面向監(jiān)控應(yīng)用的高清視頻碼流與數(shù)據(jù)復(fù)用系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種面向監(jiān)控應(yīng)用的高清視頻碼流與數(shù)據(jù)復(fù)用系統(tǒng)及方法，主要解決現(xiàn)有碼流復(fù)用技術(shù)中傳輸頻帶利用率低與數(shù)據(jù)傳輸可靠性低的問題。其系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)封裝單元(1)和數(shù)據(jù)復(fù)用單元(2)；該數(shù)據(jù)封裝單元(1)用于接收高清視頻碼流生成并添加空包時戳，接收更新多樣化的數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝產(chǎn)生數(shù)據(jù)包；該通過數(shù)據(jù)復(fù)用單元(2)用于重新識別出帶有時戳標(biāo)記的空包，并將數(shù)據(jù)封裝單元輸出的數(shù)據(jù)包復(fù)用進(jìn)帶有時戳標(biāo)記的空包中，以得到復(fù)用的高清視頻碼流。本發(fā)明提高了數(shù)據(jù)的傳輸效率和冗余帶寬的利用率，可用于工業(yè)現(xiàn)場控制、環(huán)境檢測、智能交通、醫(yī)療衛(wèi)生的有線及無線監(jiān)控。
【專利說明】
面向監(jiān)控應(yīng)用的高清視頻碼流與數(shù)據(jù)復(fù)用系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于視頻圖像信號處理技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及高清視頻碼流的數(shù)據(jù)復(fù)用技 術(shù)，可用于工業(yè)現(xiàn)場控制、環(huán)境檢測、智能交通、醫(yī)療衛(wèi)生的有線及無線監(jiān)控。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著多媒體技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字視頻技術(shù)在通信領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，日益 豐富的集音頻、視頻、圖像、文字、數(shù)據(jù)為一體的多媒體信息逐漸成為大眾關(guān)注的焦點(diǎn)。而日 益優(yōu)化的視頻編碼技術(shù)使得高清視頻制式在性能與效率方面均獲得了顯著的提高，相比于 標(biāo)清，高清視頻制式具有圖像分辨率高、畫面信息量大、畫質(zhì)精細(xì)等無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此 觀眾可W欣賞到更清晰的畫面，觀察到更多的細(xì)節(jié)。通常，有線或無線信道的可達(dá)傳輸速率 應(yīng)高于高清視頻碼流的編碼速率，在經(jīng)過信源與信道的速率匹配適應(yīng)后，視頻碼流中含有 一定的冗余，運(yùn)些冗余并無實(shí)質(zhì)性作用，因此為了進(jìn)一步提高傳輸信道的帶寬利用率并提 升其傳輸業(yè)務(wù)的多樣性，可W充分利用高清視頻碼流中的冗余來傳輸更多豐富的數(shù)據(jù)信 息。
[0003] 另一方面，隨著視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展演進(jìn)，其應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，主要設(shè)為工業(yè)現(xiàn) 場控制、環(huán)境檢測、智能交通、醫(yī)療衛(wèi)生等各種類型的有線及無線監(jiān)控領(lǐng)域。此外，公眾家庭 也逐漸成為監(jiān)控應(yīng)用的新市場，監(jiān)控主要應(yīng)用在對住房的安全防范和財產(chǎn)的安全保護(hù)上。 由此可見，監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用前景已明顯地呈現(xiàn)出來。在運(yùn)樣的背景下，監(jiān)控應(yīng)用領(lǐng)域除了主 要傳輸視頻外，還需要傳輸語音、文件、監(jiān)控測試數(shù)據(jù)W及其他傳感信息，如GI^定位、溫度、 濕度、工業(yè)現(xiàn)場監(jiān)控傳感器等多樣化的數(shù)據(jù)信息，故可W將運(yùn)些多樣化的數(shù)據(jù)信息復(fù)用進(jìn) 高清視頻碼流的冗余空包，借助于視頻碼流的信道傳輸，達(dá)到充分有效地利用帶寬的目的。
