基于低频新视频的编码及传输方法与系统与流程

1.本发明涉及的编码及传输技术领域，尤其涉及基于低频新视频的编码及传输方法与系统。


背景技术：

2.在基于4g/5g无线网联应用中，需要将监控设备的图像实时传输到管理中心，实现实时监控。由于网络存在干扰、高速移动等因素，难以保持4g/5g网络的持续稳定，为了保证图像的稳定性，可以通过改进设备的天线信号、同时支持多运营商等方式，提升网络质量；与此同时，在保证图像质量的情况下，进一步降低带宽的占用，也是一种有效提升应用效果的方式。
3.本发明提出一种用于医疗等领域的移动场景的低刷新率视频传输系统，可在保持接收端视频查看效果不变的情况下，有效降低图像传输带宽，提升网络的可用性。


技术实现要素：

4.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
5.鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
6.因此，本发明解决的技术问题是：由于网络存在干扰、高速移动等因素，难以保持4g/5g网络的持续稳定，对图像的稳定性造成影响的问题。
7.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：采集原始图像，并将所述原始图像转换成rgb格式；
8.通过低频编码单元对转换成rgb格式的原始图像进行编码压缩，实现低刷图像的刷新识别；
9.利用视频传输单元对编码压缩后的原始图像进行发送和接收，并利用低频解码单元对编码压缩后的原始图像进行解码，并利用高刷视频回显单元还原图像信息。
10.作为本发明所述的基于低频新视频的编码及传输方法的一种优选方案，其中：压缩后的原始图像进行刷新识别的步骤包括，
11.若首张rgb图像进入所述低频编码单元，直接对所述首张rgb图像进行编码压缩并送至下一级的编码单元，同时将该rgb图像的原图作为对比图像存储；
12.当后续rgb图像进入所述低频编码单元，通过图像对比算法将所述后续rgb图像与所述对比图像进行对比；
13.若所述后续rgb图像与所述对比图像的图像相似度达到设定的阈值，则认为后续rgb图像与所述对比图像是相同的图像，并丢弃该后续rgb图像；
14.若所述后续rgb图像与所述对比图像的对比差异值大于所述阈值，则认为该后续rgb图像与所述对比图像不同，将该后续rgb图像编码压缩后送至所述视频传输单元，将所
述后续rgb图像的原图存储为当前对比图像并将所述当前图像替换原对比图像。
15.作为本发明所述的基于低频新视频的编码及传输方法的一种优选方案，其中：利用视频传输单元对编码压缩后的原始图像进行发送和接收的具体步骤包括，
16.所述视频传输单元通过面向连接的tcp协议对编码压缩后的原始图像进行封装；
17.仅当低频编码单元有编码压缩后的原始图像时，视频传输单元才进行传输；
18.当低频编码单元没有编码压缩后的原始图像时，仅基于设定的时间发送保活数据。
19.作为本发明所述的基于低频新视频的编码及传输方法的一种优选方案，其中：利用低频解码单元对编码压缩后的原始图像进行解码的具体步骤包括，
20.视频传输单元接收到压缩后的原始图像，由低刷视频解码单元对编码压缩后的原始图像进行解码；
21.当视频传输单元接收到压缩后的原始图像，通过利用单一图像的解压算法对压缩后的原始图像进行解码，并保存为当前图像；
22.高刷视频回显单元将当前图像还原为高刷新率的视频信息。
23.作为本发明所述的基于低频新视频的编码及传输方法的一种优选方案，其中：所述图像对比算法的计算包括，
24.将所述被压缩后的原始图像转换成rgb图像(r，g，b)，其中，r表示图像r通道，g表示图像g通道，b表示图像b通道；
25.将rgb图像转换为灰度图，并计算灰度图的像素点，并对所述灰度图进行归一化处理；
26.基于所述灰度图的像素点，创建大小为256的直方图数组h
array
，并计算灰度图直方图分布，进而根据直方图数据，计算巴氏系数。
27.作为本发明所述的基于低频新视频的编码及传输方法的一种优选方案，其中：所述灰度图的像素点img
