专利名称：用于铁路应急指挥的可控实时图像分发转发系统的制作方法
技术领域：
本发明属于铁路应急指挥技术领域，尤其涉及一种用于铁路应急指挥的可控实时图像分发转发系统。
背景技术：
在铁路系统应急指挥中，当紧急情况发生时，管理部门可以通过事发当地的网络摄像头查看现场。网络摄像头采集到图像数据后，通过分发转发系统将实时图像发送给处于不同地域网络的显示单元。现阶段我国铁路系统网络各业务部门的内网互联主要以高速网络为主，而下级现场由于其分布多而广的特点，大部分以低速网络为主，因此各显示单元所在网络的带宽不同。另外，铁路系统的各业务部门对应急指挥中的实时图像需求也不相同，可归类为分辨率优先需求和动作优先需求两种，因此各显示单元对图像的需求不一定相同。现有分发转发系统的实时图像数据是从图像源得到的视频流数据，当多个部门查看高清视频或图像时，视频流数据会占用大量网络带宽，因此，处于低速网络的显示单元就容易出现数据拥塞，从而导致视频不连贯。已有分发转发系统主要采用降低图像分辨率的方式来降低整个网络的数据流量，这种方式虽然保证了低速网络显示单元的视频连贯性， 但同时也降低了高速网络在内的整个网络的视频服务质量，使高速网络资源没有得到充分利用。
发明内容
针对上述背景技术中描述的现有分发转发系统不能根据网络工作状态合理发送数据而导致的高速网络未充分利用、低速网络数据不畅通的不足，本发明提出了一种用于铁路应急指挥的可控实时图像分发转发系统。本发明的技术方案是，用于铁路应急指挥的可控实时图像分发转发系统，其特征是所述系统包括上级管理层、下级管理层和现场；所述上级管理层包括上级分发转发服务器单元、上级显示单元、上级交换机；所述下级管理层包括下级分发转发服务器单元、下级显示单元、下级交换机；所述现场包括现场图像源单元、现场显示单元；所述上级交换机与所述上级分发转发服务器单元、上级显示单元连接；所述下级交换机与所述下级分发转发服务器单元、下级显示单元连接；所述上级交换机与所述下级交换机连接；所述下级交换机分别与现场图像源单元、现场显示单元连接；所述分发转发服务器单元中数据的传输策略包括视频的分辨率优先和动作优先。所述分辨率优先的传输策略为在视频分辨率不变的基础上调整视频传输帧频， 从而降低网络流量。所述视频传输帧频的调整方法为以摄像头的采集帧频为基频，在图像序列传输过程中采用等帧数跳帧发送的办法，将图像序列的帧频降低，得到指定低帧频图像序列。所述动作优先的传输策略为在视频帧频不变的基础上调整视频单帧图像分辨率，从而降低网络流量。所述单帧图像分辨率的调整方法为将摄像头采集到的原始高清单帧图像的长度和宽度作整数倍等比例缩减，得到指定低分辨率图像。本发明使得铁路网络中的显示单元用户能够根据所处网络环境，自主选择实时图像的传输方法，合理利用了有限带宽资源，提高了整个网络的图像服务质量。
图1是本发明的3节点简单系统网络图。
具体实施例方式下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。本发明的技术方案是分发转发服务器单元根据显示单元选择的图像数据的传输参数和传输策略，将由图像序列组成的视频数据传输给显示单元。分发转发服务器单元可调控的传输策略为视频的分辨率优先和动作优先。1.分辨率优先在视频分辨率不变的基础上调整视频传输帧频，从而降低网络流量，调整方法为以摄像头的采集帧频为基频，在图像序列传输过程中采用等帧数跳帧发送的办法，将图像序列的帧频降低。若将单位时间内的图像序列使用正自然数编号，则当从该序列的第一帧开始以2帧为间隔跳帧发送时，新图像序列编号为1、4、7、10···，则在单位时间内该图像序列的帧频被降低了。2.动作优先在视频帧频不变的基础上调整视频单帧图像分辨率，从而降低网络流量，调整方法为将摄像头采集到的原始高清单帧图像的长度和宽度作整数倍等比例缩减，得到指定低分辨率图像。如图1所示，系统以分发转发服务器单元为节点，组成实时图像分发转发网络，粗实线为高速网，细实线为低速网。其中1.分发转发服务器单元一IOX 可接入一个或多个图像源单元、一个或多个显示单元，并将指定的一个或多个信息源单元提供的数据分发转发给指定的一个或多个显示单元。图1中所示的是由两个下级管理层分发转发服务器单元102、103与一个上级管理层分发转发服务器单元101组成的简单3节点分发转发网络。上级管理层分发转发服务器单元101接入的信息源是其隶属的下级管理层分发转发服务器单元102、103，通过对应的下级管理层交换机1002、1003连接；接入的显示单元是部署在上级管理层的一个或多个显示单元，如125。下级管理层分发转发服务器单元102、103接入的信息源是部署在现场的一个或多个图像源单元，如图像源单元111、图像源单元112 ；接入的显示单元是部署在下级管理层和现场的一个或多个显示单元，如显示单元122、显示单元124。并和其隶属的上级管理层分发转发服务器单元101连接。2.图像源单元一11X
