CN115731634A - 一种应用于gis的动态视频呈现方法及其系统 - Google Patents

一种应用于gis的动态视频呈现方法及其系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于GIS的动态视频呈现方法及其系统，包括：发送端将元数据按照时间同步的方式封装至第一视频流中并生成第二视频流；将所述第二视频流通过通信链路传输至接收端；将所述第二视频流解析为所述第一视频流及其时间同步的所述元数据后，将所述第一视频流及其时间同步的所述元数据封装为MISB标准视频流并传输至GIS单元；所述GIS单元基于所述MISB标准视频流生成同步的数据对，并将所述数据对中时间同步的图像帧和所述元数据逐帧分发至数据处理单元，数据处理单元基于所述图像帧和所述元数据生成单帧图像数据及其时间同步的地理要素数据后，将所述单帧图像数据和所述地理要素数据渲染至显示界面。

Description

一种应用于GIS的动态视频呈现方法及其系统
技术领域
本发明涉及地理信息技术领域，具体涉及一种应用于GIS的动态视频呈现方法及其系统。
背景技术
目前地理信息技术领域中，GIS的热门应用包括播放传感器采集的视频，并且在播放视频的同时在地图上显示轨迹，显示相机视场等与视频相关的地理要素，从而实现全动态视频的播放。而要实现上述应用，需要同时具备两大要素：GIS系统接收视频流数据；GIS系统接收元数据，元数据的种类可以包括经纬度，偏航角，俯仰角，滚转角，垂直水平视场角等。
而传统的应用于GIS的动态视频呈现方法通常采用两种数据传输方法：在数据发送端生成符合MISB标准的包含元数据的视频流，传输到接收端后再将此视频流传输到能够中转此视频流的流媒体服务器中并推送到GIS系统；在发送端将视频流和元数据分开两路传输，不做同步处理，在接收端接收到视频流和元数据后，将视频流和元数据做同步处理后封装并推送到GIS系统。
但是，在第一种数据传输方法中，由于在数据发送端就生成符合MISB标准的包含元数据的视频流，但是行业通用的流媒体服务器无法支持透传转发该标准下的视频流，需要额外针对该标准设计专用的流媒体服务器，同时将两种数据直接在发送端封装会导致元数据和视频流无法被第三方系统(除GIS系统外)解析，即，无法实现其他的应用场景；在第二种数据传输方法中，虽然其发送端采集的视频流和元数据能够使用与其他应用场景，但是由于视频流和元数据分开两路传输，受不同通信链路稳定性不同的影响，将影响接收端在封装视频流和元数据时两种数据的同步性。而视频流和元数据的同步性较差，将会导致GIS系统在解析MISB标准视频流时，实时显示的图像与地理要素无法同步，即，地理要素无法准确表征与图像相关的各种数据。
综上所述，传统的应用于GIS的动态视频呈现方法存在数据同步性与应用场景多样性无法兼容的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种应用于GIS的动态视频呈现方法及其系统，解决了传统的应用于GIS的动态视频呈现方法存在的数据同步性与应用场景多样性无法兼容的问题。
为解决以上问题，本发明的技术方案为采用一种应用于GIS的动态视频呈现方法，包括：发送端将元数据按照时间同步的方式封装至第一视频流中并生成第二视频流；将所述第二视频流通过通信链路传输至接收端；基于所述第二视频流解析出所述元数据后，将所述第二视频流及其时间同步的所述元数据封装为MISB标准视频流并传输至GIS单元；所述GIS单元基于所述MISB标准视频流生成同步的数据对，并将所述数据对中时间同步的图像帧和所述元数据逐帧分发至数据处理单元，数据处理单元基于所述图像帧和所述元数据生成单帧图像数据及其时间同步的地理要素数据后，将所述单帧图像数据和所述地理要素数据渲染至显示界面。