[0004] 四川長虹電器股份有限公司在其專利申請?zhí)枺?009 103 12688.6,公開號： CN101765005A中提出了一種％TS包連續(xù)空字節(jié)進(jìn)行利用的方法"。運(yùn)種方法將數(shù)據(jù)分割成 若干個大小一致的數(shù)據(jù)塊，每個數(shù)據(jù)塊W字節(jié)數(shù)組的形式替換傳輸碼流TS包的連續(xù)空字 節(jié)。運(yùn)種方法由于未對數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議封裝，而是直接替換DVB廣播中TS包的連續(xù)空字節(jié)，因 而導(dǎo)致數(shù)據(jù)在傳輸過程中容易丟失，使得數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃员容^低。
[0005] 中國科學(xué)院聲學(xué)研究所在其專利申請?zhí)枺?01110223791.0，公開號:CN102916936A 中公開了一種"用于IP over DVB的多IP數(shù)據(jù)封裝方法"。該方法是將若干個IP因特網(wǎng)協(xié)議 數(shù)據(jù)包封裝到同一數(shù)字視頻廣播DVB段中進(jìn)行傳輸，從而實(shí)現(xiàn)IP數(shù)據(jù)與DVB中高清視頻碼流 的復(fù)用。但是運(yùn)種方法由于對IP數(shù)據(jù)經(jīng)協(xié)議封裝后直接復(fù)用進(jìn)高清視頻碼流中，并未復(fù)用 進(jìn)高清視頻碼流的冗余空包中，因此沒有充分利用高清視頻碼流的冗余空包來傳輸有效數(shù) 據(jù)，浪費(fèi)了傳輸頻帶資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種面向監(jiān)控應(yīng)用的高清視頻 碼流與數(shù)據(jù)復(fù)用系統(tǒng)及方法，W提高傳輸?shù)目煽啃?，?jié)省傳輸頻帶資源，進(jìn)一步提高信道帶 寬利用率。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的：
[000引一.技術(shù)原理
[0009] 本發(fā)明通過在高清視頻碼流的冗余空包中復(fù)用多樣化的數(shù)據(jù)信息來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功 能。該方法將監(jiān)控技術(shù)與多媒體技術(shù)相結(jié)合，在正常傳送多媒體視音頻數(shù)據(jù)的前提下，借助 于信道與信源自適應(yīng)匹配所產(chǎn)生的TS數(shù)據(jù)流冗余包傳送語音、文件、監(jiān)控測試數(shù)據(jù)W及其 他傳感信息等多樣化的數(shù)據(jù)信息，如GI^定位、溫度、濕度、工業(yè)現(xiàn)場監(jiān)控傳感器等多樣化數(shù) 據(jù)的采集與實(shí)時傳輸，W進(jìn)一步提高高清視頻碼流傳輸?shù)膸捓寐?，從而滿足向監(jiān)控應(yīng) 用的高清視頻傳輸?shù)男畔⒍鄻踊枨蟆?br>[0010] 根據(jù)上述原理，本發(fā)明面向監(jiān)控應(yīng)用的高清視頻碼流與數(shù)據(jù)復(fù)用系統(tǒng)，包括:數(shù)據(jù) 封裝單元和數(shù)據(jù)復(fù)用單元；
[0011] 所述封裝單元包括：
[0012] 時戳處理模塊，用于為高清視頻碼流中的冗余空包生成時戳，并將生成的時戳添 加到相應(yīng)的空包中；
[0013] 數(shù)據(jù)更新緩存模塊，用于檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否存在更新，即接收當(dāng)前時刻的數(shù)據(jù)，并與前 一時刻存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若比較結(jié)果相同，則保留前一時刻的數(shù)據(jù)，反之，則刪除前一 時刻的數(shù)據(jù)，緩存當(dāng)前時刻的數(shù)據(jù)；
[0014] 協(xié)議封裝模塊，用于完成數(shù)據(jù)封包操作，即接收數(shù)據(jù)更新緩存模塊送來的數(shù)據(jù)，按 照封裝協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，為數(shù)據(jù)添加相應(yīng)的頭部字段信息；
[0015] 所述數(shù)據(jù)復(fù)用單元包括：
[0016] 空包識別模塊，用于識別出高清視頻碼流中已標(biāo)記時戳的冗余空包，即接收時戳 處理模塊送來的傳輸碼流TS數(shù)據(jù)，依據(jù)空包的包標(biāo)識號PID字段，識別出傳輸碼流TS中的冗 余空包；
