一種用于城軌列車的視頻點播方法和系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及通信領域，具體涉及一種用于城軌列車的視頻點播方法和系統。
【背景技術】
[0002] 隨著城軌列車的發展，建成城市軌道交通列車安全保障體系將是必不可少的一個 環節，但在安全檢測傳感網的建設中，必然會存在帶寬不足、帶寬利用率不高等問題。視頻 信息承載著乘客異動，列車安防等信息，而且由于受格式、分辨率，幀率等因素的影響，會占 用大量帶寬。目前廣泛應用于城軌列車上的乘客信息系統（Pis)與CCTV系統使用獨立的傳 輸信道，在設計上普遍基于硬件，通過硬件進行系統功能的劃分，如車載編碼服務器，車載 CCTV服務器等，邏輯流程和信道，協議配置參數均固化于硬件內部，不能與列車安全檢測網 進行良好的交互，不利于使用列車上分布的硬件資源，造成性能的浪費。本文提出了將城軌 列車視頻數據實時高效壓縮并傳輸的算法，并在此算法的基礎上形成了一套為多種平臺提 供原始數據的軟件系統。
[0003]目前有人提出基于RTSP/RTP的視頻點播服務器，但沒有使用高效的數據壓縮方 法以及給出具體算法實現。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是克服現有技術中的不足之處，提供一種用于城軌列車的視頻點播 方法和系統，通過實現基于H264視頻壓縮使用RTSP協議進行傳輸的軌道交通車地視頻傳 輸系統，并結合乘客異動信息檢測，解決了視頻流傳輸帶寬不夠的問題。本文實現的軌道交 通車地視頻傳輸系統的傳輸效率、構建成本明顯優于傳統軌道交通列車視頻監控系統。
[0005] 本發明實施例提供一種用于城軌列車的視頻點播方法，包括：
[0006] 將視頻傳感器數據存儲在視頻信息池，并生成視頻信息的預覽，所述視頻信息池 為Redis數據庫；
[0007] 通過H. 264圖像壓縮標準對視頻信息進行壓縮；
[0008] 使用實時流傳輸協議RTSP對壓縮后的視頻流進行傳輸。
[0009] 本發明實施例還提供一種用于城軌列車的視頻點播系統，包括：
[0010] 存儲單元，用于將視頻傳感器數據存儲在視頻信息池，并生成視頻信息的預覽，所 述視頻信息池為Redis數據庫；
[0011] 壓縮單元，用于通過H. 264圖像壓縮標準對視頻信息進行壓縮；
[0012] 傳輸單元，用于使用實時流傳輸協議RTSP對壓縮后的視頻流進行傳輸。
【附圖說明】
[0013] 為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領 域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附 圖。
[0014] 圖1是城軌列車視頻傳輸網示意圖；
[0015] 圖2是城軌列車視頻傳輸策略圖；
[0016] 圖3是本發明實施例一的方法流程圖；
[0017] 圖4是本發明實施例二的系統組成圖。
【具體實施方式】
[0018] 為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例 中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員 在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0019] 實施例一
[0020] 在介紹具體實施流程之前，需要先介紹本實施例的組網環境。
[0021] 城軌列車視頻傳輸網如圖1所示。根據城軌列車車廂的對稱結構，給出了車的物 理結構。其中攝像頭通過車載網絡中的通用串行總線連接到前端圖像處理機，前端圖像處 理機通過車載網絡的以太網與診斷服務主機相連。診斷服務主機是車載服務器的集合，是 為列車安全信息監測處理服務的服務器集群，包括了乘客異動等服務器。它通過列車安全 檢測網連接車輛車載無線通信主機與實時信道單元，實時信道單元通過WiMAX實時將數據 發送至地面，從而實現列車視頻等數據的在途傳輸。
[0022] 從物理架構可以看出，假設攝像頭采用分布式結構進行管理和傳輸，每個攝像頭 采集的圖像的長寬分別為&，Wp原始采集到的位圖數據所占用帶寬為2>< 11l'S其中n 1-1 ? 表示監控攝像頭數量。當n=6,攝像頭采集分辨率為D1 (704*576)時，使用帶寬為58. 39M，而目前車載網使用百兆速度的以太網，如果不使用前段圖像處理機進行處理會導致視頻信 息占用帶寬太高不能保證列車網的性能冗余，甚至會導致packet排隊時間過長而導致的 包丟失。設計車地視頻傳輸使用帶寬不能高于2M，所以需要使用視頻信息預覽的方式解決 帶寬不足的問題。