gray
的计算包括，
28.img
gray
＝{rn}*0.299+{gn}*0.587+{bn}*0.114
29.其中，rn表示rgb图像r通道的第n个点的颜色值，gn表示rgb图像r通道的第n个点的颜色值，bn表示rgb图像r通道的第n个点的颜色值。
30.作为本发明所述的基于低频新视频的编码及传输方法的一种优选方案，其中：对所述灰度图进行归一化处理的计算包括，
[0031][0032]
其中，img
std
表示归一化后的灰度图像，img
gray
表示归一化前的灰度图像，max({img
gray
})表示图像中灰度值的最大值。
[0033]
作为本发明所述的基于低频新视频的编码及传输方法的一种优选方案，其中：所述灰度图直方图分布的计算包括，
[0034]
对灰度图的每个像素点，灰度值为v，则
[0035][0036]
作为本发明所述的基于低频新视频的编码及传输方法的一种优选方案，其中：所
述巴氏系数ρ(p,p
′
)的计算包括，
[0037][0038]
其中，p表示对比图像直方图像数据，p
′
表示后续rgb图像直方图像数据，p(i)表示灰度对比图像在i点的颜色出现的概率，p
′
(i)表示灰度后续rgb图像在i点的颜色出现的概率；
[0039][0040]
当ρ(p,p
′
)＝1时，表示图像完全相同。
[0041]
本发明提供的另一种技术方案；一种基于低频新视频的编码及传输系统，包括：
[0042]
视频采集单元，用于采集原始图像，并将所述原始图像转换成rgb格式；
[0043]
低刷视频编码单元，用于对转换成rgb格式的原始图像进行编码压缩，实现低刷图像的刷新识别；
[0044]
视频传输单元，用于对编码压缩后的原始图像进行发送和接收；
[0045]
低刷视频解码单元，用于对编码压缩后的原始图像进行解码；
[0046]
高刷视频回显单元，用于还原完成解码的原始压缩后的图像信息，以供高刷新的显示器进行显示。
[0047]
本发明的有益效果：本发明提出一种用于医疗等领域的移动场景的低刷新率视频传输系统，可在保持接收端视频查看效果不变的情况下，有效降低图像传输带宽，提升网络的可用性。
附图说明
[0048]
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0049]
图1为本发明一个实施例提供的基于低频新视频的编码及传输方法与系统的基本流程示意图。
具体实施方式
[0050]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
[0051]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0052]
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0053]
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0054]
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0055]
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0056]
实施例1
[0057]
参照图1，为本发明的一个实施例，提供了基于低频新视频的编码及传输方法与系统，包括：
[0058]
一种基于低频新视频的编码及传输方法，包括：
[0059]
s1：采集原始图像，并将原始图像转换成rgb格式。需要说明的是：
[0060]
视频采集单元完成原始图像的采集，采集系统可采用ahd视频接口、基于以太接口的数字视频接口、基于vga或hdmi的视频输入接口等采集来至于病人监护仪的视频数据；采集的视频数据被统一转换为rgb格式。
[0061]
s2：通过低频编码单元对转换成rgb格式的原始图像进行编码压缩，实现低刷图像的刷新识别，需要说明的是：
[0062]
压缩后的原始图像进行刷新识别的步骤包括，
[0063]