[0017] 數(shù)據(jù)插入模塊，用于完成封包數(shù)據(jù)與高清視頻碼流中冗余空包的復(fù)用，即接收協(xié) 議封裝模塊發(fā)送來的封包數(shù)據(jù)，并將封包數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地插入到空包識別模塊發(fā)送來的帶有時 戳標(biāo)記的冗余空包的有效載荷域中。
[0018] 根據(jù)上述原理，本發(fā)明面向監(jiān)控應(yīng)用的高清視頻碼流與數(shù)據(jù)復(fù)用方法，包括：
[0019] 1)接收外部輸入的高清視頻碼流TS和由語音、文件、監(jiān)控測試數(shù)據(jù)W及其他傳感 信息組成的多樣化數(shù)據(jù)MI;
[0020] 2)根據(jù)高清視頻碼流TS包中包標(biāo)識號PID字段識別出該高清視頻碼流中隨機(jī)離散 分布的空包，并生成空包的時戳信息TE;
[0021] 3)將時戳信息TE添加到空包的包頭字段后面，得到帶有時戳標(biāo)記的空包TSE;
[0022] 4)更新多樣化的數(shù)據(jù)MI，即將當(dāng)前時刻存儲的多樣化數(shù)據(jù)MI與前一時刻存儲的多 樣化數(shù)據(jù)MI進(jìn)行比較:若比較結(jié)果相同，則保留前一時刻的數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生數(shù)值為0的更新指 示字段U;反之，則刪除前一時刻的數(shù)據(jù)，緩存當(dāng)前時刻的數(shù)據(jù)，得到更新后的多樣化數(shù)據(jù) KMI，并產(chǎn)生數(shù)值為1的更新指示字段U;
[0023] 5)對更新后的多樣化數(shù)據(jù)KMI進(jìn)行封包操作，得到若干個標(biāo)準(zhǔn)的多樣化數(shù)據(jù)包 XMI ：
[0024] 5a)計(jì)算更新后的多樣化數(shù)據(jù)KMI的字節(jié)長度L
[0025] 5b)判斷字節(jié)長度L是否小于空包有效載荷域的長度N:若是，則執(zhí)行5d)，否則，執(zhí) 行5c);
[0026] 5c)判斷L是否為N的整數(shù)倍:若是，則執(zhí)行5e)，否則，執(zhí)行5d);
[0027] 5d)對于L小于N的數(shù)據(jù)，在該數(shù)據(jù)末尾填充N-L個冗余字節(jié)，使得填充冗余字節(jié)后 的數(shù)據(jù)的字節(jié)長度L'恰好為N的整數(shù)倍，并產(chǎn)生數(shù)值為1的冗余標(biāo)識字段R，并執(zhí)行5e);
[0028] Se)將更新后的多樣化數(shù)據(jù)KMI分割成固定長度為N的若干個數(shù)據(jù)塊KMIB，依次為 每個數(shù)據(jù)塊分配一個分片序號A;
[0029] 5f)根據(jù)數(shù)據(jù)塊KMIB中的數(shù)據(jù)信息，依次產(chǎn)生數(shù)據(jù)類型字段Y、優(yōu)先級指示字段P和 目的地址字段D;
[0030] Sg)將4)中的更新指示字段U，與冗余標(biāo)識字段R、分片序號A、數(shù)據(jù)類型字段Y、優(yōu)先 級指示字段J及目的地址字段W組合成一個協(xié)議頭部字段ZH;
[0031 ] 5h)將協(xié)議頭部字段ZH添加到數(shù)據(jù)塊KMIB的首部，得到標(biāo)準(zhǔn)的多樣化數(shù)據(jù)包XMI;
[0032] 6)將多樣化數(shù)據(jù)包XMI復(fù)用進(jìn)3)中帶有時戳標(biāo)記的空包T沈中，得到多樣化的高清 視頻碼流。
[0033] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0034] 第一，由于本發(fā)明對數(shù)據(jù)進(jìn)行了協(xié)議封裝，得到封裝的數(shù)據(jù)包，根據(jù)數(shù)據(jù)包的頭部 信息即可正確接收并提取原始數(shù)據(jù)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中未對數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議封裝，而是直接 替換數(shù)字視頻廣播DVB中高清視頻碼流TS包的連續(xù)空字節(jié)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)在傳輸過程中容易丟 失，造成數(shù)據(jù)傳輸可靠性降低的不足，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br>[0035] 第二，由于本發(fā)明在高清視頻碼流的冗余空包中復(fù)用了多樣化數(shù)據(jù)，克服了現(xiàn)有 技術(shù)中未將有效數(shù)據(jù)復(fù)用進(jìn)高清視頻碼流的冗余空包中，浪費(fèi)傳輸頻帶資源的不足，提高 了傳輸頻帶資源的利用率。