可选地，所述动态视频呈现方法还包括：在所述接收端与所述GIS单元不在同一局域网中的情况下所述接收端接收到所述第二视频流时，流媒体发送端将所述第二视频流按照通信协议封装后的第三视频流传输至流媒体服务器；所述流媒体服务器将所述第三视频流透传转发至流媒体接收端；所述流媒体接收端通过将所述第三视频流解析为所述第二视频流，并基于所述第二视频流解析出所述元数据；将所述第二视频流及其时间同步的所述元数据封装为MISB标准视频流并传输至GIS单元。
可选地，所述动态视频呈现方法还包括：所述发送端直接将所述第一视频流及其时间同步的所述元数据封装为所述MISB标准视频流；将所述MISB标准视频流通过通信链路传输至所述接收端；所述接收端将所述MISB标准视频流转发至所述GIS单元。
可选地，发送端将元数据按照时间同步的方式封装至第一视频流中并生成第二视频流，包括：获取包含绝对时间的所述第一视频流和所述元数据；将所述元数据按照所述绝对时间同步的方式逐帧封装至所述第一视频流的预设字段中，并生成包含所述元数据的所述第二视频流。
可选地，获取包含绝对时间的所述第一视频流和所述元数据，包括：基于同一参考时钟电路分别输出具有同一参考时钟的用于采集所述第一视频流的第一控制信号和用于采集所述元数据的第二控制信号；基于所述第一控制信号和所述第二控制信号获取包含绝对时间的所述第一视频流和所述元数据。
可选地，所述预设字段为SEI字段。
相应地，本发明提供，一种应用于GIS的动态视频呈现系统，包括：发送端，用于将第二视频流通过通信链路传输至接收端，其中，发送端通过将元数据按照时间同步的方式封装至第一视频流中生成所述第二视频流；接收端，能够基于所述第二视频流解析出所述元数据后，将所述第二视频流及其时间同步的所述元数据封装为MISB标准视频流并传输至GIS单元；所述GIS单元，能够基于所述MISB标准视频流生成同步的数据对，并将所述数据对中时间同步的图像帧和所述元数据逐帧分发至所述GIS单元的数据处理单元，数据处理单元基于所述图像帧和所述元数据生成单帧图像数据及其时间同步的地理要素数据后，将所述单帧图像数据和所述地理要素数据渲染至所述GIS单元的显示界面。
可选地，所述动态视频呈现系统还包括流媒体服务器，其中，若所述接收端与所述GIS单元不在同一局域网中，在所述接收端与所述GIS单元不在同一局域网中的情况下，所述接收端接收到所述第二视频流时，所述接收端的流媒体发送端将所述第二视频流按照通信协议封装后的第三视频流传输至流媒体服务器，所述流媒体服务器将所述第三视频流透传转发至流媒体接收端，所述流媒体接收端通过将所述第三视频流解析为所述第二视频流，并基于所述第二视频流解析出所述元数据；将所述第二视频流及其时间同步的所述元数据封装为MISB标准视频流并传输至GIS单元。
可选地，所述数据处理单元包括：图像处理单元，能够基于所述图像帧生成所述单帧图像数据；要素处理单元，能够基于所述元数据生成所述地理要素数据；图像渲染单元，用于将所述单帧图像数据和所述地理要素数据渲染至所述显示界面。
可选地，所述发送端包括：数据采集单元，用于采集所述元数据和所述第一视频流；数据封装单元，用于生成包含所述元数据的所述第二视频流。
本发明的首要改进之处为提供的应用于GIS的动态视频呈现方法，通过在发送端将元数据按照时间同步的方式封装至第一视频流中并生成第二视频流，使得接收端能够通过解析所述第二视频流重新提取出所述元数据后，将解析第一视频流或第二视频流、及其时间同步的元数据封装为用于GIS单元的MISB标准视频，使得GIS单元能够实时显示图像及其时间同步的地理要素；接收端还能够通过解析所述第二视频流，通过纯净的所述元数据和所述第一视频流实现其他应用场景。
