CN114143579B - 一种基于多线程队列及数组的视频推流方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于多线程队列及数组的视频推流方法及系统，方法包括：实时获取视频数据，对视频数据进行提取视频帧，并将至少一个视频帧存入视频帧数组中；对视频帧数组中的视频帧进行识别并标注，使得到至少一个标注视频帧；将至少一个标注视频帧传输至推流缓冲区；从推流缓冲区中获取某一标注视频帧，并将某一标注视频帧发送至服务器。采用从视频流中获取图片，进行模型推理预测后放入队列中，从队列中取图片数据存入数组中，当队列为空时，从数组中取数据用于推流，当队列不为空时，从队列中取数据用于推流并将该数据更新至数组中，并通过设置两次取图片数据的时间间隔，达到控制推流每秒传输帧数，解决了推流过程出现的卡顿问题。
Description
技术领域
本发明属于大数据处理技术领域，尤其涉及一种基于多线程队列及数组的视频推流方法及系统。
背景技术
随着安防产业快速发展，电信、金融、交通等领域对视频监控平台的需求不断加大，视频监控系统被越来越广泛地应用到市场中。视频监控中需对关心的物体进行检测，需使用目标检测算法。目前大多数目标检测算法结构中只考虑处理单路视频流。从视频流中获取图片，算法模型对图片进行推理预测，将推理预测后的图片送入推流管道实现实时推流。由于整个结构为顺序执行，可以实现输入与输出同步，不会出现推流时每秒内传输帧数忽多忽少不固定的现象而导致推流卡顿等问题。然而该结构并不具备同时处理多路视频流的能力。
同时处理多路视频流能大大提高硬件的使用率，节约使用成本。目前可以采用Yolov5算法同时处理多路视频流，Yolov5算法具有训练和推理的速度快，模型小而准确度与其他目标检测算法相当或更好等优点。但是该算法中，各结构之间并非按顺序执行，因此可能会出现输入输出不同步、推流时每秒内传输帧数出现忽多忽少不固定等现象，导致推流视频卡顿，严重影响用户的使用和体验。
发明内容
本发明提供一种基于多线程队列及数组的视频推流方法及系统，用于解决输入输出不同步、推流时每秒内传输帧数出现忽多忽少不固定等现象，导致推流视频卡顿的技术问题。
第一方面，本发明提供一种基于多线程队列及数组的视频推流方法，包括：实时获取视频数据，基于预设的读取时间对所述视频数据进行提取视频帧，并将至少一个视频帧存入视频帧数组中；对所述视频帧数组中的视频帧进行识别并标注，使得到至少一个标注视频帧；将所述至少一个标注视频帧传输至推流缓冲区，所述推流缓冲区包括至少一个线程和至少一个队列，所述至少一个队列的长度为一帧，其中，所述至少一个队列输出某一标注视频帧的时刻与另一标注视频帧进入所述至少一个队列的时刻的差值与所述读取时间相等；从所述推流缓冲区中获取某一标注视频帧，并将所述某一标注视频帧发送至服务器。
第二方面，本发明提供一种基于多线程队列及数组的视频推流系统，包括：提取模块，配置为实时获取视频数据，基于预设的读取时间对所述视频数据进行提取视频帧，并将至少一个视频帧存入视频帧数组中；标注模块，配置为对所述视频帧数组中的视频帧进行识别并标注，使得到至少一个标注视频帧；传输模块，配置为将所述至少一个标注视频帧传输至推流缓冲区，所述推流缓冲区包括至少一个线程和至少一个队列，所述至少一个队列的长度为一帧，其中，所述至少一个队列输出某一标注视频帧的时刻与另一标注视频帧进入所述至少一个队列的时刻的差值与所述读取时间相等；发送模块，配置为从所述推流缓冲区中获取某一标注视频帧，并将所述某一标注视频帧发送至服务器。
第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的基于多线程队列及数组的视频推流方法的步骤。
第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行本发明任一实施例的基于多线程队列及数组的视频推流方法的步骤。
本申请的一种基于多线程队列及数组的视频推流方法及系统，采用从视频流中获取图片，进行模型推理预测后放入队列中，从队列中取图片数据存入数组中，当队列为空时，从数组中取数据用于推流，当队列不为空时，从队列中取数据用于推流并将该数据更新至数组中，并通过设置两次取图片数据的时间间隔，达到控制推流每秒传输帧数，解决了推流过程出现的卡顿问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种基于多线程队列及数组的视频推流方法的流程图；
图2为本发明一实施例提供的又一种基于多线程队列及数组的视频推流方法的流程图；
图3为本发明一具体实施例提供的一种基于多线程队列及数组的视频推流方法的流程图；
图4为本发明一实施例提供的再一种基于多线程队列及数组的视频推流方法的流程图；
图5为本发明又一具体实施例提供的一种基于多线程队列及数组的视频推流方法的流程图；