【附圖說明】
[0036] 圖1是本發(fā)明面向監(jiān)控應(yīng)用的高清視頻碼流與數(shù)據(jù)復(fù)用系統(tǒng)示意圖；
[0037] 圖2是圖1中的時戳處理模塊的示意圖；
[0038] 圖3是本發(fā)明面向監(jiān)控應(yīng)用的高清視頻碼流與數(shù)據(jù)復(fù)用方法流程圖；
[0039] 圖4是圖3中封裝多樣化數(shù)據(jù)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明中的技術(shù)進(jìn)行清詳細(xì)完整的描述。本實(shí)施例 W本發(fā)明的技術(shù)為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體操作過程，但本發(fā)明的保 護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性前提下所獲得的所有其 他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0041] 參照圖1，本實(shí)施例提供的一種面向監(jiān)控應(yīng)用的高清視頻碼流與數(shù)據(jù)復(fù)用系統(tǒng)，包 括:數(shù)據(jù)封裝單元1和數(shù)據(jù)復(fù)用單元2;
[0042] 所述封裝單元1，包括:時戳處理模塊11、數(shù)據(jù)更新緩存模塊12和協(xié)議封裝模塊13。 其中，時戳處理模塊11包括:時戳生成子模塊111與時戳添加子模塊112,如圖2所示。
[0043] 該時戳生成子模塊111，用于生成空包的時戳。由于空包是按時間的先后順序被檢 測到的，每個檢測時刻對應(yīng)的時戳是唯一且不重復(fù)的，因此時戳可作為空包獨(dú)有的時間標(biāo) 簽。
[0044] 該時戳添加子模塊112,用于將時戳添加到空包。發(fā)送端利用添加的時戳W實(shí)現(xiàn)對 空包的計(jì)數(shù)，并獲知相鄰空包的時間間隔，而接收端則可W利用添加的時戳來實(shí)現(xiàn)抖動的 消除與包數(shù)據(jù)的重建。
[0045] 該數(shù)據(jù)更新緩存模塊12,用于更新并緩存數(shù)據(jù)。由于監(jiān)控領(lǐng)域內(nèi)所采集的包含語 音、文件、監(jiān)控測試數(shù)據(jù)W及其他傳感信息的多樣化的數(shù)據(jù)，都是不斷緩慢變化的，因此，需 要時時更新W保證實(shí)時采集與傳輸。
[0046] 該協(xié)議封裝模塊13,用于完成數(shù)據(jù)封包操作。原始數(shù)據(jù)在復(fù)用進(jìn)高清視頻碼流之 前，需要按照封裝協(xié)議封裝成數(shù)據(jù)包。由于數(shù)據(jù)包的包頭字段中含有原始數(shù)據(jù)的相關(guān)指示 信息，因此可W提高原始數(shù)據(jù)的傳輸效率與傳輸?shù)目煽啃浴?br>[0047] 所述數(shù)據(jù)復(fù)用單元2包括:空包識別模塊21和數(shù)據(jù)插入模塊22。
[0048] 該空包識別模塊21，用于識別出高清視頻碼流中已標(biāo)記時戳的冗余空包。由于冗 余空包在高清視頻碼流TS中是離散且隨機(jī)分布的，因此為方便復(fù)用操作的進(jìn)行，需要根據(jù) 包標(biāo)識號PID字段重新識別出TS碼流中的冗余空包。
[0049] 該數(shù)據(jù)插入模塊22,用于將封包數(shù)據(jù)復(fù)用進(jìn)高清視頻碼流的冗余空包中。復(fù)用的 關(guān)鍵是把封包數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地插入TS碼流中離散隨機(jī)分布的空包的有效載荷域中，使多樣化的 數(shù)據(jù)可借助于TS信道傳輸，不必單獨(dú)預(yù)留出額外帶寬，節(jié)省了頻帶資源，進(jìn)一步提高了頻帶 利用率。
[(K)加]上述復(fù)用系統(tǒng)的工作原理如下：
[0051] 時戳生成子模塊111接收外部連續(xù)輸入的高清視頻碼流TS，檢測高清視頻碼流TS 中的同步字節(jié)，確認(rèn)時鐘同步，之后再根據(jù)高清視頻碼流TS中的包標(biāo)識PID字段識別出冗余 的空包，并獲取空包的系統(tǒng)識別時間，根據(jù)高清視頻碼流的比特傳輸速率，生成空包的時 戳，并將時戳發(fā)送給時戳添加子模塊112;
[0052] 時戳添加子模塊112接收時戳生成子模塊111發(fā)送來的時戳后，將時戳添加到空包 的包頭字段后面，即空包的有效載荷域的首部，得到帶有時戳標(biāo)簽的高清視頻碼流，并將帶 有時戳標(biāo)簽的高清視頻碼流發(fā)送給空包識別模塊21;
