CN218103327U - 一种无交换机分布式视频拼接系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于图像处理技术领域，具体为一种无交换机分布式视频拼接系统。该系统包括输入节点和输出节点，输入节点包括视频压缩编码模块、视频数据包封装模块、第一数据包转发处理模块、第一参数配置模块、上位机接口模块和第一链路模块；输出节点包括视频解码模块、视频数据包解封装模块、视频拼接模块、第二数据包转发处理模块、第二参数配置模块和第二链路模块；第一、第二链路模块之间通过双绞线或光纤连接；本实用新型在保持分布式优点的同时，无需配置交换机，支持多个视频图像在拼接显示单元上的拼接处理，可实现图像放大，缩小，画中画，漫游叠加等显示效果；本系统减少了系统成本以及故障点，从而提升了系统的稳定性及易用性。

Description

一种无交换机分布式视频拼接系统

技术领域

本实用新型属于图像处理技术领域，具体的说，涉及一种无交换机分布式视频拼接系统。

背景技术

视频拼接系统在大屏显示领域运用广泛，视频拼接系统可将多个独立的显示单元拼接组合成一个显示终端，用户可同时观看到多个视频信号，这些信号可以多种方式呈现，如全屏放大，画中画，任意的叠加漫游等。

目前视频拼接系统主要有两种架构：集中式拼接系统，分布式拼接系统；集中式拼接系统是采用机框加板卡的结构，输入板卡接收用户提供的视频信号，输出板卡连接大屏显示单元，输入板卡与输出板卡之间的数据交换采用机框背板交换芯片实现；集中式架构的优点是无需布线成本低，缺点是输入信号与输出显示单元必须在同一空间，不能根据输入信号与输出显示单元的不同空间位置灵活适应；另一种分布式拼接系统是采用独立供电的输入节点，输出节点分别与用户的视频信号，大屏显示单元连接，交换部分则采用通用的以太网交换机；分布式架构的优点是组网灵活，输入节点可按用户现有的视频信号位置就近布置，输出节点可分散安装在大屏显示单元附近，从而减少机柜空间；其缺点是必须额外配置交换机，既增加了成本又多了一个系统故障点。

实用新型内容

本实用新型提出了一种无需交换机的分布式视频拼接系统，既有分布式灵活布置的优点，又能减少交换机成本，在一些大型会议中心，体育中心等场景下，具有很好的应用前景。

本实用新型的具体介绍如下。

本实用新型提供一种无交换机分布式视频拼接系统，其包括输入节点和输出节点，不包括交换机或路由器模块，输入节点与输出节点之间通过物理传输介质直接相连；其中：

所述输入节点包括视频压缩编码模块、视频数据包封装模块、第一数据包转发处理模

块、第一参数配置模块、上位机接口模块和第一链路模块；其中：视频压缩编码模块的输入端和视频源相连，视频压缩编码模块的输出端和视频数据包封装模块相连，视频数据包封装模块的输出端和第一数据包转发处理模块相连，第一数据包转发处理模块和第一链路模块双向连接，上位机接口模块和第一数据包转发处理模块双向相连，第一数据包转发处理模块的输出端和第一参数配置模块相连，第一参数配置模块的输出端分别和视频压缩编码模块、视频数据包封装模块相连；

所述输出节点包括视频解码模块、视频数据包解封装模块、视频拼接模块、第二数据包转发处理模块、第二参数配置模块和第二链路模块；其中：第二链路模块和第一链路模块通过物理传输介质连接，第二链路模块和第二数据包转发处理模块双向连接，第二数据包转发处理模块的输出端分别和视频数据包解封装模块，第二参数配置模块相连，第二参数配置模块的输出端分别连接视频数据包解封装模块、视频拼接模块，视频数据包解封装模块的输出端和视频解码模块，视频拼接模块依次连接，视频拼接模块的输出端和拼接显示单元相连。

本实用新型中，视频压缩编码模块采用的视频压缩算法包含JPEG，JPEG-2000，MPEG和H.264/265。

本实用新型中，输出节点有若干个，不同输出节点之间通过物理传输介质级连。

本实用新型中，物理传输介质为双绞线或光纤。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、相比于集中式架构，本系统中各个输入节点，输出节点可分散灵活布置，减少了机柜空间，缩短了输入节点与用户信号，输出节点与大屏显示单元之间的高速视频线缆距离，减少了视频线缆的衰减，从而提高了视频传输的质量）；

2、相比于通用的分布式架构，本系统无需配置通用交换机，即可实现视频拼接的功能；既节省了成本，同时也减少了系统故障点，加快了系统启动时间（通常交换机上电启动到正常使用需要数分钟）；