若首张rgb图像进入低频编码单元，直接对首张rgb图像进行编码压缩并送至下一级的编码单元，同时将该rgb图像的原图作为对比图像存储；
[0064]
当后续rgb图像进入低频编码单元，通过图像对比算法将后续rgb图像与对比图像进行对比；
[0065]
若后续rgb图像与对比图像的图像相似度达到设定的阈值，则认为后续rgb图像与对比图像是相同的图像，并丢弃该后续rgb图像；
[0066]
若后续rgb图像与对比图像的对比差异值大于阈值，则认为该后续rgb图像与对比图像不同，将该后续rgb图像编码压缩后送至视频传输单元，将后续rgb图像的原图存储为当前对比图像并将当前图像替换原对比图像。
[0067]
图像对比算法的计算包括，
[0068]
将被压缩后的原始图像转换成rgb图像(r，g，b)，其中，r表示图像r通道，g表示图像g通道，b表示图像b通道，r、g、b的范围为0～255的整数；
[0069]
将rgb图像转换为灰度图，并计算灰度图的像素点，并对灰度图进行归一化处理；
[0070]
基于灰度图的像素点，创建大小为256的直方图数组h
array
，并计算灰度图直方图分布，进而根据直方图数据，计算巴氏系数。
[0071]
灰度图的像素点img
gray
的计算包括，
[0072]
img
gray
＝{rn}*0.299+{gn}*0.587+{bn}*0.114
[0073]
其中，rn表示rgb图像r通道的第n个点的颜色值(0～255)，gn表示rgb图像r通道的第n个点的颜色值(0～255)，bn表示rgb图像r通道的第n个点的颜色值(0～255)，转换后的灰度点值范围为0～255的整数；
[0074]
对灰度图进行归一化处理的计算包括，
[0075][0076]
其中，img
std
表示归一化后的灰度图像，img
gray
表示归一化前的灰度图像，max({img
gray
})表示图像中灰度值的最大值。
[0077]
经过归一化处理后，灰度图像中每个像素点的值范围由0至255的整数变为0到1之间的浮点数；归一化处理后，灰度图中每个像素点的值为浮点0～1.0之间值；
[0078]
灰度图直方图分布的计算包括，
[0079]
对灰度图的每个像素点，灰度值为v，则
[0080][0081]
其中，v为像素点灰度值整数，范围0～1.0。
[0082]
巴氏系数ρ(p,p
′
)的计算包括，
[0083][0084]
其中，p表示对比图像直方图像数据，p
′
表示后续rgb图像直方图像数据，p(i)表示灰度对比图像在i点的颜色出现的概率，p
′
(i)表示灰度后续rgb图像在i点的颜色出现的概率；
[0085][0086]
ρ(p,p
′
)值的范围为0≤ρ(p,p
′
)≤1,当ρ(p,p
′
)＝1时，表示图像完全相同。
[0087]
根据图像输入单元的特性、清晰度等值，设定低刷视频编码单元的阈值；根据实际测试，阈值设定大于99％；
[0088]
图像编码压缩算法选择jpeg等压缩算法。
[0089]
s3：利用视频传输单元对编码压缩后的原始图像进行发送和接收，并利用低频解码单元对编码压缩后的原始图像进行解码，并利用高刷视频回显单元还原图像信息。需要说明的是：
[0090]
利用视频传输单元对编码压缩后的原始图像进行发送和接收的具体步骤包括，
[0091]
视频传输单元通过面向连接的tcp协议对编码压缩后的原始图像进行封装；
[0092]
仅当低频编码单元有编码压缩后的原始图像时，视频传输单元才进行传输；
[0093]
当低频编码单元没有编码压缩后的原始图像时，仅基于设定的时间发送保活数据，保活时间设定为比低刷图像变化的最小频率略高，如低刷图像每5秒变化1次，则保活超时可设置为大约6秒左右。
[0094]
利用低频解码单元对编码压缩后的原始图像进行解码的具体步骤包括，
[0095]
视频传输单元接收到压缩后的原始图像，由低刷视频解码单元对编码压缩后的原始图像进行解码；
[0096]
当视频传输单元接收到压缩后的原始图像，通过利用单一图像的解压算法对压缩后的原始图像进行解码，并保存为当前图像；
[0097]