[0053] 空包識別模塊21接收時戳添加子模塊112發(fā)送來的帶有時戳標(biāo)簽的高清視頻碼流 后，根據(jù)高清視頻碼流中的包標(biāo)識號PID字段重新識別出高清視頻碼流中帶有時戳標(biāo)簽的 空包，并將帶有時戳標(biāo)簽的空包發(fā)送給數(shù)據(jù)插入模塊22;
[0054] 數(shù)據(jù)更新緩存模塊12接收外部當(dāng)前時刻輸入的包含語音、文件、監(jiān)控測試數(shù)據(jù)W 及其他傳感信息的多樣化的數(shù)據(jù)，并與前一時刻存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若比較結(jié)果相同，貝U 保留前一時刻的數(shù)據(jù)，反之，則刪除前一時刻的數(shù)據(jù)，緩存當(dāng)前時刻的數(shù)據(jù)，得到更新的數(shù) 據(jù)，并將更新的數(shù)據(jù)發(fā)送給協(xié)議封裝模塊13;
[0055] 協(xié)議封裝模塊13接收數(shù)據(jù)更新緩存模塊12發(fā)送來的更新數(shù)據(jù)，計(jì)算數(shù)據(jù)的字節(jié)長 度，并將數(shù)據(jù)分割成若干個大小一致的數(shù)據(jù)塊，再根據(jù)每個數(shù)據(jù)塊的信息，按照封裝協(xié)議的 標(biāo)準(zhǔn)生成相應(yīng)的頭部字段信息，并將頭部字段信息添加在數(shù)據(jù)塊的首部，得到若干個封裝 的數(shù)據(jù)包，最后將運(yùn)些數(shù)據(jù)包發(fā)送給數(shù)據(jù)復(fù)用單元2中的數(shù)據(jù)插入模塊22。
[0056] 數(shù)據(jù)插入模塊22同時接收空包識別模塊21發(fā)送來的帶有時戳標(biāo)簽的空包和協(xié)議 封裝模塊13發(fā)送來的數(shù)據(jù)包，并將數(shù)據(jù)包準(zhǔn)確地插入到帶有時戳標(biāo)簽空包的有效載荷域 中，得到復(fù)用的高清視頻碼流。
[0057]參照圖3,本實(shí)施例提供的一種面向監(jiān)控應(yīng)用的高清視頻碼流與數(shù)據(jù)復(fù)用方法，其 實(shí)現(xiàn)步驟如下：
[0化引步驟1，接收TS碼流生成時戳TE。
[0059] 1.1)接收外部輸入的高清視頻碼流TS;
[0060] 1.2)檢測TS碼流包中的同步字段:對TS碼流中的同步字段每隔188字節(jié)檢測一次， 當(dāng)檢測到同步字段的數(shù)值為十六進(jìn)制的"47"時，表明碼流時鐘已處于同步狀態(tài)，無需再次 檢測同步字節(jié)，反之，表明碼流的時鐘未處于同步狀態(tài)，需要再次檢測同步字節(jié)；
[0061 ] 1.3)檢測TS碼流包中的包標(biāo)識號PID字段:對TS碼流中的包標(biāo)識號PID字段每隔 188字節(jié)檢測一次，當(dāng)檢測到包標(biāo)識號PID的數(shù)值為十六進(jìn)制的"IFFf時，表明檢測到空包， 并緩存該空包，反之，表明檢測到非空包，并過濾該非空包；
[0062] 1.4)將1.3)中檢測到的TS碼流中的任意一個空包作為第一個空包ki，并將第一個 空包ki的檢測時間作為ki的檢測時刻ti;
[0063] 1.5)取任意的一個隨機(jī)數(shù)作為第一個空包ki的時戳Tl;
[0064] 1.6)對第一個空包ki之后依次檢測到的每一個空包均進(jìn)行如下操作：
[0(?日]1.6a)取得當(dāng)前空包kn的檢測時刻tn;
[0066] 1.6b)計(jì)算當(dāng)前空包kn的檢測時刻tn與前一個空包kn-l的檢測時刻tn-l的差值A(chǔ) tn:
[0067] A tn=tn-tn-l；
[006引1.6c)根據(jù)給定的高清視頻碼流TS的比特傳輸速率f，計(jì)算差值時刻A tn內(nèi)傳輸?shù)?高清視頻碼流TS包的個數(shù)Nn:
[0069]
[0070]
[0071]
[0072] 步驟2,根據(jù)時戳Tn獲得時戳標(biāo)記的空包TSE。
[0073] 將1.6d)中的時戳Tn添加到空包的包頭字段后面，即有效載荷域字段的首部，得到 帶有時戳標(biāo)記的空包TSE。
[0074] 步驟3，接收并更新數(shù)據(jù)MI。
[0075] 3.1)接收并存儲外部輸入的數(shù)據(jù)MI，該數(shù)據(jù)MI是由語音、文件、監(jiān)控測試數(shù)據(jù)W及 其他傳感信息組成的多樣化數(shù)據(jù)；
