一种家庭多媒体网关的实现方法与系统与流程

1.本发明涉及信息技术领域，尤其涉及一种通过家庭多媒体网关实现的使摄像终端和显示终端匹配的方法与系统。


背景技术：

2.随着智慧家庭网络建设的飞速发展，家庭智能设备呈现日益多样化的特点。智能化的演进，使得除了传统的手机、电脑之外越来越多的具有摄像和显示功能的终端设备接入家庭局域网中，包括家用监控摄像头、门铃摄像头、门禁显示屏、带屏智能音箱、智能冰箱、智能电视、智能机顶盒等等。它们通过网关进行组网连接，各智能设备之间的互联互通，信息共享。
3.目前，由于不同的摄像终端的编码能力不同，支持的流媒体推送协议不同。不同类型的显示终端(电视、机顶盒、带屏智能音箱、电脑、手机等)的显示能力和支持的流媒体接收协议也不同。显示终端与摄像终端的直接交互，获取原始编码格式的流媒体问卷以原始分辨率进行播放，会存在不匹配的问题。如何让这些连接在相同网关下的不同摄像终端和不同显示终端能以最优方案进行匹配，显示出最优的图像清晰度是目前要解决的问题。
4.因此，需要一种在不改变各终端系统所支持的流媒体推送协议、编码、解码、流媒体接收协议等情况下，基于网关实现对所连接的各终端设备能力的获取和收集，播放请求处理，播放决策，最终实现以最优方案使摄像终端和显示终端匹配的方法与系统。


