一种IP化视频主备数据过滤系统和过滤方法与流程

一种ip化视频主备数据过滤系统和过滤方法
技术领域
1.本发明总体涉及ip化视频传输及处理技术领域，更具体地，涉及一种ip化视频主备数据过滤系统和过滤方法。


背景技术：

2.随着多媒体和超高清化网络制播的发展，ip化视频传输已成为大趋势，ip化视频传输技术具有高稳定性、高带宽、低延时和视频无损等优势，但是，ip化视频后的数据经过高速网络传输时，可能会受到网络波动和阻塞的影响，也可能在传输时产生误码，造成数据内容的丢失或错误。
3.为了保证数据能够稳定的传输到接收终端，减少高速网络传输带来的影响，现有技术将相同的数据以主路和备路互为备份的方式进行两路同时传输，接收终端接收到两路数据后，先对各路数据进行错误检测，然后进行解码，最后将两路数据合并成一路完整无误的数据，这种传输方式能解决数据传输出错的问题，但是接收终端须同时对两路传输的数据内容同时进行处理，删除错误及重复数据，这给接收终端带来了双倍的数据处理压力，随着8k等超高清视频的普及，视频数据量大幅增加，现有接收终端已无法满足两路视频数据的处理需求。
4.本发明的目的在于提供一种ip化视频主备数据过滤系统和过滤方法，在接收终端实际处理视频ip数据包前，对主路和备路ip数据报的冗余数据进行过滤，以解决接收终端处理视频数据时占用资源过大的问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提供了一种ip化视频主备数据过滤系统，包括合并模块1、检测模块2、分流模块3、解析模块4、控制模块5和过滤模块6，合并模块1分别与主路和备路连接，用于接收主路传输的第一数据和备路传输的第二数据，合并得到第三数据，所述第三数据由所述第一数据和第二数据中的全部数据报拼接形成；检测模块2和合并模块1连接，用于接收第三数据并对其各数据报进行错误检测，删除第三数据中有误的数据报，得到第四数据。
6.分流模块3与检测模块2连接，用于接收第四数据并对其进行分流，得到由各视频数据报组成的第一视频数据、各音频数据报组成的音频数据和各辅助信息数据报组成的辅助信息数据，将音频数据和辅助信息数据传输至接收终端；解析模块4与分流模块3连接，用于接收第一视频数据并对其进行解析，得到第一视频数据中各视频数据报的标识信息。
7.控制模块5与解析模块4连接，用于接收标识信息，确认重复的标识信息，生成控制信息；过滤模块6分别与解析模块4和控制模块5连接，用于接收第一视频数据和控制信息，根据控制信息删除第一视频数据中重复的视频数据报，得到第二视频数据，将第二视频数据传输至接收终端。
8.根据本发明的一种实施方式，所述检测模块2包括一级检测模块21和二级检测模
块22，所述一级检测模块21根据第三数据中每个数据报帧尾的帧校验序列fcs来判断每个数据报是否完整，若不完整则选择丢弃；所述二级检测模块22根据每个数据报ip/udp层的校验和来判断接收的每个数据报是否存在误码，若存在误码则选择丢弃。
9.根据本发明的一种实施方式，还包括参数模块8，所述参数模块8与分流模块3连接，用于存储不同类型数据的特征信息；所述分流模块3获取不同类型数据的特征信息，按照获取的特征信息将第四数据进行分流，得到第一视频数据、音频数据和辅助信息数据；所述特征信息包括ip地址、udp端口号和负载类型信息。
10.根据本发明的一种实施方式，还包括存储模块7，所述存储模块7和控制模块5连接，用于存储控制模块5接收的标识信息；所述控制模块5将接收到的每一个标识信息与所述存储模块7中存储的标识信息对比，若存在，则不存储该标识信息，同时生成包含冗余信息的控制信息；若不存在，则将该标识信息存入存储模块7内，同时生成不包含冗余信息的控制信息；当过滤模块6收到包含冗余信息的控制信息时，则删除与该控制信息对应的视频数据报，得到第二视频数据；当过滤模块6收到不包含冗余信息的控制信息时，则不对与该控制信息对应的视频数据报进行处理，得到第二视频数据。
