服務(wù)器后端之視頻數(shù)據(jù)接收與轉(zhuǎn)發(fā)搭建解決方案(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的索引信息的準(zhǔn)確位置。4）索引信息區(qū)用于存放數(shù)據(jù)塊的索引。因?yàn)橐粋€(gè)錄像文件可能會(huì)包含多個(gè)數(shù)據(jù)塊，所以將索引區(qū)分成索引塊，而每個(gè)索引塊存放與文件包含的數(shù)據(jù)塊數(shù)目相同的索引信息單元，每個(gè)索引信息單元與數(shù)據(jù)塊一一對(duì)應(yīng)，而每個(gè)索引塊則與一個(gè)錄像文件關(guān)聯(lián)。5）數(shù)據(jù)區(qū)是其他四個(gè)區(qū)劃分完后所有剩余空間。將其劃分為若干個(gè)塊，大小自由設(shè)定，以塊作為存儲(chǔ)錄像數(shù)據(jù)的最小單元來(lái)保存監(jiān)控視頻。設(shè)計(jì)思想概括為：將數(shù)據(jù)區(qū)劃分為若干個(gè)小的數(shù)據(jù)塊，大小可以由用戶自由設(shè)置，采用這些底層的數(shù)據(jù)塊作為基本存儲(chǔ)單元，每個(gè)數(shù)據(jù)塊在索引區(qū)都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的索引單元，記錄數(shù)據(jù)塊的位置；當(dāng)用戶給定文件長(zhǎng)度后，可以確定一個(gè)文件所包含的數(shù)據(jù)塊的個(gè)數(shù)N，當(dāng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)塊達(dá)到N時(shí)，在索引區(qū)生成一個(gè)索引塊，記錄下該文件開(kāi)始的數(shù)據(jù)塊的索引單元位置和文件所包含的塊數(shù)目；在文件結(jié)構(gòu)區(qū)建立一個(gè)結(jié)構(gòu)信息文件，將索引塊的位置和錄像文件開(kāi)始與結(jié)束的時(shí)間等信息。這種模式實(shí)際上是將錄像文件的“形式外殼”存放在文件結(jié)構(gòu)區(qū)，而實(shí)際數(shù)據(jù)則以數(shù)據(jù)塊的形式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)，它們是通過(guò)索引塊和索引單元建立的鏈表相互關(guān)聯(lián)，形成一個(gè)個(gè)視頻文件。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)塊的形式存放的，當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)覆蓋時(shí)，不像以往存儲(chǔ)方式是以大顆粒的錄像文件進(jìn)行覆蓋，而是進(jìn)行數(shù)據(jù)塊覆蓋，所以能夠減少磁盤碎片的產(chǎn)生。 由于結(jié)構(gòu)信息和索引文件需要占用一定的磁盤空間，并且與數(shù)據(jù)塊的總數(shù)密切相關(guān)，塊總數(shù)可以根據(jù)空間大小與數(shù)據(jù)塊大小得到。由于這類文件所點(diǎn)空間都很小，因此結(jié)構(gòu)信息和索引文件所占用的磁盤空間在整個(gè)磁盤中只占很小的比例。文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是為了對(duì)隨機(jī)讀寫的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。在以往的監(jiān)控系統(tǒng)中，視頻錄像以文件進(jìn)行存儲(chǔ)，在錄像檢索時(shí)首先要根據(jù)攝像頭、檢索的時(shí)間查找到相應(yīng)的文件，然后再手動(dòng)定位具體的時(shí)間點(diǎn)，再?gòu)脑摃r(shí)間點(diǎn)回放錄像。檢索過(guò)程中的最小單位是文件，顆粒度太大，精確度很低，檢索效率也比較低，對(duì)于一個(gè)規(guī)模較大的監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，存儲(chǔ)的視頻文件數(shù)將以百萬(wàn)計(jì)，檢索難度是非常大的。設(shè)計(jì)中為方便用戶對(duì)視頻數(shù)據(jù)的檢索，索引采用了分級(jí)設(shè)計(jì)，在索引文件區(qū)中建立索引塊，與錄像文件關(guān)聯(lián)，記錄錄像文件的開(kāi)始數(shù)據(jù)塊的索引位置和文件所包含的索引單元的個(gè)數(shù)N，在索引塊下又分N個(gè)索引單元，分別與文件所包含的數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)，通過(guò)索引塊和索引單元中的信息構(gòu)成一個(gè)鏈表，用戶通過(guò)鏈表即可找到所需要的數(shù)據(jù)。在方案中，在文件結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)信息文件是嚴(yán)格按照“時(shí)間+通道+錄像類型”進(jìn)行命名的，所以在進(jìn)行視頻檢索時(shí)可以采用二分法快速查找到指定條件的文件結(jié)構(gòu)信息，再根據(jù)結(jié)構(gòu)信息中的索引塊的信息，找到對(duì)應(yīng)的索引塊，因?yàn)樗饕龎K中給出了錄像文件開(kāi)始數(shù)據(jù)塊的索引信息，在索引信息中又包含了下一個(gè)索引單元的位置，所以根據(jù)索引塊和索引單元所建立的索引鏈表即可找到用戶需要的錄像數(shù)據(jù)塊。