[0076] 3.2)將當(dāng)前時刻存儲的多樣化數(shù)據(jù)MI與前一時刻存儲的多樣化數(shù)據(jù)MI進(jìn)行比較： 若比較結(jié)果相同，則保留前一時刻的數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生數(shù)值為0的更新指示字段U;反之，則刪除 前一時刻的數(shù)據(jù)，緩存當(dāng)前時刻的數(shù)據(jù)，得到更新后的多樣化數(shù)據(jù)KMI，并產(chǎn)生數(shù)值為1的更 新指示字段U。
[0077] 步驟4,對更新后的多樣化數(shù)據(jù)KMI進(jìn)行封包操作，得到若干個標(biāo)準(zhǔn)的多樣化數(shù)據(jù) 包 XMI。
[0078] 參照圖4,本步驟的具體實(shí)現(xiàn)如下：
[0079] 4.1)計(jì)算更新后的多樣化數(shù)據(jù)KMI的字節(jié)長度L
[0080] 4.2)判斷字節(jié)長度L是否小于空包有效載荷域的長度N:若是，則執(zhí)行4.4)，否則， 執(zhí)行4.3);
[0081] 由于TS碼流中任意一個空包均包含4個字節(jié)的包頭字段與184個字節(jié)的載荷域字 段，而封裝數(shù)據(jù)所使用的協(xié)議有10個字節(jié)的協(xié)議頭部字段，因此，本發(fā)明中N的值為載荷域 字段與協(xié)議頭部字段的字節(jié)差值，即N取174;
[0082] 4.3)判斷字節(jié)長度L是否為有效載荷域長度N的整數(shù)倍:若是，則執(zhí)行4.5)，否則， 執(zhí)行4.4);
[0083] 4.4)對于字節(jié)長度L小于有效載荷域長度N的數(shù)據(jù)，在該數(shù)據(jù)末尾填充N-L個冗余 字節(jié)，使得填充冗余字節(jié)后的數(shù)據(jù)的字節(jié)長度L '恰好為N的整數(shù)倍，并產(chǎn)生數(shù)值為1的冗余 標(biāo)識字段R，并執(zhí)行4.5);
[0084] 4.5)將更新后的多樣化數(shù)據(jù)KMI分割成固定長度為N的若干個數(shù)據(jù)塊KMIB，依次為 每個數(shù)據(jù)塊分配一個分片序號A;
[0085] 4.6)根據(jù)數(shù)據(jù)塊KMIB中的數(shù)據(jù)信息，依次產(chǎn)生數(shù)據(jù)類型字段Y、優(yōu)先級指示字段J 和目的地址字段W;其中：數(shù)據(jù)類型字段的取值如下表1所示，優(yōu)先級指示字段的取值如下表 2所示：
[0086] 表1數(shù)據(jù)類型字段取值 r00871
[0088] 表1中00表示不使用該數(shù)據(jù)類型字段;Ol表示在一個數(shù)據(jù)包內(nèi)僅傳送傳感數(shù)據(jù)，如 GPS定位、溫度、濕度、工業(yè)現(xiàn)場監(jiān)控傳感器采集的監(jiān)控測試數(shù)據(jù);10表示在一個數(shù)據(jù)包內(nèi)僅 傳送IP文件;11表示在一個數(shù)據(jù)包內(nèi)可同時傳送傳感數(shù)據(jù)與IP文件。
[0089] 表2優(yōu)先級指示字段取值 「nnnni
[0091] 表2中00表示不使用該優(yōu)先級指示字段;Ol表示在一個數(shù)據(jù)包內(nèi)要優(yōu)先傳送傳感 數(shù)據(jù)，且傳感數(shù)據(jù)傳送的總量占整個數(shù)據(jù)包容量的80%，數(shù)據(jù)包內(nèi)剩余的容量用于傳送其 他類型的數(shù)據(jù)；10表示在一個數(shù)據(jù)包內(nèi)要優(yōu)先傳送IP文件，且IP文件傳送的總量占整個數(shù) 據(jù)包容量的80%，數(shù)據(jù)包內(nèi)剩余的容量用于傳送其他類型的數(shù)據(jù)；11表示在一個數(shù)據(jù)包內(nèi) 可W傳送任意比例的傳感數(shù)據(jù)與IP文件；
[0092] 4.7)用上述3.2)中的更新指示字段U、4.4)中的冗余標(biāo)識字段R、4.5)中的分片序 號A與4.6)中的數(shù)據(jù)類型字段Y、優(yōu)先級指示字段P、目的地址字段D組合成一個協(xié)議頭部字 段ZH;
[0093] 4.8)將協(xié)議頭部字段ZH添加到數(shù)據(jù)塊KMIB的首部，得到標(biāo)準(zhǔn)的多樣化數(shù)據(jù)包XMI。
[0094] 步驟5,將多樣化數(shù)據(jù)包XMI復(fù)用進(jìn)步驟2中帶有時戳標(biāo)記的空包TSE中，得到多樣 化的高清視頻碼流。
[00M]本步驟的具體實(shí)現(xiàn)如下：
[0096] 5.1)檢測步驟帥帶有時戳標(biāo)記的空包TSE內(nèi)的全部數(shù)據(jù)，保留TSE的包頭數(shù)據(jù)，刪 除TSE的有效載荷域的數(shù)據(jù)，得到待復(fù)用的空包KSE;