高刷视频回显单元将当前图像还原为高刷新率的视频信息。
[0098]
高刷输出生成mjpeg视频流信息，每秒生成与设定刷新率相同数量的mjpeg帧；
[0099]
如解码后的图像未发生变化时，生成的图像始终为当前图像；
[0100]
如解码后的图片发生变化时，立即切换为新图像。
[0101]
一种基于低频新视频的编码及传输系统，包括：
[0102]
视频采集单元，用于采集原始图像，并将原始图像转换成rgb格式；
[0103]
低刷视频编码单元，用于对转换成rgb格式的原始图像进行编码压缩，实现低刷图像的刷新识别；
[0104]
视频传输单元，用于对编码压缩后的原始图像进行发送和接收；
[0105]
低刷视频解码单元，用于对编码压缩后的原始图像进行解码；
[0106]
高刷视频回显单元，用于还原完成解码的原始压缩后的图像信息，以供高刷新的显示器进行显示。
[0107]
本发明提出一种用于医疗等领域的移动场景的低刷新率视频传输系统，可在保持接收端视频查看效果不变的情况下，有效降低图像传输带宽，提升网络的可用性。
[0108]
实施例2
[0109]
本实施例为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是，提供了基于低频新视频的编码及传输方法与系统的验证测试，为对本方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例采用传统技术方案与本发明方法进行对比测试，以科学论证的手段对比试验结果，以验证本方法所具有的真实效果。
[0110]
传统的技术方案由于网络存在干扰、高速移动等因素，难以保持4g/5g网络的持续稳定，严重影响图像的稳定性；而本发明提出一种用于医疗等领域的移动场景的低刷新率视频传输系统，可在保持接收端视频查看效果不变的情况下，有效降低图像传输带宽，提升网络的可用性。
[0111]
根据图像输入单元的特性、清晰度等值，设定低刷视频编码单元的阈值；根据实际测试，阈值设定大于99％。
[0112]
本发明将一组rgb图像进入低频编码单元通过图像对比算法将后续rgb图像与对比图像进行对比，判断该后续rgb图像与对比图像是否完全相同。
[0113]
根据实际测试，后续rgb图像与对比图像的图像相似度达到99％，则认为后续rgb图像与对比图像是相同的图像，并丢弃该后续rgb图像；
[0114]
表1：后续rgb图像与对比图像的对比情况。
[0115][0116]
后续rgb图像与对比图像的图像相似度达到99％，则认为后续rgb图像与对比图像是相同的图像，需要丢弃该后续rgb图像，表1中，后续图像编号2、5的图像其与对比图像相似度均高于99％，故可认为后续图像编号2、5的图像与对比图像是相同的图像，需要被丢弃。
[0117]
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限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.基于低频新视频的编码及传输方法，其特征在于，包括：采集原始图像，并将所述原始图像转换成rgb格式；通过低频编码单元对转换成rgb格式的原始图像进行编码压缩，实现低刷图像的刷新识别；利用视频传输单元对编码压缩后的原始图像进行发送和接收，通过低频解码单元对编码压缩后的原始图像进行解码，并利用高刷视频回显单元还原图像信息。2.如权利要求1所述的基于低频新视频的编码及传输方法，其特征在于：压缩后的原始图像进行刷新识别的步骤包括，若首张rgb图像进入所述低频编码单元，直接对所述首张rgb图像进行编码压缩并送至下一级的编码单元，同时将该rgb图像的原图作为对比图像存储；当后续rgb图像进入所述低频编码单元，通过图像对比算法将所述后续rgb图像与所述对比图像进行对比；若所述后续rgb图像与所述对比图像的图像相似度达到设定的阈值，则认为后续rgb图像与所述对比图像是相同的图像，并丢弃该后续rgb图像；若所述后续rgb图像与所述对比图像的对比差异值大于所述阈值，则认为该后续rgb图像与所述对比图像不同，将该后续rgb图像编码压缩后送至所述视频传输单元，将所述后续rgb图像的原图存储为当前对比图像并将所述当前图像替换原对比图像。