11.根据本发明的一种实施方式，还包括存储模块7，所述标识信息包括时间标签和序列号；所述控制模块5接收标识信息，根据标识信息生成对比信息，其中，对比信息包括，根据序列号的低n比特位生成的地址信息，根据时间标签与序列号的高m比特位生成的数据信息；所述存储模块7和控制模块5连接，用于存储数据信息；所述地址信息与存储模块7中的存储位置关联。
12.所述控制模块5根据接收到的标识信息生成对比信息后，将对比信息中的数据信息和存储模块7中与对比信息中的地址信息对应存储位置存储的数据信息进行对比，若存在，则不存储该数据信息，同时生成包含冗余信息的控制信息；若不存在，则将该数据信息存入该存储位置，同时生成不包含冗余信息的控制信息；所述控制模块5定时清除超出规定时间内对比数据；所述规定时间是指主路传输的第一数据和备路传输的第二数据的最大时间差。
13.一种ip化视频主备数据过滤方法，包括以下步骤：第一步骤s1，接收主路传输的第一数据和备路传输的第二数据，合并得到第三数据，所述第三数据由所述第一数据和第二数据中的全部数据报拼接形成；第二步骤s2，接收第三数据并对其各数据报进行错误检测，删除第三数据中有误的数据报，得到第四数据。
14.第三步骤s3，接收第四数据并对其进行分流，得到由各视频数据报组成的第一视频数据、各音频数据报组成的音频数据和各辅助信息数据报组成的辅助信息数据，将音频数据和辅助信息数据传输至接收终端；第四步骤s4，接收第一视频数据并对其进行解析，得到第一视频数据中各视频数据报的标识信息；第五步骤s5，接收标识信息，确认重复的标识信息，生成控制信息；第六步骤s6，接收第一视频数据和控制信息，根据控制信息删除第一视频数据中重复的视频数据报，得到第二视频数据，将第二视频数据传输至接收终端。
15.根据本发明的一种实施方式，所述第二步骤s2中，接收第三数据并对其进行错误检测，包括一级检测和二级检测，所述一级检测根据第三数据中每个数据报帧尾的帧校验序列fcs来判断每个数据报是否完整，若存在错误则选择丢弃；所述二级检测根据每个数据报ip/udp层的校验和来判断接收的每个数据报是否存在误码，若存在错误则选择丢弃。
16.根据本发明的一种实施方式，还包括，存储不同类型数据的特征信息；获取不同类型数据的特征信息，按照获取的特征信息将第四数据进行分流，得到第一视频数据、音频数据和辅助信息数据；所述特征信息包括ip地址、udp端口号和负载类型信息。
17.根据本发明的一种实施方式，存储标识信息；将接收到的每一个标识信息与存储的标识信息对比，若存在，则不存储该标识信息，同时生成包含冗余信息的控制信息；若不存在，则将该标识信息进行存储，同时生成不包含冗余信息的控制信息；当收到包含冗余信息的控制信息时，则删除与该控制信息对应的视频数据报，得到第二视频数据；当收到不包含冗余信息的控制信息时，则不对与该控制信息对应的视频数据报进行处理，得到第二视频数据。
18.根据本发明的一种实施方式，所述标识信息包括时间标签和序列号；接收标识信息，根据标识信息生成对比信息，其中，对比信息包括，根据序列号的低n比特位生成的地址信息，根据时间标签与序列号的高m比特位生成的数据信息；存储数据信息；根据接收到的标识信息生成对比信息后，将对比信息中的数据信息和对比信息中的地址信息对应存储位置存储的数据信息进行对比，若存在，则不存储该数据信息，同时生成包含冗余信息的控制信息；若不存在，则将该数据信息存入该存储位置，同时生成不包含冗余信息的控制信息；定时清除超出规定时间内对比数据；所述规定时间是指主路传输的第一数据和备路传输的第二数据的最大时间差。