[0097] 5.2)將多樣化數(shù)據(jù)包XMI添加到待復(fù)用的空包K沈的有效載荷域中，得到已復(fù)用的 數(shù)據(jù)包FSE;
[0098] 5.3)將已復(fù)用的數(shù)據(jù)包FSE插入到高清視頻碼流中，得到多樣化的高清視頻碼流。
[0099] 綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例在不影響音視頻信息正常傳輸?shù)那疤嵯?，通過將包含語 音、文件、監(jiān)控測試數(shù)據(jù)W及其他傳感信息的多樣化的數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包，并將數(shù)據(jù)包復(fù)用 進(jìn)高清視頻碼流的冗余空包中，使多樣化的數(shù)據(jù)可W借助高清視頻碼流的冗余信道傳輸， W便充分利用信道的冗余帶寬，提高頻帶利用率和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br>[0100] W上對本發(fā)明實(shí)施例所提供的面向監(jiān)控應(yīng)用的高清視頻碼流與數(shù)據(jù)復(fù)用系統(tǒng)及 方法進(jìn)行了詳細(xì)地介紹，本發(fā)明中應(yīng)用具體個例對本發(fā)明的原理和實(shí)施方式進(jìn)行細(xì)致地闡 述。W上實(shí)施例的說明僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，只是用于幫助理解本發(fā)明的方法 及核屯、思想，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明 的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上想到的變化或改變之處，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種面向監(jiān)控應(yīng)用的高清視頻碼流與數(shù)據(jù)復(fù)用系統(tǒng)，其特征在于，包括:數(shù)據(jù)封裝單 元(1)和數(shù)據(jù)復(fù)用單元(2); 所述封裝單元(1)包括： 時戳處理模塊（11)，用于為高清視頻碼流中的冗余空包生成時戳，并將生成的時戳添 加到相應(yīng)的空包中； 數(shù)據(jù)更新緩存模塊（12)，用于檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否存在更新，即接收當(dāng)前時刻的數(shù)據(jù)，并與前 一時刻存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若比較結(jié)果相同，則保留前一時刻的數(shù)據(jù)，反之，則刪除前一 時刻的數(shù)據(jù)，緩存當(dāng)前時刻的數(shù)據(jù)； 協(xié)議封裝模塊（13)，用于完成數(shù)據(jù)封包操作，即接收數(shù)據(jù)更新緩存模塊（12)送來的數(shù) 據(jù)，按照封裝協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，為數(shù)據(jù)添加相應(yīng)的頭部字段信息； 所述數(shù)據(jù)復(fù)用單元(2)包括： 空包識別模塊(21)，用于識別出高清視頻碼流中已標(biāo)記時戳的冗余空包，即接收時戳 處理模塊（11)送來的傳輸碼流TS數(shù)據(jù)，依據(jù)空包的包標(biāo)識號PID字段，識別出傳輸碼流TS中 的冗余空包； 數(shù)據(jù)插入模塊(22)，用于完成封包數(shù)據(jù)與高清視頻碼流中冗余空包的復(fù)用，即接收協(xié) 議封裝模塊(13)發(fā)送來的封包數(shù)據(jù)，并將封包數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地插入到空包識別模塊(21)發(fā)送來 的帶有時戳標(biāo)記的冗余空包的有效載荷域中。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，時戳處理模塊(11)包括： 時戳生成子模塊（111)，用于識別輸入的高清視頻碼流中的冗余空包，獲取空包的系統(tǒng) 識別時間，根據(jù)高清視頻碼流的傳輸速率，生成空包的時戳，并將生成的時戳發(fā)送給時戳添 加子模塊(112); 時戳添加子模塊（112)，用于接收時戳生成子模塊（111)發(fā)送來的時戳，并將時戳添加 到空包的包頭字段后面。