理論上，如果數(shù)據(jù)塊設(shè)置恰當(dāng)，利用這種檢索模式可以準(zhǔn)確定位到某一秒，甚至可以定位到某一幀圖像，從而實(shí)現(xiàn)快速、精確的檢索。整個(gè)搜索方案描述為：首先讀取用戶所設(shè)置的檢索條件，按照條件中的通道條件找到通道相關(guān)的文件結(jié)構(gòu)信息；接著從搜索結(jié)果中找出與條件中錄像性質(zhì)一致的結(jié)構(gòu)信息；然后從結(jié)果中找出包含所給時(shí)間條件的結(jié)構(gòu)信息；查找出滿足用戶條件的結(jié)構(gòu)信息后，再根據(jù)結(jié)構(gòu)信息中的索引文件信息找出對(duì)應(yīng)的索引文件，然后根據(jù)索引單元的時(shí)間信息定位到與查找條件最匹配的索引單元，最后按照索引單元讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)。本章首先介紹了課題中視頻監(jiān)控系統(tǒng)的框架，從系統(tǒng)框架引入視頻存儲(chǔ)服務(wù)器，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，闡明了視頻存儲(chǔ)服務(wù)器各模塊的功能，然后對(duì)各功能模塊提出了設(shè)計(jì)方案和思路，存儲(chǔ)模塊作為整個(gè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，在本章中也對(duì)其進(jìn)行了重點(diǎn)闡明。4視頻存儲(chǔ)服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)本章根據(jù)上一章的設(shè)計(jì)方案，介紹了視頻存儲(chǔ)服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)，從編解碼模塊、視頻錄像存儲(chǔ)模塊和檢索回放模塊三個(gè)方面介紹了實(shí)現(xiàn)的具體過(guò)程。從解碼器的框圖中可以得知，解碼器從網(wǎng)絡(luò)提取層NAL中接收壓縮位流，數(shù)據(jù)元素經(jīng)過(guò)熵解碼和重新排序后產(chǎn)生一組量化系數(shù)X。利用從位流中解碼的頭信息調(diào)整這些系數(shù)，并經(jīng)過(guò)反量化、反變換得到殘差數(shù)據(jù)D，解碼器創(chuàng)建的預(yù)測(cè)塊PRED與D相加，得到一個(gè)重構(gòu)的塊uF，將uF經(jīng)過(guò)濾波得到每個(gè)塊的解碼F[36]。基于這種思路，本文從NAL單元解碼、熵解碼、參考幀列表的重排序、反變換和量化、幀間預(yù)測(cè)的解碼處理和幀內(nèi)預(yù)測(cè)的解碼處理6個(gè)方面給出實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。1）NAL單元的解碼過(guò)程。首先從位流中獲取NAL單元，從NAL單元的數(shù)據(jù)中提取RBSP語(yǔ)法結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)NAL單元的類型進(jìn)行解碼處理，其輸入的是NAL單元，得到的解碼后的當(dāng)前圖像（CurrPic）的樣點(diǎn)值；：對(duì)同一碼流，所有解碼器必須產(chǎn)生數(shù)值上相同的結(jié)果，必須符合規(guī)范定義的解碼過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)。在NAL單元的解碼過(guò)程中，要將NAL單元數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RBSP，程序中定義了函數(shù)NALUtoRBSP()完成此功能。函數(shù)定義為：2）熵解碼：上下文自適應(yīng)的可變長(zhǎng)編碼（CAVLC）和內(nèi)容自適應(yīng)編碼（CABAC）。為了能夠有效地傳送量化的變換系數(shù)，CAVLC是一個(gè)比較有效的方法，而且在CAVLC方案中，對(duì)于各種語(yǔ)法元素的VLC碼表按照已經(jīng)傳送的語(yǔ)法元素可以進(jìn)行切換，改善了熵編碼的性能。CAVLC的解碼過(guò)程是：首先是初始化，依據(jù)所輸入的參數(shù)得到塊的類型，并輸入數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)等相關(guān)參數(shù)。然后求變量NC，并通過(guò)NC值來(lái)確定所要查找的表格，其中NA表示與當(dāng)前塊相鄰的左邊塊中非零系數(shù)的個(gè)數(shù)，NB表示與當(dāng)前塊相鄰的上面塊中非零的個(gè)數(shù)。以Coeff_token語(yǔ)法元素為入口函數(shù)，查表得到非零系數(shù)的個(gè)數(shù)TotalCoeffs、拖尾系數(shù)的個(gè)數(shù)TrailingOnes。以TotalCoeffs為入口函數(shù)，查表可以得到TotalZero值。通過(guò)函數(shù)readSymtaxElement_NumCoeffTrailingOnes()讀入NumCoeff/TrailingOnes的碼字。3）參考幀列表的重排序重參考幀列表的重排序主要是為了節(jié)省碼流。解碼器根據(jù)片頭碼流中的相關(guān)語(yǔ)法元素，如ref_pic_list_reordering_flag_ref_pic_list_reordering_flag_1reordering_of_pic_nums_dic、abs_diff_pic_num_minusl等的規(guī)定，進(jìn)行列表的重排序。參考圖像的重排序信息由函數(shù)ref_pic_list_reordering()讀入。4）反變換和量化與其他的視頻編