19.本发明可以在接收终端处理视频数据前，将接收到的主路和备路传输的数据进行冗余过滤，给接收终端一路完整的视频数据，可大大减小接收终端的数据处理量；本发明在对冗余数据过滤时，通过提取每个数据报的时间信息和序列号，根据时间信息和序列号生成对比信息进行对比，从而识别冗余的数据包后进行删除，不需要对视频内容进行对比，可以大大减少数据处理量；本发明在对比信息中设置地址信息，将地址信息与存储模块中的存储位置进行关联，可以使对比信息直接与对应位置的对比数据进行对比，可以减少数据对比的工作量，提升对比效率。
附图说明
20.图1为ip化视频主备数据过滤系统连接结构示意图。
21.图2为检测模块结构示意图。
22.图3为ip化视频主备数据过滤方法步骤流程示意图。
具体实施方式
23.下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本发明中的组件、技术，以便本发明的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本发明权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术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，都应当属于本发明保护的范围。
25.参照图1，ip化视频主备数据过滤系统，包括合并模块1、检测模块2、参数模块8、分流模块3、解析模块4、控制模块5、存储模块7和过滤模块6。各个模块如图1所示连接成一个整体。
26.本实施方式中，合并模块1分别与两路完全独立的高速网络连接，其中一路作为主路，另一路作为备路，主路传输的第一数据和备路传输的第二数据在数据发送端为同时发送的相同的数据，均是ip化视频后的数据报，即基于smpte st 2110协议将8k视频封装得到的数据报。
27.合并模块1接收主路传输的第一数据和备路传输的第二数据，将其合并得到第三数据，第三数据由第一数据和第二数据中的全部数据报拼接形成，第三数据中数据报根据接收到的第一数据中的数据报和第二数据中的数据报的时间先后顺序进行排列。
28.例如，将主路传输来的数据称为a数据，备路传输来的数据称为b数据，a数据包括数据报a1、a2，b数据包括数据报b1、b2，a数据和b数据进入合并模块1，合并模块1按照第一数据内数据报和第二数据内数据报接收的时间先后顺序将a数据和b数据内包含的所有数据报合并为c数据，c数据包括数据报a1、b1、a2、b2，c数据即为第三数据。同时接收到的数据报，按第一数据在前，第二数据在后的原则排列。
29.检测模块2和合并模块1连接，用于接收第三数据，对第三数据进行检测，删除第三数据中有错误的数据报，得到第四数据，通过检测模块2的检测可以删除经过高速网络传输后发生错误的数据报，减少后续模块的处理量。
30.如图2所示，检测模块2包括一级检测模块21和二级检测模块22，采用两级错误检测机制对合并模块1传输来的第三数据进行错误检测，一级检测模块21根据第三数据中每个数据报的帧尾的帧校验序列fcs来判断每个数据报是否完整，若不完整则选择丢弃，反之，则保留；二级检测模块22根据每个数据报的ip/udp层的校验和来判断接收的每个数据报是否存在误码，若存在误码则选择丢弃，反之，则保留。
31.例如，第三数据中包含数据报a1、b1、a2、b2，检测模块2接收到第三数据后，首先一级检测模块21对其进行一级检测，检测出a2数据报不完整，则删除a2数据报，然后进行二级检测，检测出b1数据报中含有误码，则删除b1数据报，得到包含数据报a1、b2的第四数据。