图6为本发明一实施例提供的一种基于多线程队列及数组的视频推流系统的结构框图；
图7是本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，其示出了本申请的一种基于多线程队列及数组的视频推流方法的流程图。
如图1所示，在步骤S101中，实时获取视频数据，基于预设的读取时间对所述视频数据进行提取视频帧，并将至少一个视频帧存入视频帧数组中；
在步骤S102中，对所述视频帧数组中的视频帧进行识别并标注，使得到至少一个标注视频帧；
在步骤S103中，将所述至少一个标注视频帧传输至推流缓冲区，所述推流缓冲区包括至少一个线程和至少一个队列，所述至少一个队列的长度为一帧，其中，所述至少一个队列输出某一标注视频帧的时刻与另一标注视频帧进入所述至少一个队列的时刻的差值与所述读取时间相等；
在步骤S104中，从所述推流缓冲区中获取某一标注视频帧，并将所述某一标注视频帧发送至服务器。
在本实施例中，首先，从原始视频文件或视频流地址中获取视频数据，从视频数据中每隔一帧时间提取图片，并将其存入数组1中，数组1中图片数据始终为最新提取的图片，数组1中已存在的图片数据将被最新提取的图片替代；其次，对所述数组1中的图片内容进行识别并标注，获得图片处理后具有标注信息的图片，并将其存入队列中；接着，采用Yolov5模型从所述数组1中获取图片数据并将其存入所述队列中；所述队列最大长度为1；若所述队列为空，则将所述数组1中的图片数据存入所述队列中；否则，不存入所述队列中；然后，当所述队列不为空时，从所述队列中取出图片数据存入数组2中，完成所述数组2数据初始化；最后，当需要图片用于推流时，若此时所述队列为空，则从所述数组2中获取图片存入推流管道中用于推流；若所述队列不为空，则从所述队列中获取图片用于推流并将该图片数据更新至所述数组2中；通过设置图片进入推流管道中的时间间隔，达到控制推流每秒传输帧数。
综上，本申请的方法采用从视频流中获取图片，进行模型推理预测后放入队列中，从队列中取图片数据存入数组中，当队列为空时，从数组中取数据用于推流，当队列不为空时，从队列中取数据用于推流并将该数据更新至数组中，并通过设置两次取图片数据的时间间隔，达到控制推流每秒传输帧数，解决了推流过程出现的卡顿问题。
在一个具体实施例中，如图2所示，基于多线程队列及数组的视频推流方法包括：从视频流中获取每帧图片并存入数组中。比如处理两路视频流时，先对每路视频流开启线程，开启线程的目的是能同时处理两路视频流。线程1用于处理视频流1，线程2用于处理视频流2；从线程1的视频流中读取图片1，将其存入数组1的位置1中；从线程2的视频流中读取图片2，将其存入数组1的位置2中；由于从视频流中读取图片的时间间隔为1/fps,因此每隔1/fps对数组1中的图片数据进行更新。
请参阅图3，其示出了本申请的又一种基于多线程队列及数组的视频推流方法的流程图。
如图3所示，从数组1中读取图片数据，将其转换为可被模型处理的数据类型(比如张量类型)，然后送入模型中进行推理预测，获取对图片1处理后的图片3和对图片2处理后的图片4，然后再开启两个线程分别处理图片3和图片4。开启线程3将图片3送入队列1中，开启线程4将图片4送入队列2中，队列1和队列2的最大长度都设为1，同时开启下一轮图片处理过程。开启线程的目的同样是能达到处理多路视频的效果，使用队列的目的是采用“生产者-消费者”模式将图片处理推流模块分离。队列的特点是在未达到队列最大设置长度前向队列中存数据，长度增加1，取数据时队列长度减少1，而达到队列的最大长度时，不再向队列中添加数据，此时该路程序处理阻塞，等待该队列中取出图片数据队列为空后，才将下一张图片数据写入队列中。因此，只有当队列1或队列2中无数据时，当前时刻的图片3或图片4才能送入队列1或队列2中。因此可以通过控制从队列中取数据的时间间隔来控制进入队列的图片，比如当从队列1中每隔1/fps秒取数据时，可以推出前后进入队列1的图片3的时间差为1/fps，正好与数组1的更新时间同步，达到输入输出同步的目的。
请参阅图4，其示出了本申请的再一种基于多线程队列及数组的视频推流方法的流程图。
如图4所示，首先初始化数组2，数组大小为多路视频流路数，此处为2路，因此数组大小为2，此时数组2中无内容。当队列3或队列4中有数据时，则将该数据存入数组2中的相应位置，队列3中的数据存入数组2的位置1中，队列4中的数据存入数组2的位置2中，当数组2中已有两路视频流处理后的图片数据时，完成数组2的初始化工作。
