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    基于X86架構的超高清視頻切畫方法及其系統技術方案

    技術編號:24616598 閱讀:25 留言:0更新日期:2020-06-24 02:52
    本發明專利技術涉及一種基于X86架構的超高清視頻切畫方法及其系統,該方法包括定點切畫、人工切畫、智能切畫三種切畫方式中的一種或多種,可根據實際應用場景進行切換,本發明專利技術改變現有普遍的以單一方式對視頻信號切畫的操作和待處理視頻信號普遍為4K的現狀,保證用戶能根據自身需求選擇待處理視頻信號大小、視頻信號切畫方式等,同時進一步確保其信號輸出的實時性。

    The method and system of UHD video cutting and drawing based on x86 architecture

    【技術實現步驟摘要】
    基于X86架構的超高清視頻切畫方法及其系統
    本專利技術涉及視頻切畫技術,具體涉及一種基于X86架構的超高清視頻切畫方法及其系統。
    技術介紹
    目前現存的高分辨率視頻轉低分辨率切畫產品在一定程度上已經占有部分市場份額,但由于相關設備和技術的局限性,主要存在以下問題:1)局限性大:基本沒有超高清高分辨率視頻切畫處理設備,市面上可見的產品幾乎都是4K轉多路高清切畫設備;2)操作方面不便:目前各個公司上市的產品大多使用一臺控制面板,以中斷式方式操控切畫框,即在控制面板操控一個切畫框時,其他切畫框無法被操作,無法實現多個切畫框同時切畫的操作;3)跟蹤不智能:雖然現有的一些設備中提供切畫框跟蹤人物并實時輸出到監視器的功能,但其本質是在人或物上安裝紅外裝置,由設備檢測到紅外裝置并對該處切畫,并不是真正的智能跟蹤。
    技術實現思路
    本專利技術的目的在于為保證相關行業對于高分辨率視頻信號切畫的需要,改變現有普遍的以單一方式對視頻信號切畫的操作和待處理視頻信號普遍為4K的現狀,保證用戶能根據自身需求選擇待處理視頻信號大小、視頻信號切畫方式等,同時進一步確保其信號輸出的實時性,基于X86架構的切畫系統采用一種基于X86架構的超高清視頻切畫方法及其系統來對8K超高清視頻信號進行處理的復合算法克服現有技術的不足。本專利技術的目的是通過以下技術方案來實現的:一種基于X86架構的超高清視頻切畫方法,該方法包括:S1:通過視頻輸入模塊獲取視頻信號,并將視頻信號傳輸至處理器;S2:在處理器中,視頻信號由板卡到GPU之間使用GPUDirectRDMA技術傳輸;S3:切畫操作,其包括:1)定點切畫后臺設置切畫框位置,保持切畫框在屏幕上的位置始終不變,通過監視器對切畫框中的內容做穩定持續輸出;和或,2)人工切畫后臺選擇輸出信號所對應的監視器,確定切畫框屬性,同時在監視器端的各個監視器分別配備一個操作面板,通過所述操作面板對切畫框進行操作,監看屏幕上的切畫框隨之動作,同時對監視器作對應輸出;和或,3)智能切畫由計算機根據輸入的視頻,自動識別需要跟蹤的主體,監看屏幕中切畫框自動框出該主體和背景,并對該監視器作做實時對應輸出。進一步的,智能切畫模式下,CUDA輔助切畫;初始化OpenGL并使用其API創建數據緩沖區,將緩沖區分享給CUDA,讓CUDA映射共享資源獲取設備指針后執行函數,再解除CUDA對共享緩沖區的映射,最后調用OpenGLAPI顯示以實現OpenGL和CUDA交互;利用OpenGL將信號渲染并傳輸到8K監看大屏;最終GPU使用GPUDirectRDMA技術將信號傳輸到板卡,并傳輸至各個監視器。進一步的,所述視頻輸入模塊為一路8K攝像機或四路4K攝像機拍攝的內容,每路經由1組12G-SDI視頻信號線輸入到基于X86架構的算法工作站中進行處理。