32.由于经高速网络传输后接收到的数据容易产生不完整或者存在误码的情况，检测模块2采用两级错误检测机制对第三数据进行检测，若两级错误检测机制中任何一级检测出第三数据中存在错误，则选择丢弃第三数据中的含有错误这个数据报，通过两级检测，实现对第三数据的可靠检测。
33.参数模块8和分流模块3连接，用于存储不同类型数据的特征信息，比如包括视频数据报、音频数据报和辅助信息数据报的特征信息，参数模块8中的不同类型数据的特征信息由系统提前进行预设存储，向分流模块3提供不同类型数据的特征信息。
34.特征信息包括ip地址、udp端口号和负载类型信息。
35.分流模块3分别与检测模块2和参数模块8连接，从参数模块8获取不同类型数据的特征信息，按照获取的特征信息将第四数据进行分流，得到由各视频数据报组成的第一视频数据、各音频数据报组成的音频数据和各辅助信息数据报组成的辅助信息数据，将音频数据和辅助信息数据传输至接收终端。
36.分流是指将第四数据中的视频数据报、音频数据报和辅助信息数据报识别后进行
分类，得到第一视频数据、音频数据和辅助信息数据的过程。
37.解析模块4接收分流模块3传输来的第一视频数据，根据rtp协议，解析出第一视频数据中的每个数据报对应的标识信息，得到第一视频数据中的各个数据报对应的标识信息，并将第一视频数据传输至过滤模块6，同时将标识信息传输至控制模块5。
38.rtp协议是一种实时传输协议，用于在ip网络中为语音、图像等多种需要实时传输的多媒体数据提供端对端的实时传输服务。
39.标识信息包括时间标签和序列号，对于视频画面的同一帧而言所有数据报的时间标签是相同的，序列号是不相同的；对于视频画面的不同帧而言，数据报的时间标签是不相同的；主路和备路分别传输的同一个数据报的时间标签和序列号是完全相同的，因此，时间标签和序列号是每个视频数据报的唯一标识。
40.存储模块7和控制模块5连接，用于存储控制模块5接收的标识信息；控制模块5将接收到的每一个标识信息与存储模块7中存储的标识信息对比，若存在同样的标识信息，则不存储该标识信息，同时生成包含冗余信息的控制信息；若不存在，则将该标识信息存入存储模块7内，同时生成不包含冗余信息的控制信息。
41.本发明的一种实施方式中，标识信息包括时间标签和序列号；控制模块5接收标识信息后，根据标识信息生成对比信息，其中，对比信息包括，根据序列号的低n比特位生成的地址信息，根据时间标签与序列号的高m比特位生成的数据信息，地址信息与存储模块7中存储数据信息的存储位置关联；控制模块5根据接收到的标识信息生成对比信息后，将对比信息中的数据信息和存储模块7中与对比信息中的地址信息对应存储位置存储的数据信息进行对比，若存在，则不存储该数据信息，同时生成包含冗余信息的控制信息；若不存在，则将该数据信息存入该存储位置，同时生成不包含冗余信息的控制信息。
42.在对比信息中设置地址信息，将地址信息与存储模块7中存储数据信息的存储位置关联，当将对比信息中的数据信息进行对比时，可以根据地址信息直接与存储模块7中对应位置的数据信息进行对比，避免重复对比，可以提高对比效率，减少工作量。
43.过滤模块6分别与解析模块4和控制模块5连接，用于接收解析模块4传输来的第一视频数据和控制模块5传输来的控制信息，当过滤模块6收到包含冗余信息的控制信息时，则删除与该控制信息对应的视频数据报，得到第二视频数据，反之，收到的是不包含冗余信息的控制信息，则不删除与该控制信息对应的视频数据报，得到第二视频数据。
44.另外，控制模块5定时清除存储模块7内超出规定时间范围内的对比数据，以免与规定时间范围外的对比信息产生交叉而产生误判。
45.例如，控制模块5使用时间标签和序列号生成的对比信息为di，每个对比信息di中包含由时间标签和序列号生成的数据信息si以及由序列号生成的地址信息zi，控制模块5首先根据对比信息di中的地址信息zi找到存储模块7中与该地址信息zi对应的位置存储的数据信息si。