附图说明
图1是本发明的应用于GIS的动态视频呈现方法的简化流程图；
图2是本发明的应用于GIS的动态视频呈现系统的简化单元连接图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种应用于GIS的动态视频呈现方法，包括：发送端将元数据按照时间同步的方式封装至第一视频流中并生成第二视频流；将所述第二视频流通过通信链路传输至接收端；基于所述第二视频流解析出所述元数据后，将所述第二视频流及其时间同步的所述元数据封装为MISB标准视频流并传输至GIS单元；所述GIS单元基于所述MISB标准视频流生成同步的数据对，并将所述数据对中时间同步的图像帧和所述元数据逐帧分发至数据处理单元，数据处理单元基于所述图像帧和所述元数据生成单帧图像数据及其时间同步的地理要素数据后，将所述单帧图像数据和所述地理要素数据渲染至显示界面。其中，元数据信息的种类根据搭载传感器的设备的种类变化而变化，例如：在设备为船时，元数据可以包括设备状态数据，设备状态数据至少包括GNSS数据、风向数据和航向数据等；在设备为飞行器时，元数据至少包括载机POS数据、载机状态数据、载荷传感器类型数据、吊舱POS数据、吊舱状态数据和图像处理板数据等,传感器设备为固定摄像头时，元数据信息可以包括定位、视角方向、俯仰角、视场角、塔杆高度、信道、传输带宽、设备ID等信息。其中，载机POS数据至少包括载机偏航角数据、载机俯仰角数据、载机滚转角数据、载机的经纬数据、载机高度数据、载机相较于出发点的距离数据、载机相较于出发点的方位角数据、载机飞行速度数据。吊舱POS数据至少包括可见光水平视场角数据、可见光垂直视场角数据、红外水平视场角数据、红外垂直视场角数据、相机焦距数据、吊舱航向欧拉角数据、吊舱俯仰欧拉角数据、航向框架角数据、俯仰框架角数据、翻滚框架角数据、目标的经纬度及高度数据、目标速度数据、目标速度方位角数据和目标相较于载机的预估距离数据。
进一步的，所述动态视频呈现方法还包括：将所述第二视频流通过通信链路传输至接收端后，将所述第二视频流解析为所述第一视频流及其时间同步的所述元数据，将所述第一视频流及其时间同步的所述元数据封装为MISB标准视频流并传输至GIS单元。
进一步的，将所述第一视频流或所述第二视频流、及其时间同步的所述元数据封装为MISB标准视频流包括：创建MPEGTS容器；在容器中创建两路数据流，一路为视频流，另一路为SMPTE KLV的数据流；将获取到的第一视频流或第二视频流包含的视频帧和同步的元数据分别写入对应的数据流位置并生成MPEGTS数据包，即，构成所述MISB标准视频流。数据处理单元基于所述元数据生成地理要素数据可以包括：基于GNSS数据计算无人机的坐标的地理要素；基于GNSS数据和视场角数据计算无人机的视场中心坐标等类型的地理要素；基于无人机的视场角数据以及俯仰偏航角计算视频画面在地图上的具体视场区域。
进一步的，发送端将元数据按照时间同步的方式封装至第一视频流中并生成第二视频流，包括：获取包含绝对时间的所述第一视频流和所述元数据；将所述元数据按照所述绝对时间同步的方式逐帧封装至所述第一视频流的预设字段中，并生成包含所述元数据的所述第二视频流。其中，在由发送端与接收端构建的通信链路使用的通信传输协议为H264或H265时，预设字段可以是SEI字段；在使用的通信传输协议为TS封装协议时，预设字段为自定义字段。