3、本实用新型的系统可通过输出节点之间的链路级联，扩展更大规模系统。

附图说明

图1为一种无交换机分布式视频拼接系统的结构框图。

图2为一种无交换机分布式视频拼接系统的显示效果图。图中拼接显示墙上有1路信号S1全屏显示，位于底层图层，同时有1路信号S2以画中画形式内嵌于信号S1上。

图3为一种无交换机分布式视频拼接系统输入节点的结构框图。

图4为一种无交换机分布式视频拼接系统输出节点的结构框图。

图5为一种无交换机分布式视频拼接系统的最简实施例拓扑图。

图6为一种无交换机分布式视频拼接系统的级联扩展实施例拓扑图。

图中标号：1-视频压缩编码模块，2-视频数据包封装模块，3-第一数据包转发处理模块，4-上位机接口模块，5-第一参数配置模块，6-第一链路模块，7-第二链路模块，8-第二数据包转发处理模块，9- 第二参数配置模块，10-视频数据包解封装模块，11-视频解码模块，12- 视频拼接模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细阐述。

本实用新型提出了一种新型无交换机分布式视频拼接系统，其包括若干输入节点和输出节点。

输入节点包含：视频压缩编码模块1，视频数据包封装模块2，第一数据包转发处理模块3，第一参数配置模块4，上位机接口模块5和第一链路模块6；

作为一个实施例，其中视频压缩编码模块1采用中国台湾泰发科技的TF680芯片，视频数据包封装模块2采用安路科技的EG4A20NG88芯片，第一数据包转发处理模块3采用瑞昱半导体的RTL8366S芯片，第一参数配置模块4采用意法半导体的STM32芯片，上位机接口模块5采用中联创新自控系统生产的C2000 E2MS模组，提供RS232至以太网的转接，第一链路模块6采用德州仪器(TI)的DP83869HM。

输出节点包含：第二链路模块7，第二数据包转发处理模块8，第二参数配置模块9，视频数据包解封装模块10，视频解码模块11，视频拼接模块12。

作为一个实施例，第二链路模块7采用德州仪器(TI)的DP83869HM，第二数据包转发处理模块8采用瑞昱半导体的RTL8366S芯片，第二参数配置模块9采用意法半导体的STM32芯片；视频数据包解封装模块10采用安路科技的EG4A20NG88芯片，视频解码模块11采用中国台湾泰发科技的TF680芯片，视频拼接模块12采用安路科技的EF3L90CG400B。

新型无交换机分布式视频拼接系统的结构框图如图1所示。下面对其功能和工作流程具体介绍如下。

一、输入节点的主要处理模块

视频压缩编码模块1（TF680）接收标准接口的视频原始数据流，接口为HDMI或DVI；将接收到的视频原始数据流按编码参数（由第一参数配置模块（STM32）配置）进行视频压缩编码，去除视频的冗余数据，减少对物理传输链路带宽的需求，视频压缩算法为JPEG；压缩编码后的数据送入下一个处理单元：视频数据包封装模块2（EG4A20NG88）。

视频数据包封装模块2（EG4A20NG88）接收视频压缩编码模块1处理后的压缩视频数据流，以及第一参数配置模块4送入的封包参数，将压缩视频数据流按配置的包长，目的输出节点地址进行数据包封装；封装好的数据包送入下一个处理单元：第一数据包转发处理模块3（RTL8366S）。

第一数据包转发处理模块3（RTL8366S）处理功能：

不断监听各个链路的输入、输出节点信息，获取节点地址，建立节点地址与链路之间的映射表；

接收视频数据包封装模块2（EG4A20NG88）的数据包，解析其目的节点地址，通过建立的节点地址与链路的映射表，找到需要转发的链路，将数据包发送到该链路；

转发上位机的控制面参数到各条链路，实现上位机与各个输入、输出节点的控制面交互；

转发上位机的控制面参数到第一参数配置模块4（STM32）。

上位机接口模块4（C2000 E2MS）功能：

主要实现输入节点与上位机的控制面交互，接收并解析上位机的标准计算机物理接口（RS232等）发送的信息。

第一参数配置模块5（STM32）主要功能：

接收上位机接口模块4的配置参数，将其下发给视频压缩编码模块1（TF680），视频数据包封装模块2（EG4A20NG88）；主要的配置参数包括视频压缩编码算法（如JPEG等），编码压缩目标码率，色度采样方式（RGB，YUV444，YUV422，YUV420等），色彩深度（8bit，10bit，12bit），数据包目的地址等。