進一步的,經處理器處理的8K信號或4路4K信號通過HDMI輸出到監看屏幕,同時通過SDI將切畫框中的4K和HD信號輸出到對應監視器中。進一步的,所述智能切畫利用幀間差分法和背景差分法融合運用,用以檢測出視頻中運動,利用目標跟蹤算法對該被檢測的運動主體進行跟蹤。進一步的,所述智能切畫的具體步驟為:當處理器接收到由攝像機傳輸的視頻信號后,先利用幀間差分法,對視頻圖像中連續的兩幀相減得到兩幀圖像亮度差的絕對值,并將其和閾值進行對比;若大于閾值,則可分析出視頻圖像序列的運動特性,確定圖像序列中的人、物運動;若小于閾值,則利用均值建模法對視頻做背景差分,即在在視頻圖像中取連續N幀,計算這N幀圖像像素灰度值的平均值來作為背景圖像的像素灰度值,以此來確定人、物運動情況;當使用幀間差分法和背景差分法結合的方式檢測出視頻畫面中物體運動時利用KCF和相關濾波判別式目標跟蹤方法,在每一個視頻場景中更新使用脊回歸訓練好的目標檢測器,利用周圍區域的循環矩陣采集正負樣本判斷跟蹤到的是目標還是周圍的背景信息后,使用輪轉矩陣對跟蹤目標進行采集,同時使用快速傅里葉變化對算法進行加速計算,實現目標跟蹤。一種基于X86架構的超高清視頻切畫系統,其特征在于,該系統包括視頻輸入模塊、處理器、監視器和監看屏幕,所述視頻輸入模塊用于獲取視頻信號并上傳至處理器,處理器分別與監視器和監看屏幕連接,并基于處理器完成切畫,切畫完成后傳輸至各監視器。進一步的,所述處理器包括板卡、GPU模塊;板卡通過GPUDirectRDMA傳輸方式與GPU模塊連接,用于傳輸視頻信號;GPU模塊接收到視頻信號后通過CUDA對輸入的視頻信號進行切畫處理,并初始化OpenGL模塊,并使用其OpenGLAPI創建數據緩沖區,將緩沖區分享給CUDA,讓CUDA映射共享資源獲取設備指針后執行函數,再解除CUDA對共享緩沖區的映射,最后調用OpenGLAPI顯示以實現OpenGL和CUDA交互;利用OpenGL將信號渲染并傳輸到8K監看大屏;最終GPU使用GPUDirectRDMA技術將信號傳輸到板卡,并傳輸至各個監視器。本專利技術的有益效果是:1).本專利技術創新使用復合人工智能技術,對8K超高清視頻中的人、物等多種主體進行識別,同時對場景中的動態變化識別和跟蹤,并將識別到的內容對對應監視器輸出,能夠更為有效的提高同一場景中針對多個主體切畫的效率。2).本專利技術利用三種模式對8K視頻進行切畫處理,可以針對多種使用場景更好的匹配用戶需求來選擇定點、人工和智能三種切畫模式,切畫處理方法適應性更高。3).相較于現存的4K轉多路高清影像機,該算法提供8K轉多路4K和多路高清的處理操作,使得算法的通用性進一步加強,更高的分辨率跨度范圍也可以在更多領域的應用帶來新的解決方案。附圖說明圖1為本專利技術系統示意圖;圖2為定點切畫系統框架圖;圖3為人工切畫系統框架圖;圖4為智能切畫系統框架圖。具體實施方式下面結合具體實施例進一步詳細描述本專利技術的技術方案,但本專利技術的保護范圍不局限于以下。名詞解釋:1)CUDACUDA是NVIDIA公司為圖形處理單元(GPU)上的通用計算開發的并行計算平臺和編程模型,開發人員可以使用CUDA并利用GPU顯著加快計算應用程序的速度。在GPU加速的應用程序中,工作負載的順序部分運行在CPU上(為單線程性能優化),而計算密集的應用程序部分并行運行在數千個GPU內核上。當使用CUDA時,開發人員可以通過幾個基本關鍵字的形式在流行語言編程中實現并行性。2)OpenGLOpenGL是用于渲染2D、3D矢量圖形的跨語言、跨平臺的應用程序編程接口。它提供硬件接受器,而不是軟件接受器,它意味著它可以訪問圖形卡,并提供質量保證,而不受CPU的限制。該工具通常用于二維和三維向量圖形,并可在今天的每一個普通操作系統上查閱。3)GPUDirectRDMARDMA是一種智能本文檔來自技高網...