更进一步的，获取包含绝对时间的所述第一视频流和所述元数据，包括：基于同一参考时钟电路分别输出具有同一参考时钟的用于采集所述第一视频流的第一控制信号和用于采集所述元数据的第二控制信号；基于所述第一控制信号和所述第二控制信号获取包含绝对时间的所述第一视频流和所述元数据。本发明通过使用同一参考时钟电路输出的参考时钟信号作为第一控制信号和第二控制信号，使得第一图像压缩码流和元数据中包含的时间戳均参照同一时钟源，因此，第一图像压缩码流的时间和元数据的时间戳在同一时钟源的系统内可彼此视为绝对时间。
进一步的，所述动态视频呈现方法还包括：在所述接收端与所述GIS单元不在同一局域网中的情况下所述接收端接收到所述第二视频流时，流媒体发送端将所述第二视频流按照通信协议封装后的第三视频流传输至流媒体服务器；所述流媒体服务器将所述第三视频流透传转发至流媒体接收端；所述流媒体接收端通过将所述第三视频流解析为所述第二视频流，并基于所述第二视频流解析出所述元数据；将所述第二视频流及其时间同步的所述元数据封装为MISB标准视频流并传输至GIS单元。其中，在所述接收端与所述GIS单元不在同一局域网中的情况下，所述接收端与所述GIS单元构成的通信链路所使用的通信协议可以是RTSP、RTMP、HTTP等应用层的通信协议。其中，所述流媒体接收端还能够通过将所述第三视频流解析为所述第二视频流，并将所述第二视频流解析为所述第一视频流及其时间同步的所述元数据；将所述第一视频流及其时间同步的所述元数据封装为MISB标准视频流并传输至GIS单元。本申请通过设置用于中转视频流的流媒体服务器，使得在所述接收端与所述GIS单元不在同一局域网中的情况下，仍能够实现在发送端将元数据按照时间同步的方式封装至第一视频流中并生成第二视频流的方式下，GIS单元能够完成单帧图像数据和所述地理要素数据的渲染。
更进一步的，所述动态视频呈现方法还包括：所述发送端直接将所述第一视频流及其时间同步的所述元数据封装为所述MISB标准视频流；将所述MISB标准视频流通过通信链路传输至所述接收端；所述接收端将所述MISB标准视频流转发至所述GIS单元。
更进一步的，基于所述第二视频流解析出所述元数据，包括：基于帧起始字段将所述第二视频流解析为多帧包含所述元数据的图像帧；基于帧起始字段提取所述图像帧包含的所述元数据，并获得所述图像帧构成的所述第二视频流或不包含所述元数据的所述第一视频流。其中，由于第一视频流和元数据在传输时能够保证同步性，且接收端能够在不破坏第一视频流的情况下，重新从第二视频流的预设字段中提取元数据，保证了两种数据的纯净性以及彼此之间的独立性。
为便于理解本申请所要求保护的技术方案，以搭载传感器的设备的种类为无人机为例，无人机作为发送端，地面站作为接收端，地面站与GIS单元在同一局域网内。无人机的载荷处理子单元在接收到地面站的指令后，基于同一参考时钟电路分别输出第一控制信号和第二控制信号。无人机的光电吊舱基于第一控制信号采集图像并生成第一视频流，无人机的多种数据采集单元基于第二控制信号采集多种测量数据并生成元数据，其中，数据采集单元的种类可以是：IMU惯性测量单元、激光测距单元等。无人机的载荷处理子单元将所述元数据按照所述绝对时间同步的方式逐帧封装至所述第一视频流的预设字段中，并生成包含所述元数据的第二视频流后。载荷处理子单元通过下行链路将所述第二视频流传输至地面站。地面站基于帧起始码将所述第二视频流分隔为多帧包含所述元数据的图像帧，并基于帧头类型数据提取全部的所述图像帧包含的所述元数据后，能够生成不包含所述元数据的全部所述图像帧构成的所述第一视频流。地面站将所述第二视频流或所述第一视频流、及其时间同步的所述元数据封装为MISB标准视频流并传输至GIS单元，所述GIS单元基于所述MISB标准视频流生成同步的数据对，并将所述数据对中时间同步的图像帧和所述元数据逐帧分发至数据处理单元，数据处理单元基于所述图像帧和所述元数据生成单帧图像数据及其时间同步的地理要素数据后，将所述单帧图像数据和所述地理要素数据渲染至显示界面。