[0023] 本發明實施例中，視頻信息預覽使用集中的方式進行視頻采集。如圖2所示，將視 頻傳感器數據存儲在視頻信息池，并同時生成視頻信息的預覽，該預覽視頻數據流經過視 頻信息壓縮可以通過車地無線網絡實時傳輸至地面監視器，解碼后進行播放，實現人工的 視頻監測。視頻信息池為乘客異動信息檢測與視頻回放提供支持，同時將數據提供給視頻 服務器創建視頻點播服務。運維人員從視頻預覽或乘客異動信息檢測系統中獲取異常時， 可以根據需要對某一個監視器點播，獲得更清晰的圖像以及進一步的信息以指導運維決 策。
[0024] 圖3是本發明實施例的實施流程圖，該流程包括：
[0025] S101.將視頻傳感器數據存儲在視頻信息池，并生成視頻信息的預覽，所述視頻信 息池為Redis數據庫；
[0026] 為了保證在前端圖像處理機能夠提供原始數據給診斷服務主機進行乘客異動信 息檢測，視頻點播服務與視頻數據的備份可以同時進行，則需要在車載服務器中建立視頻 信息池。備份的數據將同時提供給乘客異動檢測服務，視頻信息預覽處理服務與視頻數據 壓縮服務使用。視頻信息池是一種支持高速讀取且能夠存儲大容量數據的數據庫，能夠支 持隊列存儲的數據結構，處理并發執行請求，數據能夠持久化。
[0027] 本系統使用目前性能較高的Redis數據庫實現了視頻信息池，使用List數據類型 作為視頻池中的元素。Redis數據庫中的List數據類型是一種按照插入順序排序的雙向鏈 表，鏈表中存儲了視頻信息。
[0028] 假設要實現對K路攝像頭進行數據采集，視頻信息池需要建立處理隊列 (Processing queue)、存儲隊列（Storage queue)和實時數據隊列（Real-time data queue)。處理隊列在數據進行分級處理時進行緩存，保障了視頻數據的有序傳輸，異常出現 時數據也不會丟失。處理隊列存儲了原始的位圖數據。存儲隊列用來對視頻位圖數據進行 持久化，存儲隊列的名稱包含車號、車廂號、時間、攝像頭編號信息。每個存儲隊列能夠存儲 的元素個數限制為n，當數據量大于n時，新建一個存儲隊列。實時數據隊列存儲了壓縮后 的視頻，為視頻點播服務提供數據。
[0029] 此外，考慮到列車乘客異動以及安防危險出現偶發性，如果對數據進行全時處理 以及傳輸將增加車載設備的負載。使用視頻信息預處理可以減少車載設備以及網絡負載， 視頻信息預處理包括車載網絡預覽以及之后的視頻信息壓縮。
[0030] 視頻信息預覽算法如下：
[0031] Stepl:根據乘客異動信息檢測，得出異常可能高的i路攝像頭的編號，如果 剩余的「vn*「vn_i塊設置為上一次切換后未顯示過的攝像頭進行顯示； ，
[0032] Step2:根據乘客異動信息檢測從視頻信息池中取出乘客異動信息異常可能性高 的i路視頻信息隊列；
[0033] St印3:將i路攝像頭數據通過改變位圖大小將長寬壓縮胃^乂] 其 中W和H表示位圖的長和寬；
[0034] St印4:將視頻數據組合為位圖矩陣；
[0035] Step5:每間隔n (ms)轉到第（1)步進行一次切換。
[0036] 該算法將多路攝像頭的數據進行輪詢處理，以達到優化傳輸速率的作用。
[0037] S102.通過H. 264圖像壓縮標準對視頻信息進行壓縮；
[0038] 系統的結構設計支持視頻信息壓縮。因列車運行時振動較大，無法很容易地針對 攝像頭進行背景提取，本系統使用的是目前最新的圖像壓縮標準H. 264/AVC (高級視頻編 碼)，它是一種面向塊的基于運動補償的編解碼器標準。在城軌列車上，監控攝像頭一般按 照固定位置進行安裝，這種基于運動補償的壓縮編碼標準對于這種應用環境可以保證較高 的壓縮比以及視頻質量。
[0039] 通過使用位圖分辨率的截取，再通過H. 264/AVC編碼層（Video Coding Layer)進 行數據的壓縮，視頻的連續幀數據被壓縮為網絡提取層（Net Abstraction Layer)中的傳 輸單兀NALU后進行傳輸。
[0040] 實際工程中使用X264編碼器進行編碼。其中參數初始化中需要設定x264_param， 它是一個關鍵的參數，包括長寬，壓縮方式，幀率，硬件配置等數據，根據這些信息可以生成 序列參數集Sequence Parameter Set和圖像參數集Picture Parameter Set，這些信息將 被組合起來傳遞給解碼器。隨后通過x264_param_t中的長