46.若该位置没有数据信息si，说明该视频数据报在规定的时间范围内未出现过，则控制模块5判定对应的视频数据报不属于冗余视频数据报，并生成不含有冗余备份标识的控制信息，则将该数据信息si存储在的存储模块7中的与地址信息zi对应的位置；若该位置有对比数据si，说明该视频数据报在规定的时间范围内已经出现过，则控制模块5判定对应的视频数据报属于冗余数据报，并生成含有冗余备份标识的控制信息。
47.受到主路和备路网络传输速度的影响，相同数据报在接收时可能会出现时间差，本实施方式中，规定时间δ
t
为主路和备路视频ip数据报传输的最大时间差，每帧视频画面的时间标签间隔为t
gap
。
48.控制模块5通过解析模块4传输来的时间标签生成的数据信息，其位宽w为log2((δ
t
+t
gap
)/t
gap
)的结果向上取整数，公式log2((δ
t
+t
gap
)/t
gap
)中在δ
t
的基础上增加一个t
gap
的时间间隔，目的是为了设置一帧空闲时间，用于清除存储模块7中超出δ
t
时间范围内的数据信息。
49.存储模块7内设置有多个存储单元，每个存储单位用于存储一帧视频画面对应的视频数据报的标识信息，存储单元的数量大于主路和备路传输数据时相差的视频帧数。
50.例如，主路和备路传输的时间差为0.1秒，在0.1秒内主路和备路相差6帧视频画面的数据，一帧视频画面包含100个数据报，在存储模块7内设置有7个存储单元，每个存储单元含有100个单元格，每个单元格都对应一个地址信息，设定每个单元格对应的地址与该单元格序号对应，即设定第n个单元格对应的地址为zn。
51.初始时，存储模块7中的所有存储单元均为空，当控制模块5接收到第一帧视频的视频数据报的第一个标识信息，生成对比信息d1，对比信息d1中包含数据信息s1和地址信息z1，在存储模块7的第一存储单元内查询与地址信息z1对应的第一单元格内存储的数据信息s1，若第一单元格内没有数据信息s1，就将数据信息s1存入第一单元格内，并生成不含有冗余数据的控制信息。
52.当控制模块5接收到第二个标识信息，生成对比信息d2，对比信息d2中包含地址信息z2，在存储模块7第一存储单元内查询与地址信息z2对应的第二单元格内存储有数据信息s2，则不存储数据信息s2，并生成含有冗余信息的控制信息，依次将接收到的时间信息和序列号进行处理，当控制模块5接收到第二帧视频的视频数据报的第一个标识信息时，从存储模块7的第二存储单元开始对比，依次往后，直至在规定时间清除存储模块7中的数据信息后，从第一存储单元继续开始对比。
53.由于8k视频在ip化传输中，视频数据的数据量非常大，传输时占据绝大部分传输带宽，终端设备处理时占用的资源较大；音频数据及辅助信息数据的数据量较小，传输时仅占据很小部分的带宽，终端设备处理时占用的资源非常小。本发明在接收终端处理视频数据报前，将接收到的主路和备路传输的数据中的视频数据进行冗余过滤，给接收终端一路完整的视频数据，可大大减小接收终端的对8k视频数据的处理量。
54.由于控制模块5根据实际应用中对主路和备路传输的最大时间差的要求，以及存储模块7的数据总线位宽dw和地址总线位宽aw，对解析模块4传输来的时间标签和序列号灵活的转换成最优位宽的数据信息和地址信息，以满足实际对资源最大化利用的追求。
55.通过过滤模块6的处理将属于冗余的数据报被删除，实现了冗余数据报过滤的目的。因此接收终端只需要对第二视频数据、音频数据和辅助信息数据进行处理后播放。
56.图3示出了ip化视频主备数据过滤方法步骤流程示意图。