本发明通过在发送端将元数据按照时间同步的方式封装至第一视频流中并生成第二视频流，使得接收端能够通过解析所述第二视频流重新提取出所述元数据后，将解析第一视频流或第二视频流、及其时间同步的元数据封装为用于GIS单元的MISB标准视频，使得GIS单元能够实时显示图像及其时间同步的地理要素；接收端还能够通过解析所述第二视频流，通过纯净的所述元数据和所述第一视频流实现其他应用场景。
相应的，如图2所示，本发明提供，一种应用于GIS的动态视频呈现系统，包括：发送端，用于将第二视频流通过通信链路传输至接收端，其中，发送端通过将元数据按照时间同步的方式封装至第一视频流中生成所述第二视频流；接收端，能够基于所述第二视频流解析出所述元数据后，将所述第二视频流及其时间同步的所述元数据封装为MISB标准视频流并传输至GIS单元；所述GIS单元，能够基于所述MISB标准视频流生成同步的数据对，并将所述数据对中时间同步的图像帧和所述元数据逐帧分发至所述GIS单元的数据处理单元，数据处理单元基于所述图像帧和所述元数据生成单帧图像数据及其时间同步的地理要素数据后，将所述单帧图像数据和所述地理要素数据渲染至所述GIS单元的显示界面。
进一步的，所述动态视频呈现系统还包括流媒体服务器，其中，若所述接收端与所述GIS单元不在同一局域网中，在所述接收端与所述GIS单元不在同一局域网中的情况下，所述接收端接收到所述第二视频流时，所述接收端的流媒体发送端将所述第二视频流按照通信协议封装后的第三视频流传输至流媒体服务器，所述流媒体服务器将所述第三视频流透传转发至流媒体接收端，所述流媒体接收端通过将所述第三视频流解析为所述第二视频流，并基于所述第二视频流解析出所述元数据；将所述第二视频流及其时间同步的所述元数据封装为MISB标准视频流并传输至GIS单元。
更进一步的，所述数据处理单元包括：图像处理单元，能够基于所述图像帧生成所述单帧图像数据；要素处理单元，能够基于所述元数据生成所述地理要素数据；图像渲染单元，用于将所述单帧图像数据和所述地理要素数据渲染至所述显示界面。
更进一步的，所述发送端包括：数据采集单元，用于采集所述元数据和所述第一视频流；数据封装单元，用于生成包含所述元数据的所述第二视频流。
以上对本发明实施例所提供的应用于GIS的动态视频呈现方法及其系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

Claims (11)

1.一种应用于GIS的动态视频呈现方法，其特征在于，包括：
发送端将元数据按照时间同步的方式封装至第一视频流中并生成第二视频流；
将所述第二视频流通过通信链路传输至接收端；
基于所述第二视频流解析出所述元数据后，将所述第二视频流及其时间同步的所述元数据封装为MISB标准视频流并传输至GIS单元；
所述GIS单元基于所述MISB标准视频流生成同步的数据对，并将所述数据对中时间同步的图像帧和所述元数据逐帧分发至数据处理单元，
数据处理单元基于时间同步的所述图像帧和所述元数据构建动态视频。
2.根据权利要求1所述的动态视频呈现方法，其特征在于，所述动态视频呈现方法还包括：在所述接收端与所述GIS单元不在同一局域网中的情况下，
所述接收端接收到所述第二视频流时，流媒体发送端将所述第二视频流按照通信协议封装后的第三视频流传输至流媒体服务器；
所述流媒体服务器将所述第三视频流透传转发至流媒体接收端；