如图5所示，当完成数组2的初始化后，先判断队列3或队列4是否为空。推流需要从队列中取图片数据时，可能还在对图片进行推理预测，其处理后的图片还未存入队列中，若此刻队列中无图片数据，则会导致无图片进入推流管道，推流时可能出现掉帧卡顿等现象，因此，当队列中无数据时，可从数组2中取数据存入推流管道用于推流。比如队列1中无数据时可取数组2中位置1的图片数据；队列2中无数据时可取数组2中位置2的图片数据。因此，总括来说，当需要图片数据用于推流管道进行推流时，则必然能获取到最新的图片用于推流。若队列中无数据时，则从数组2中取数据用于推流；若队列中有数据时，则从队列中取数据用于推流并将该数据更新至数组2的对应位置中，保证了数组2中的图片数据一直为最新的图片数据，此时队列为空，线程3或线程4阻塞解除，可向队列1或队列2中写入下一时刻的图片数据。图片进入推流管道前需将其转为二进制数据，该数据进入推流管道后，再经FFmpeg等专用多媒体处理工具实现推流。图片进入推流管道进行推流后，再经过一定的时间间隔，重新进行下一张图片的推流过程。通过设置时间间隔可控制进入推流管道图片之间的相同的时间间隔，以此来控制视频流每秒传输帧数。视频流畅的条件是，视频每秒传输帧数需固定且不小于24帧。若每秒进入推流管道中的图片数量忽多忽少不固定，同样会导致视频卡顿或花屏；而通过以上方式，完全避免了该问题的发生。一般而言，推流的视频流每秒传输帧数与输入的视频流帧数相同，因此进入推流管道内图片之间的时间间隔与输入的视频流图片之间的时间间隔理论上相同，但由于推流时对图片进行编解码、网络传输等原因可能会有所差别，而且每次的差别程度不同，可能导致每秒进入推流管道中的图片数量忽多忽少不固定，因此采用了数组的方法来解决，就是说通过数组可以保证只要需要图片进行推流时，就能获取到图片而无需等待队列中的图片数据。两次从队列中取图片用于推流的时间间隔约为1/fps，由于队列的最大长度为1，只有从队列中取出数据时，才能将当前处理后的图片存入队列中，这反过来控制进入队列的时间，解决了多个相同图片进入队列的问题。
请参阅图6，其示出了本申请的一种基于多线程队列及数组的视频推流系统的结构框图。
如图6所示，视频推流系统200，包括提取模块210、标注模块220、传输模块230以及发送模块240。
其中，提取模块210，配置为实时获取视频数据，基于预设的读取时间对所述视频数据进行提取视频帧，并将至少一个视频帧存入视频帧数组中；标注模块220，配置为对所述视频帧数组中的视频帧进行识别并标注，使得到至少一个标注视频帧；传输模块230，配置为将所述至少一个标注视频帧传输至推流缓冲区，所述推流缓冲区包括至少一个线程和至少一个队列，所述至少一个队列的长度为一帧，其中，所述至少一个队列输出某一标注视频帧的时刻与另一标注视频帧进入所述至少一个队列的时刻的差值与所述读取时间相等；发送模块240，配置为从所述推流缓冲区中获取某一标注视频帧，并将所述某一标注视频帧发送至服务器。
应当理解，图6中记载的诸模块与参考图1中描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征以及相应的技术效果同样适用于图6中的诸模块，在此不再赘述。
在另一些实施例中，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的基于多线程队列及数组的视频推流方法；
作为一种实施方式，本发明的计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：
实时获取视频数据，基于预设的读取时间对所述视频数据进行提取视频帧，并将至少一个视频帧存入视频帧数组中；
对所述视频帧数组中的视频帧进行识别并标注，使得到至少一个标注视频帧；
将所述至少一个标注视频帧传输至推流缓冲区，所述推流缓冲区包括至少一个线程和至少一个队列，所述至少一个队列的长度为一帧，其中，所述至少一个队列输出某一标注视频帧的时刻与另一标注视频帧进入所述至少一个队列的时刻的差值与所述读取时间相等；
从所述推流缓冲区中获取某一标注视频帧，并将所述某一标注视频帧发送至服务器。
计算机可读存储介质可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据基于多线程队列及数组的视频推流系统的使用所创建的数据等。此外，计算机可读存储介质可以包括高速随机存取存储器，还可以包括存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，计算机可读存储介质可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至基于多线程队列及数组的视频推流系统。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