3. -種面向監(jiān)控應(yīng)用的高清視頻碼流與數(shù)據(jù)復(fù)用方法，其特征在于，包括： 1) 接收外部輸入的高清視頻碼流TS和由語音、文件、監(jiān)控測試數(shù)據(jù)W及其他傳感信息 組成的多樣化數(shù)據(jù)MI; 2) 根據(jù)高清視頻碼流TS包中包標(biāo)識號PID字段識別出該高清視頻碼流中隨機(jī)離散分布 的空包，并生成空包的時戳信息TE; 3) 將時戳信息TE添加到空包的包頭字段后面，得到帶有時戳標(biāo)記的空包TSE; 4) 更新多樣化的數(shù)據(jù)MI，即將當(dāng)前時刻存儲的多樣化數(shù)據(jù)MI與前一時刻存儲的多樣化 數(shù)據(jù)MI進(jìn)行比較:若比較結(jié)果相同，則保留前一時刻的數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生數(shù)值為0的更新指示字 段U;反之，則刪除前一時刻的數(shù)據(jù)，緩存當(dāng)前時刻的數(shù)據(jù)，得到更新后的多樣化數(shù)據(jù)KMI，并 產(chǎn)生數(shù)值為1值為1的更新指示字段U; 5) 對更新后的多樣化數(shù)據(jù)KMI進(jìn)行封包操作，得到若干個標(biāo)準(zhǔn)的多樣化數(shù)據(jù)包XMI: 5a)計(jì)算更新后的多樣化數(shù)據(jù)KMI的字節(jié)長度L 5b)判斷字節(jié)長度L是否小于空包有效載荷域的長度N:若是，則執(zhí)行5d)，否則，執(zhí)行 5c); 5c)判斷L是否為N的整數(shù)倍:若是，則執(zhí)行5e)，否則，執(zhí)行5d); 5d)對于L小于N的數(shù)據(jù)，在該數(shù)據(jù)末尾填充N-L個冗余字節(jié)，使得填充冗余字節(jié)后的數(shù) 據(jù)的字節(jié)長度L'恰好為N的整數(shù)倍，并產(chǎn)生數(shù)值為1的冗余標(biāo)識字段R，并執(zhí)行5e); 5e)將更新后的多樣化數(shù)據(jù)KMI分割成固定長度為N的若干個數(shù)據(jù)塊KMIB，依次為每個 數(shù)據(jù)塊分配一個分片序號A; 5f)根據(jù)數(shù)據(jù)塊KMIB中的數(shù)據(jù)信息，依次產(chǎn)生數(shù)據(jù)類型字段Y、優(yōu)先級指示字段P和目的 地址字段D; 5g)將4)中的更新指示字段U，與冗余標(biāo)識字段R、分片序號A、數(shù)據(jù)類型字段Y、優(yōu)先級指 示字段J及目的地址字段W組合成一個協(xié)議頭部字段ZH; 5h)將協(xié)議頭部字段ZH添加到數(shù)據(jù)塊KMIB的首部，得到標(biāo)準(zhǔn)的多樣化數(shù)據(jù)包XMI; 6)將多樣化數(shù)據(jù)包XMI復(fù)用進(jìn)3)中帶有時戳標(biāo)記的空包TSE中，得到得到多樣化的高清 視頻碼流。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟2)中生成空包的時戳信息TE，按如下 步驟進(jìn)行： 2a)將檢測到高清視頻碼流TS中的任意一個空包作為第一個空包ki，并將第一個空包ki 的檢測時間作為ki的檢測時刻ti; 2b)取任意的一個隨機(jī)數(shù)作為第一個空包ki的時戳Τι; 2c)對第一個空包ki之后依次檢測到的每一個空包均進(jìn)行如下操作： 2cl)取得當(dāng)前空包kn的檢測時刻tn; 2c2)計(jì)算當(dāng)前空包kn的檢測時刻tn與前一個空包kn-1的檢測時刻tn-1的差值Δ tn: A tn 二 tn-tn-1; 2c3)根據(jù)給定的高清視頻碼流TS的比特傳輸速率f，計(jì)算差值時刻Δ tn內(nèi)傳輸?shù)母咔逡?頻碼流TS包的個數(shù)Nn:2c4)計(jì)算當(dāng)前空包kn的時戳Τη:5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟6)中將多樣化數(shù)據(jù)包XMI復(fù)用進(jìn)3)中 帶有時戳標(biāo)記的空包TSE，按如下步驟進(jìn)行： 6a)檢測帶有時戳標(biāo)記的空包TSE內(nèi)的全部數(shù)據(jù)，保留TSE的包頭數(shù)據(jù)，刪除TSE的有效 載荷域的數(shù)據(jù)，得到待復(fù)用的空包KSE; 6b)將多樣化數(shù)據(jù)包XMI添加到待復(fù)用的空包KSE的有效載荷域中，得到已復(fù)用的數(shù)據(jù) 包 FSE; 6c)將已復(fù)用的數(shù)據(jù)包FSE插入到高清視頻碼流中，得到多樣化的高清視頻碼流。
【文檔編號】H04N21/24GK105847873SQ201610322317
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】王勇, 及翠婷, 宮豐奎, 張南
【申請人】西安電子科技大學(xué)