用于连接到其隶属的分发转发服务器单元，将本地的图像数据发送至分发转发服务器单元。3.显示单元一12X:用于连接到其隶属的分发转发服务器单元，从分发转发服务器单元得到一个或多个图像源的数据，并显示给用户。显示单元连接到交换机后，获取图像表单显示给用户，用户从表单中选择要查看的图像数据。用户可根据网络状况及个人需求，选择适当的图像传输策略，并可随时向分发转发服务器单元提出修改图像传输参数和传输策略的请求。4.交换机一100X:用于连接指定的一个分发转发服务器单元，并和图像源单元、显示单元、其他分发转发服务器单元对应的交换机连接。交换机包括下级管理层的交换机1002、1003和上级管理层的交换机1001 ；交换机 1002、1003、1001用于下级管理层分发转发服务器单元102、103和上级管理层分发转发服务器单元101之间的数据交换。下面结合一种实际情况对该系统的传输方法进行说明。设图1中的显示单元121、1M处于低速网络，带宽窄，显示单元122、125处于高速网络，带宽大；显示单元124、125为分辨率优先，显示单元121、122为动作优先，则显示单元 121可对分发转发服务器提出低分辨率、高帧频的传输策略要求，同理，显示单元122、124、 125可分别对分发转发服务器提出高分辨率、高帧频、高分辨率、低帧频和高分辨率、高帧频的传输策略要求，如图4所示。另外，根据实际网络拥塞情况，用户可自主选择缓冲或非缓冲方式已达到最好的图像视觉效果，如表1所示。
权利要求
1.用于铁路应急指挥的可控实时图像分发转发系统，其特征是所述系统包括上级管理层、下级管理层和现场；所述上级管理层包括上级分发转发服务器单元、上级显示单元、上级交换机；所述下级管理层包括下级分发转发服务器单元、下级显示单元、下级交换机；所述现场包括现场图像源单元、现场显示单元；所述上级交换机与所述上级分发转发服务器单元、上级显示单元连接；所述下级交换机与所述下级分发转发服务器单元、下级显示单元连接；所述上级交换机与所述下级交换机连接；所述下级交换机分别与现场图像源单元、现场显示单元连接；所述分发转发服务器单元中数据的传输策略包括视频的分辨率优先和动作优先。
2.根据权利要求1所述用于铁路应急指挥的可控实时图像分发转发系统，其特征是所述分辨率优先的传输策略为在视频分辨率不变的基础上调整视频传输帧频，从而降低网络流量。
3.根据权利要求1所述用于铁路应急指挥的可控实时图像分发转发系统，其特征是所述视频传输帧频的调整方法为以摄像头的采集帧频为基频，在图像序列传输过程中采用等帧数跳帧发送的办法，将图像序列的帧频降低，得到指定低帧频图像序列。
4.根据权利要求1所述用于铁路应急指挥的可控实时图像分发转发系统，其特征是所述动作优先的传输策略为在视频帧频不变的基础上调整视频单帧图像分辨率，从而降低网络流量。
5.根据权利要求1所述用于铁路应急指挥的可控实时图像分发转发系统，其特征是所述单帧图像分辨率的调整方法为将摄像头采集到的原始高清单帧图像的长度和宽度作整数倍等比例缩减，得到指定低分辨率图像。
全文摘要
本发明公开了铁路应急指挥技术领域中的一种用于铁路应急指挥的可控实时图像分发转发系统。该系统包括分发转发服务器单元、图像源单元、显示单元和交换机；在限定网络带宽情况下，各用户可向分发转发服务器单元提出分辨率优先需求或动作优先需求，分发转发服务器按照该需求动态选择图像的分辨率和帧频，进行图像发送。本发明满足了在限定带宽的分发转发网络中，显示单元的视频连贯性或视频质量的个性化需求，使网络资源得到充分利用，保证了铁路应急指挥的有效运行。
文档编号H04L12/56GK102196247SQ20111011724
公开日2011年9月21日 申请日期2011年5月6日 优先权日2011年5月6日
发明者徐建根, 李强, 童奥, 胡江海, 胡秉谊 申请人:北京交通大学