图7是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图7所示，该设备包括：一个处理器310以及存储器320。电子设备还可以包括：输入装置330和输出装置340。处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置340可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。存储器320为上述的计算机可读存储介质。处理器310通过运行存储在存储器320中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例基于多线程队列及数组的视频推流方法。输入装置330可接收输入的数字或字符信息，以及产生与基于多线程队列及数组的视频推流系统的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置340可包括显示屏等显示设备。
上述电子设备可执行本发明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。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
作为一种实施方式，上述电子设备应用于基于多线程队列及数组的视频推流系统中，用于客户端，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：
实时获取视频数据，基于预设的读取时间对所述视频数据进行提取视频帧，并将至少一个视频帧存入视频帧数组中；
对所述视频帧数组中的视频帧进行识别并标注，使得到至少一个标注视频帧；
将所述至少一个标注视频帧传输至推流缓冲区，所述推流缓冲区包括至少一个线程和至少一个队列，所述至少一个队列的长度为一帧，其中，所述至少一个队列输出某一标注视频帧的时刻与另一标注视频帧进入所述至少一个队列的时刻的差值与所述读取时间相等；
从所述推流缓冲区中获取某一标注视频帧，并将所述某一标注视频帧发送至服务器。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种基于多线程队列及数组的视频推流方法，其特征在于，包括：
实时获取视频数据，基于预设的读取时间对所述视频数据进行提取视频帧，并将至少一个视频帧存入视频帧数组中；
对所述视频帧数组中的视频帧进行识别并标注，使得到至少一个标注视频帧；
将所述至少一个标注视频帧传输至推流缓冲区，所述推流缓冲区包括至少一个线程和至少一个队列，所述至少一个队列的长度为一帧，其中，所述至少一个队列输出某一标注视频帧的时刻与另一标注视频帧进入所述至少一个队列的时刻的差值与所述读取时间相等；
从所述推流缓冲区中获取某一标注视频帧，并将所述某一标注视频帧发送至服务器。
2.根据权利要求1所述的一种基于多线程队列及数组的视频推流方法，其特征在于，所述对所述视频帧数组中的视频帧进行识别并标注，使得到至少一个标注视频帧包括：
基于预设的Yolov5模型对所述视频帧数组中的视频帧进行识别并标注，使得到至少一个标注视频帧。
3.根据权利要求1所述的一种基于多线程队列及数组的视频推流方法，其特征在于，所述将所述至少一个标注视频帧传输至推流缓冲区包括：
将某一标注视频帧传输至某一线程，并判断与所述某一线程相对应的某一队列中是否存在视频帧；
若与所述某一线程相对应的某一队列中存在视频帧，则停止传输所述某一标注视频帧；
若与所述某一线程相对应的某一队列中不存在视频帧，则基于预设时间段将所述某一标注视频帧传输至所述某一队列中。
4.根据权利要求1所述的一种基于多线程队列及数组的视频推流方法，其特征在于，在从所述推流缓冲区中获取某一标注视频帧，并将所述某一标注视频帧发送至服务器之后，所述方法还包括：
根据服务器内的视频帧输出数据预警提示信息。
5.一种基于多线程队列及数组的视频推流系统，其特征在于，包括：
提取模块，配置为实时获取视频数据，基于预设的读取时间对所述视频数据进行提取视频帧，并将至少一个视频帧存入视频帧数组中；
标注模块，配置为对所述视频帧数组中的视频帧进行识别并标注，使得到至少一个标注视频帧；
传输模块，配置为将所述至少一个标注视频帧传输至推流缓冲区，所述推流缓冲区包括至少一个线程和至少一个队列，所述至少一个队列的长度为一帧，其中，所述至少一个队列输出某一标注视频帧的时刻与另一标注视频帧进入所述至少一个队列的时刻的差值与所述读取时间相等；
发送模块，配置为从所述推流缓冲区中获取某一标注视频帧，并将所述某一标注视频帧发送至服务器。
6.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至4任一项所述的方法。
7.一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，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至4任一项所述的方法。
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