应的时间标识与所述读取数据请求对应的时间标识的差值小于设定阈值，以实现通过共享内存的方式将摄像头采集的视频数据共享给不同的应用。
实施例三
图3为本发明实施例三中的一种计算机设备的结构示意图。图3示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机设备12的框图。图3显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图3所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。
计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图3未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图3中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。另外，本实施例中的计算机设备12，显示器24不是作为独立个体存在，而是嵌入镜面中，在显示器24的显示面不予显示时，显示器24的显示面与镜面从视觉上融为一体。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的视频数据处理方法：
当获取到摄像头发送的写入数据请求时，通过写指针将所述摄像头采集到的视频数据以帧的形式写入环形共享内存中的内存块中；
当获取到任一应用对应的读取数据请求时，通过读指针读取所述环形共享内存中的内存块中的视频数据。
实施例四
本发明实施例四提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请所有发明实施例提供的视频数据处理方法：
当获取到摄像头发送的写入数据请求时，通过写指针将所述摄像头采集到的视频数据以帧的形式写入环形共享内存中的内存块中；
当获取到任一应用对应的读取数据请求时，通过读指针读取所述环形共享内存中的内存块中的视频数据。
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络包括局域网(LAN)或广域网(WAN)连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
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)

1.一种视频数据处理方法，其特征在于，包括：
当获取到摄像头发送的写入数据请求时，通过写指针将所述摄像头采集到的视频数据以帧的形式写入环形共享内存中的内存块中；
当获取到任一应用对应的读取数据请求时，通过读指针读取所述环形共享内存中的内存块中的视频数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过读指针读取所述环形共享内存中的内存块中的视频数据包括：
确定读取位置；
读取所述读取位置对应的内存块中的视频数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定读取位置包括：
将所述内存块对应的时间标识与所述读取数据请求对应的时间标识的差值小于设定阈值的内存块确定为读指针读取位置；
或者，
根据读指针帧率和写指针帧率确定读指针读取位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当获取到针对摄像头的使用请求时，根据所述摄像头的参数信息生成环形共享内存，其中，所述环形共享内存对不同的应用提供与应用对应的输出帧率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述摄像头的参数信息包括：输出帧率、分辨率和输出数据格式。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当获取到摄像头发送的写入数据请求时，通过写指针将摄像头采集到的视频数据以帧的形式写入环形共享内存中的内存块中，包括：
当获取到摄像头发送的写入数据请求时，通过写指针将摄像头采集到的视频数据以帧的形式写入环形共享内存中的存块中，并将所述视频数据对应的采集时间作为所述内存块的时间标识。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
当访问所述摄像头的全部应用均退出后，关闭所述摄像头，并释放所述环形共享内存中的视频数据。
8.一种视频数据处理装置，其特征在于，包括：
写入模块，用于当获取到摄像头发送的写入数据请求时，通过写指针将所述摄像头采集到的视频数据以帧的形式写入环形共享内存中的内存块中；
读取模块，用于当获取到任一应用对应的读取数据请求时，通过读指针读取所述环形共享内存中的内存块中的视频数据。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一所述的视频数据处理方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的视频数据处理方法。
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