技术实现要素：

5.提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本发明内容并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征；也不旨在用于确定或限制所要求保护的主题的范围。
6.本发明提出了一种通过网关实现的使摄像终端和显示终端匹配的方法与系统。在网关在给终端分配ip地址后，通过rtsp实时流传输协议与终端进行交互，采用交互过程中的扩展字段实现对局域网中的摄像终端和显示终端的属性和能力收集。通过网关收集的数据及其连接特性，分析决策摄像终端和显示终端的属性和能力，决策最佳匹配关系。将决策后的播放地址、编码方式传递给摄像终端和显示终端。
7.本发明的方法和系统支持终端任何流媒体协议，且支持摄像终端将媒体存储在任意可存储视频的网络设备上。从而实现提升局域网在多媒体通信领域最佳匹配的视频采集和显示输出方案，提升局域网内多设备兼容性，发挥设备能力存储、采集、显示的特长，提升用户使用体验。
8.本发明的一种通过网关实现的方法，包括：终端ip地址分配；获取并存储终端的属性和能力，属性表示终端的类型为摄像终端还是显示终端，能力至少包括终端支持的分辨率、编码格式，及存储能力；接收来自请求终端的对被请求终端的播放请求；获取请求终端及被请求终端的属性和能力；计算最佳匹配值，基于请求终端和被请求终端共同支持的最
大分辨率、最优的编码格式，计算最佳匹配值而作出播放的清晰度决策，并基于请求终端和被请求终端的存储能力进行路径决策；以及通知请求终端和被请求终端根据决策进行采集和播放。
9.其中，获取并存储终端的属性和能力包括：网关以rtsp实时流传输协议向终端发送请求以查询终端的属性和能力；终端向网关反馈自身的属性和能力；以及网关存储终端的属性和能力。
10.本发明的通过网关实现的系统，包括网关、与网关通信地连接的摄像终端以及显示终端，其中：网关包括：设备能力获取模块、播放请求处理模块，和播放决策模块；摄像终端包括：摄像终端属性和能力告知模块，和摄像终端编码模块；显示终端包括：显示终端属性和能力告知模块、播放请求模块，和播放模块。
11.网关进一步包括用于向终端分配ip地址的网络ip分配模块。
12.摄像终端进一步包括用于向网络ip分配模块请求ip地址的摄像终端ip地址请求获取模块；以及显示终端进一步包括用于向网络ip分配模块请求ip地址的显示终端ip地址请求获取模块。
13.通过阅读下面的详细描述并参考相关联的附图，这些及其他特点和优点将变得显而易见。应该理解，前面的概括说明和下面的详细描述只是说明性的，不会对所要求保护的各方面形成限制。
附图说明
14.以下将通过参考附图中示出的具体实施例来对本发明进行更具体描述。
15.图1是根据本发明的一种通过网关实现的使摄像终端和显示终端匹配的方法的流程图；
16.图2是根据本发明的一种通过网关实现的使摄像终端和显示终端匹配的系统的示意框图。
17.附图中的流程图和框图显示了根据本技术的实施例的系统、方法可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。
具体实施方式
18.以下将通过参考附图中示出的具体实施例来对本发明进行更具体描述。通过阅读下文具体实施方式的详细描述，本发明的各种优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的各实施方式所限制。提供以下实施方式是为了能够更透彻地理解本发明。除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
19.图1是根据本发明的一种通过网关实现的摄像终端和显示终端匹配的方法的流程图。该方法包括终端的属性和能力获取和存储，以及终端的属性和能力的匹配两大部分。
20.1、终端的属性和能力获取和存储包括以下四个步骤：
21.s101终端ip地址分配：终端加入局域网，连接网关，终端向网关请求ip地址。例如，
摄像头1连接网关，通过dhcp方式请求ip地址。网关向终端反馈ip地址，例如，网关dhcp服务向摄像头1反馈ip地址192.168.1.2。
22.s102终端属性和能力请求：完成dhcp协议交互后，网关以rtsp实时流传输协议发送请求，以查询终端的属性和能力。查询的方法为通过在get_parameter request的请求头信息中携带扩展参数x-terminal_type(用于获取终端的属性)、x-resolution(用于获取终端支持的分辨率)、x-coding_format(用于获取终端支持的编码格式)、x-storage_ability(用于获取终端的存储能力)等。
23.s103终端属性和能力反馈：终端通过使用get_parameter response来反馈网关终端自身的属性和支持的能力。若终端为摄像头，则终端属性为camera，支持的能力包括支持的采集视频各分辨率大小和编码格式。若终端为显示设备，则终端属性为displayer,支持的能力包括设备显示分辨率大小和解码格式。例如，摄像头1在get_parameter response的响应头信息中携带请求参数的信息，如“x-terminal_type:camera”,“x-resolution:4k,1080p,720p”，“x-coding_format:h265,h264,avs”，“x-storage_ability:not supported”。反馈该摄像终端自身的属性为相机，支持的分辨率包括4k、1080p、720p，支持的编码格式为h265、h264、avs，不具备存储能力。
24.s104终端属性和能力存储：网关将终端反馈的属性和支持的能力等信息进行存储。例如，将上述摄像头1的信息存储为：ip地址为192.168.1.2的camera，支持的分辨率包括4k、1080p、720p，支持的编码格式为h265、h264、avs，不具备存储能力。
25.终端的属性和能力获取和存储更多的实施例如下：
26.摄像头2连接网关，通过dhcp方式获取ip地址。网关dhcp服务反馈ip地址192.168.1.3。完成dhcp协议交互后，发送rtsp请求，携带get_parameter request方法查询终端的属性和能力。摄像头2使用get_parameter response回复网关终端自身的属性为camera，支持的分辨率包括4k、720p，支持的编码格式为h265、avs，不具备存储能力。网关保存摄像头2的信息如下：ip地址为192.168.1.3的camera，支持的分辨率包括4k、720p，支持的编码格式为h265、avs，不具备存储能力。
27.手机连接网关，通过dhcp方式获取ip地址。网关dhcp服务反馈ip地址192.168.1.4。完成dhcp协议交互后，发送rtsp请求，携带get_parameter request方法查询终端的属性和能力。手机使用get_parameter response回复网关终端自身的属性为displayer显示器，支持的分辨率包括1080p、720p，支持的编码格式为h265、h264，具备存储能力。网关保存手机信息如下：ip地址为192.168.1.4的displayer，支持的分辨率包括1080p、720p，支持的编码格式为h265、h264，具备存储能力。