第一链路模块6（DP83869HM）主要功能：

接收第一数据包转发处理模块3转发的数据包，将其按物理协议速率发送到连接的输出节点上；其物理形态包括千兆双绞线接口，万兆光纤接口等；

按物理协议速率接收输出节点的数据包，将其送入第一数据包转发处理模块3进行处理；其物理形态包括千兆双绞线接口，万兆光纤接口等。

二、输出节点的主要处理模块：

第二链路模块7（DP83869HM），其主要功能：

接收第二数据包转发处理模块8转发的数据包，将其按物理协议速率发送到连接的输入节点上；其物理形态包括千兆双绞线接口，万兆光纤接口等；

按物理协议速率接收输入节点的数据包，将其送入第二数据包转发处理模块8进行处理；其物理形态包括千兆双绞线接口，万兆光纤接口等。

第二数据包转发处理模块8（RTL8366S），其主要功能：

不断监听各个链路的输入、输出节点信息，获取节点地址，建立节点地址与链路之间的映射表；

接收第二链路模块7（DP83869HM）转发的数据包，解析其目的节点地址，通过建立的节点地址与链路的映射表，找到需要转发的链路，将数据包发送到该链路。

第二参数配置模块9（STM32）功能：

通过第一数据包转发处理模块3的转发获取接收上位机的配置参数，将其下发给视频数据包解封装模块10（EG4A20NG88）、视频拼接模块12（EF3L90CG400B）；主要的配置参数包括图像缩放比例，图像的位置，每个视频流的图层，输出节点的地址等。

视频数据包解封装模块10（EG4A20NG88）功能：

接收第二数据包转发处理模块8（RTL8366S）送入的视频数据包，解析其目的地址；

比较目的地址与本节点的地址是否一致，如果一致则进入下一步处理，否则丢弃；

解析包尾校验数据，进行合法性检查，检查通过则送入下一级视频解码模块（TF680），否则丢弃功能。

视频解码模块11（TF680）主要功能：

接收上一级视频数据包解封装模块10（EG4A20NG88）送入的视频编码数据；

解析视频编码数据的编码格式（如算法：JPEG，色彩深度：8bit，色度采样：YUV444）；

将其按对应视频编码格式进行解码，还原为原始的视频数据流，送入视频拼接模块12。

视频拼接模块12（EF3L90CG400B）主要功能：

接收视频解码模块11（TF680）送入的多路原始视频流；

接收第二参数配置模块9（STM32）的拼接参数配置（包括图像缩放比例，图像的位置，每个视频流的图层等）将其进行对应比例的图像缩放，存入对应位置的显存中，实现视频的拼接功能；

将拼接后的整体视频按拼接显示单元的格式送到拼接显示单元显示。

本实用新型中，典型的无交换机分布式视频拼接系统如图5，其由2个输入节点，2个输出节点组成，输入节点与输出节点之间通过2条链路连接，可实现如图2的画中画显示效果，信号源S1通过链路将对应的视频显示图像发送给2个输出节点，而信号源S2只需发送给输出节点2，各个输出节点接收到视频图像后，按上位机配置的显示参数，进行处理显示：输出节点1收到S1一半的画面，将其放大到单元屏大小，存入显存，然后输出到对应显示屏；输出节点2收到S1一半的画面以及S2的画面，将S1的画面放大到单元屏大小，存入显存，然后将S2的画面按比例缩小，存入显存对应位置，然后将拼接好的画面输出到对应显示屏。

进一步地，系统可通过输出节点之间级联实现规模的扩展，如图6。

显然，本领域的技术人员刻意对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种无交换机分布式视频拼接系统，其特征在于，其包括输入节点和输出节点，不包

括交换机或路由器模块，输入节点与输出节点之间通过物理传输介质直接相连；其中：

所述输入节点包括视频压缩编码模块、视频数据包封装模块、第一数据包转发处理模

块、第一参数配置模块、上位机接口模块和第一链路模块；其中：视频压缩编码模块的输入端和视频源相连，视频压缩编码模块的输出端和视频数据包封装模块相连，视频数据包封装模块的输出端和第一数据包转发处理模块相连，第一数据包转发处理模块和第一链路模块双向连接，上位机接口模块和第一数据包转发处理模块双向相连，第一数据包转发处理模块的输出端和第一参数配置模块相连，第一参数配置模块的输出端分别和视频压缩编码模块、视频数据包封装模块相连；

所述输出节点包括视频解码模块、视频数据包解封装模块、视频拼接模块、第二数据包转发处理模块、第二参数配置模块和第二链路模块；其中：第二链路模块和第一链路模块通过物理传输介质连接，第二链路模块和第二数据包转发处理模块双向连接，第二数据包转发处理模块的输出端分别和视频数据包解封装模块，第二参数配置模块相连，第二参数配置模块的输出端分别连接视频数据包解封装模块、视频拼接模块，视频数据包解封装模块的输出端和视频解码模块，视频拼接模块依次连接，视频拼接模块的输出端和拼接显示单元相连。

2.根据权利要求1所述的无交换机分布式视频拼接系统，其特征在于，视频压缩编码模块采用的视频压缩算法包含JPEG，JPEG-2000， MPEG和H.264/265。

3.根据权利要求1所述的无交换机分布式视频拼接系统，其特征在于，输出节点有若干个，不同输出节点之间通过物理传输介质级连。

4.根据权利要求1或3所述的无交换机分布式视频拼接系统，其特征在于，物理传输介质为双绞线或光纤。

Images