3.如权利要求2所述的基于低频新视频的编码及传输方法，其特征在于：利用视频传输单元对编码压缩后的原始图像进行发送和接收的具体步骤包括，所述视频传输单元通过面向连接的tcp协议对编码压缩后的原始图像进行封装；仅当低频编码单元有编码压缩后的原始图像时，视频传输单元才进行传输；当低频编码单元没有编码压缩后的原始图像时，仅基于设定的时间发送保活数据。4.如权利要求3所述的基于低频新视频的编码及传输方法，其特征在于：利用低频解码单元对编码压缩后的原始图像进行解码的具体步骤包括，视频传输单元接收到压缩后的原始图像，由低刷视频解码单元对编码压缩后的原始图像进行解码；当视频传输单元接收到压缩后的原始图像，通过利用单一图像的解压算法对压缩后的原始图像进行解码，并保存为当前图像；高刷视频回显单元将当前图像还原为高刷新率的视频信息。5.如权利要求1～4任一所述的基于低频新视频的编码及传输方法，其特征在于：所述图像对比算法的计算包括，将所述被压缩后的原始图像转换成rgb图像(r，g，b)，其中，r表示图像r通道，g表示图像g通道，b表示图像b通道；将rgb图像转换为灰度图，并计算灰度图的像素点，并对所述灰度图进行归一化处理；基于所述灰度图的像素点，创建大小为256的直方图数组h
array
，并计算灰度图直方图分布，进而根据直方图数据，计算巴氏系数。6.如权利要求5所述的基于低频新视频的编码及传输方法，其特征在于：所述灰度图的像素点img
gray
的计算包括，img
gray
＝{r
n
}*0.299+{g
n
}*0.587+{b
n
}*0.114
其中，r
n
表示rgb图像r通道的第n个点的颜色值，g
n
表示rgb图像r通道的第n个点的颜色值，b
n
表示rgb图像r通道的第n个点的颜色值。7.如权利要求6所述的基于低频新视频的编码及传输方法，其特征在于：对所述灰度图进行归一化处理的计算包括，其中，img
std
表示归一化后的灰度图像，img
gray
表示归一化前的灰度图像，max({img
gray
})表示图像中灰度值的最大值。8.如权利要求7所述的基于低频新视频的编码及传输方法，其特征在于：所述灰度图直方图分布的计算包括，对灰度图的每个像素点，灰度值为v，则9.如权利要求8所述的基于低频新视频的编码及传输方法，其特征在于：所述巴氏系数ρ(p,p
′
)的计算包括，其中，p表示对比图像直方图像数据，p
′
表示后续rgb图像直方图像数据，p(i)表示灰度对比图像在i点的颜色出现的概率，p
′
(i)表示灰度后续rgb图像在i点的颜色出现的概率；当ρ(p,p
′
)＝1时，表示图像完全相同。10.一种基于低频新视频的编码及传输系统，其特征在于，包括：视频采集单元，用于采集原始图像，并将所述原始图像转换成rgb格式；低刷视频编码单元，用于对转换成rgb格式的原始图像进行编码压缩，实现低刷图像的刷新识别；视频传输单元，用于对编码压缩后的原始图像进行发送和接收；低刷视频解码单元，用于对编码压缩后的原始图像进行解码；高刷视频回显单元，用于还原完成解码的原始压缩后的图像信息，以供高刷新的显示器进行显示。

技术总结
本发明公开了基于低频新视频的编码及传输方法与系统，包括：采集原始图像，并将原始图像转换成RGB格式；通过低频编码单元对转换成RGB格式的原始图像进行编码压缩，实现低刷图像的刷新识别；利用视频传输单元对编码压缩后的原始图像进行发送和接收，并利用低频解码单元对编码压缩后的原始图像进行解码，并利用高刷视频回显单元还原图像信息。本发明提出一种用于医疗等领域的移动场景的低刷新率视频传输系统，可在保持接收端视频查看效果不变的情况下，有效降低图像传输带宽，提升网络的可用性。性。性。


技术研发人员：杨志花 吴振田 尹震超 罗崇立 李森林 钟震宇 钱鑫 刘炜伦 韦荣桃
受保护的技术使用者：广东电力通信科技有限公司
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/8/4