28.电视连接网关，通过dhcp方式获取ip地址。网关dhcp服务反馈ip地址192.168.1.5。完成dhcp协议交互后，发送rtsp请求，携带get_parameter request方法查询终端的属性和能力。电视机使用get_parameter response回复网关终端自身的属性为displayer，支持的分辨率包括8k、4k、1080p、720p，支持的编码格式为h265、h264、avs2、avs，具备存储能力。网关保存电视机的信息如下：ip地址为192.168.1.5的displayer，支持的分辨率包括8k、4k、1080p、720p，支持的编码格式为h265、h264、avs2、avs，具备存储能力。
29.2、终端的属性和能力的匹配包括以下四个步骤：
30.s201播放请求：显示终端以任意流媒体协议向网关发起媒体播放请求。例如，手机
以hls流媒体协议请求播放目的地址为192.168.1.2的摄像头1的视频。
31.s202终端信息获取：网关解析显示终端的流媒体协议，例如为hls流媒体协议，结合s104步骤存储的信息，通过手机的源地址192.168.1.4获取请求终端(显示终端)的属性和能力，例如为支持的分辨率包括4k、1080p、720p，支持的编码格式为h265、h264、avs，具备存储能力，通过目的地址192.168.1.2获取被请求终端(摄像终端)的属性和能力，例如为支持的分辨率包括1080p、720p，支持的编码格式为h265、h264，不具备存储能力，从而获取请求终端和被请求终端各自的属性和能力信息。
32.s203播放决策：播放决策包括清晰度决策和路径决策。基于在s202获取的请求终端和被请求终端各自的属性和能力信息，得知请求终端和被请求终端共同支持的最大分辨率、最优的编码格式、通过计算获取最佳匹配值作出清晰度决策，以及根据终端的存储能力确定媒体内容的存储位置作出路径决策。
33.在上述实施例中，综合请求终端(手机)的分辨率4k、1080p、720p和被请求终端(摄像头1)的分辨率1080p、720p。获取共同最大值为1080p，综合请求终端支持的编码格式为h265、h264、avs和被请求终端支持的编码格式为h265、h264。获取共同最优为h265。作出摄像头1以最佳匹配值1080p分辨率、h265格式进行编码的决策。
34.同时，综合请求终端具备存储能力和被请求终端不具备存储能力。作出摄像头1须将编码后的视频存储到请求终端上(即ip为192.168.1.4的手机中)的决策。可以理解，存储地址可以是也可以是网关缓存地址，还可以是局域网其他具备存储能力的设备的网络地址。
35.在又一个实施例中，如果请求终端和被请求终端都没有存储能力，则可将编码后的视频存储到家用专用存储器、多媒体网关、或局域网内其它具有存储能力的终端处。
36.在再一个实施例中，如果请求终端和被请求终端都有存储能力，则可按照一定的策略进行决策，如基于数据读写性能、存储效率等的策略。
37.s204通知反馈：通知被请求终端按决策后的分辨率进行采集，将采集的视频存放至决策后的路径。同时将决策后的请求回复给请求终端，通知请求终端到决策后的路径获取媒体文件进行播放。
38.在上述实施例中，通知摄像头1以最佳匹配值1080p分辨率、h265格式进行采集编码，存放到ip为192.168.1.4的手机中，并通知手机ip请求的播放地址为192.168.1.4，可以在此获取媒体文件。
39.图2是根据本发明的一种通过网关实现的使摄像终端和显示终端匹配的系统的示意框图。
40.系统包括网关100、摄像终端200、显示终端300、存储终端。尽管图中未示出，可以理解，此处摄像终端和显示终端均为多个。此外，本领域技术人员可以理解，存储终端可以是独立的与摄像终端200和显示终端300通信地连接的，也可以是集成在摄像终端200和显示终端300，为简洁起见，不在图2中用独立模块进行示出。
41.网关100中包括网络ip分配模块110、设备能力获取模块120、播放请求处理模块130、和播放决策模块140。
42.◆
网络ip分配模块110：包括dhcp服务和静态ip服务。终端向网关请求获取ip地址时，由网络ip分配模块110给终端分配ip地址；
43.◆
设备能力获取模块120：用于在网络ip分配模块110给终端分配ip地址后，以rtsp实时流传输协议向终端发送请求，以查询终端的属性和能力，包括分辨率、编码格式、存储能力等等，接收来自终端的反馈并将终端的属性和能力存储在网关中；
44.◆
播放请求处理模块130：接收显示终端300以任意流媒体协议发起的媒体播放请求，提取网关中存储的请求终端和被请求终端各自的属性和能力；
45.◆
播放决策模块140：基于请求终端和被请求终端各自各的分辨率大小和编码格式，获得共同支持的最大分辨率、最优的编码格式、通过计算获取最佳匹配值作出清晰度决策，以及根据终端的存储能力确定媒体内容的存储位置作出路径决策。
46.摄像终端200包括：摄像终端ip地址请求获取模块210、摄像终端属性和能力告知模块220、以及摄像终端编码模块230。
47.◆
摄像终端ip地址请求获取模块210：向网关的网络ip分配模块110请求分配ip地址，并接收分配得到的摄像终端的ip地址；
48.◆
摄像终端属性和能力告知模块220：在收到网关的设备能力获取模块120以rtsp实时流传输协议发来的请求时，向其反馈摄像终端的属性和能力；
49.◆
摄像终端编码模块230：获取来自网关的播放决策模块140的决策指令，按规定的编码的格式和分辨率大小将视频编码后存储到其指定的局域网中的地址。
50.显示终端300包括：显示终端ip地址请求获取模块310、显示终端属性和能力告知模块320、播放请求模块330、以及播放模块340。
51.◆
显示终端ip地址请求获取模块310：向网关的网络ip分配模块110请求分配ip地址，并接收分配得到的显示终端的ip地址；
52.◆
显示终端属性和能力告知模块320：在收到网关的设备能力获取模块120以rtsp实时流传输协议发来的请求时，向其反馈显示终端的属性和能力；
53.◆
播放请求模块330：以任意流媒体协议向网关的发起播放请求，请求信令中携带被请求的摄像终端的ip地址；
54.◆
播放模块340：获取来自网关的播放决策模块140的决策指令，按其中指定的播放地址获取媒体文件，按其中指定的编码的格式和分辨率大小进行播放。
55.本发明的方法和系统通过rtsp协议交互过程中的扩展字段，实现对局域网中的摄像终端和显示终端的属性和能力收集；通过网关的连接特性，分析决策摄像终端和显示终端的属性和能力，决策最佳匹配关系；在无需改变摄像终端和显示终端支持的流媒体协议的情况下，网关支持终端以任何流媒体协议，且支持摄像终端将媒体存储在局域网中任意可存储视频的网络设备上。从而提升局域网在多媒体通信领域最佳匹配的视频采集和显示输出，提升局域网内多设备兼容性，发挥设备能力存储、采集、显示的特长，提升用户使用体验。
56.可以理解，本发明不局限于家庭局域网，各种通过网关连接的局域网中的媒体共享场景均可使用。
57.以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围，其
均应涵盖在本技术的权利要求和说明书的范围当中。