57.如图3所示，ip化视频主备数据过滤方法，包括以下步骤：第一步骤s1，接收主路传输的第一数据和备路传输的第二数据，合并得到第三数据，第三数据由第一数据和第二数据中的全部数据报拼接形成；第二步骤s2，接收第三数据并对其各数据报进行错误检测，删除第三数据中有误的数据报，得到第四数据。
58.第三步骤s3，接收第四数据并对其进行分流，得到由各视频数据报组成的第一视频数据、各音频数据报组成的音频数据和各辅助信息数据报组成的辅助信息数据，将音频数据和辅助信息数据传输至接收终端；第四步骤s4，接收第一视频数据并对其进行解析，得到第一视频数据中各视频数据报的标识信息。
59.第五步骤s5，接收标识信息，确认重复的标识信息，生成控制信息；第六步骤s6，接收第一视频数据和控制信息，根据控制信息删除第一视频数据中重复的视频数据报，得到第二视频数据，将第二视频数据传输至接收终端。
60.作为变形例，第二步骤s2中，对第三数据进行的错误检测，包括一级检测和二级检测，一级检测根据第三数据中每个数据报帧尾的帧校验序列fcs来判断每个数据报是否完整，若存在错误则选择丢弃；二级检测根据每个数据报ip/udp层的校验和来判断接收的每个数据报是否存在误码，若存在错误则选择丢弃。
61.本实施方式中，还包括，存储不同类型数据的特征信息；获取不同类型数据的特征信息，按照获取的特征信息将第四数据进行分流，得到第一视频数据、音频数据和辅助信息数据；所述特征信息包括不同类数据的ip地址、udp端口号和负载类型信息。
62.本实施方式中，定时清除超出规定时间内对比数据；所述规定时间是指主路传输的第一数据和备路传输的第二数据的最大时间差。
63.本实施方式中，存储标识信息；将接收到的每一个标识信息与存储的标识信息对比，若存在，则不存储该标识信息，同时生成包含冗余信息的控制信息；若不存在，则将该标识信息进行存储，同时生成不包含冗余信息的控制信息；当收到包含冗余信息的控制信息时，则删除与该控制信息对应的视频数据报，得到第二视频数据；当收到不包含冗余信息的控制信息时，则不对与该控制信息对应的视频数据报进行处理，得到第二视频数据。
64.本发明的一种实施方式中，标识信息包括时间标签和序列号；接收标识信息，根据标识信息生成对比信息，其中，对比信息包括，根据序列号的低n比特位生成的地址信息，根据时间标签与序列号的高m比特位生成的数据信息；存储数据信息。
65.根据接收到的标识信息生成对比信息后，将对比信息中的数据信息和对比信息中的地址信息对应存储位置存储的数据信息进行对比，若存在，则不存储该数据信息，同时生成包含冗余信息的控制信息；若不存在，则将该数据信息存入该存储位置，同时生成不包含冗余信息的控制信息；定时清除超出规定时间内对比数据；所述规定时间是指主路传输的第一数据和备路传输的第二数据的最大时间差。
66.本发明可以在接收终端处理视频数据前，将接收到的主路和备路传输的数据进行冗余过滤，给接收终端一路完整的视频数据，可大大减小接收终端的数据处理量；本发明在对冗余数据过滤时，通过提取每个数据报的时间信息和序列号，将时间信息和序列号生成对比信息进行对比，从而识别冗余的数据包后进行删除，不需要对视频内容进行对比，可以大大减少数据处理量；本发明在对比信息中设置地址信息，将地址信息与存储模块中的存储数据信息的存储位置进行关联，可以使对比信息直接与对应位置的对比数据进行对比，可以减少数据对比的工作量，提升对比效率。
67.应该注意的是，本实施例仅通过smpte st 2110格式的传输的数据进行说明，满足包含时间标签和序列号的其他能通过ip化方式传输的格式的视频数据也适用于本发明，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附
权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。