所述流媒体接收端通过将所述第三视频流解析为所述第二视频流，并基于所述第二视频流解析出所述元数据；
将所述第二视频流及其时间同步的所述元数据封装为MISB标准视频流并传输至GIS单元。
3.根据权利要求1所述的动态视频呈现方法，其特征在于，所述动态视频呈现方法还包括：
所述发送端直接将所述第一视频流及其时间同步的所述元数据封装为所述MISB标准视频流；
将所述MISB标准视频流通过通信链路传输至所述接收端；
所述接收端将所述MISB标准视频流转发至所述GIS单元。
4.根据权利要求1所述的动态视频呈现方法，其特征在于，数据处理单元基于时间同步的所述图像帧和所述元数据构建动态视频包括：
数据处理单元基于所述图像帧和所述元数据生成单帧图像数据及其时间同步的地理要素数据后，将所述单帧图像数据和所述地理要素数据渲染至显示界面。
5.根据权利要求1所述的动态视频呈现方法，其特征在于，发送端将元数据按照时间同步的方式封装至第一视频流中并生成第二视频流，包括：
获取包含绝对时间的所述第一视频流和所述元数据；
将所述元数据按照绝对时间同步的方式逐帧封装至所述第一视频流的预设字段中，并生成包含所述元数据的所述第二视频流。
6.根据权利要求5所述的动态视频呈现方法，其特征在于，获取包含绝对时间的所述第一视频流和所述元数据，包括：
基于同一参考时钟电路分别输出具有同一参考时钟的用于采集所述第一视频流的第一控制信号和用于采集所述元数据的第二控制信号；
基于所述第一控制信号和所述第二控制信号获取包含绝对时间的所述第一视频流和所述元数据。
7.根据权利要求6所述的数据同步传输方法，其特征在于，所述预设字段为SEI字段。
8.一种应用于GIS的动态视频呈现系统，其特征在于，包括：
发送端，用于将第二视频流通过通信链路传输至接收端，其中，发送端通过将元数据按照时间同步的方式封装至第一视频流中生成所述第二视频流；
接收端，能够基于所述第二视频流解析出所述元数据后，将所述第二视频流及其时间同步的所述元数据封装为MISB标准视频流并传输至GIS单元；
所述GIS单元，能够基于所述MISB标准视频流生成同步的数据对，并将所述数据对中时间同步的图像帧和所述元数据逐帧分发至所述GIS单元的数据处理单元，数据处理单元基于时间同步的所述图像帧和所述元数据构建动态视频。
9.根据权利要求7所述的动态视频呈现系统，其特征在于，所述动态视频呈现系统还包括流媒体服务器，其中，
若所述接收端与所述GIS单元不在同一局域网中，在所述接收端与所述GIS单元不在同一局域网中的情况下，所述接收端接收到所述第二视频流时，所述接收端的流媒体发送端将所述第二视频流按照通信协议封装后的第三视频流传输至流媒体服务器，所述流媒体服务器将所述第三视频流透传转发至流媒体接收端，
所述流媒体接收端通过将所述第三视频流解析为所述第二视频流，并基于所述第二视频流解析出所述元数据后，将所述第二视频流及其时间同步的所述元数据封装为MISB标准视频流并传输至GIS单元。
10.根据权利要求8所述的动态视频呈现系统，其特征在于，所述数据处理单元包括：
图像处理单元，能够基于所述图像帧生成所述单帧图像数据；
要素处理单元，能够基于所述元数据生成所述地理要素数据；
图像渲染单元，用于将所述单帧图像数据和所述地理要素数据渲染至所述显示界面。
11.根据权利要求8所述的动态视频呈现系统，其特征在于，所述发送端包括：
数据采集单元，用于采集所述元数据和所述第一视频流；
数据封装单元，用于生成包含所述元数据的所述第二视频流。
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