    【技術保護點】
    1.一種基于X86架構的超高清視頻切畫方法,其特征在于,該方法包括:/nS1:通過視頻輸入模塊獲取視頻信號,并將視頻信號傳輸至處理器;/nS2:在處理器中,視頻信號由板卡到GPU之間使用GPUDirect RDMA技術傳輸;/nS3:切畫操作,其包括:/n1)定點切畫/n后臺設置切畫框位置,保持切畫框在屏幕上的位置始終不變,通過監視器對切畫框中的內容做穩定持續輸出;/n和或,/n2)人工切畫/n后臺選擇輸出信號所對應的監視器,確定切畫框屬性,同時在監視器端的各個監視器分別配備一個操作面板,通過所述操作面板對切畫框進行操作,監看屏幕上的切畫框隨之動作,同時對監視器作對應輸出;/n和或,/n3)智能切畫/n由計算機根據輸入的視頻,自動識別需要跟蹤的主體,監看屏幕中切畫框自動框出該主體和背景,并對該監視器作做實時對應輸出。/n

    【技術特征摘要】
    1.一種基于X86架構的超高清視頻切畫方法,其特征在于,該方法包括:
    S1:通過視頻輸入模塊獲取視頻信號,并將視頻信號傳輸至處理器;
    S2:在處理器中,視頻信號由板卡到GPU之間使用GPUDirectRDMA技術傳輸;
    S3:切畫操作,其包括:
    1)定點切畫
    后臺設置切畫框位置,保持切畫框在屏幕上的位置始終不變,通過監視器對切畫框中的內容做穩定持續輸出;
    和或,
    2)人工切畫
    后臺選擇輸出信號所對應的監視器,確定切畫框屬性,同時在監視器端的各個監視器分別配備一個操作面板,通過所述操作面板對切畫框進行操作,監看屏幕上的切畫框隨之動作,同時對監視器作對應輸出;
    和或,
    3)智能切畫
    由計算機根據輸入的視頻,自動識別需要跟蹤的主體,監看屏幕中切畫框自動框出該主體和背景,并對該監視器作做實時對應輸出。


    2.根據權利要求1所述的基于X86架構的超高清視頻切畫方法,其特征在于,智能切畫模式下,初始化OpenGL并使用其API創建數據緩沖區,將緩沖區分享給CUDA,讓CUDA映射共享資源獲取設備指針后執行函數,再解除CUDA對共享緩沖區的映射,最后調用OpenGLAPI顯示以實現OpenGL和CUDA交互;利用OpenGL將信號渲染并傳輸到8K監看大屏;最終GPU使用GPUDirectRDMA技術將信號傳輸到板卡,并傳輸至各個監視器。


    3.根據權利要求2所述的基于X86架構的超高清視頻切畫方法,其特征在于,所述視頻輸入模塊為一路8K攝像機或四路4K攝像機拍攝的內容,每路經由1組12G-SDI視頻信號線輸入到基于X86架構的算法工作站中進行處理。


    4.根據權利要求2所述的基于X86架構的超高清視頻切畫方法,其特征在于,經處理器處理的8K信號或4路4K信號通過HDMI輸出到監看屏幕,同時通過SDI將切畫框中的4K和HD信號輸出到對應監視器中。


    5.根據權利要求4所述的基于X86架構的超高清視頻切畫方法,其特征在于,所述智能切畫利用幀間差分法和背景差分法融合運用,用以檢測出視頻中運動,利用目標跟蹤算法對該被...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:郭超宋小民吳成志
    申請(專利權)人:四川新視創偉超高清科技有限公司
    類型:發明
    國別省市:四川;51

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