CN111225122A - 基于ptp协议的校时机制在多摄像机视频同步中的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及安防监控领域，具体公开了一种基于PTP协议的校时机制在多摄像机视频同步中的实现方法,包括以下步骤：步骤S1、配置参数；步骤S2、启动PTP线程；步骤S3、传指定参数执行主机模式，传指定参数执行从机模式；步骤S4、PTP模块校时处理；步骤S5、整秒请求关键帧线程后，同步视频帧解码输出，本发明采用基于PTP协议的方法，将校时误差控制在小于0.5ms，利用软件，在协议栈获取时间戳，实现简单，节约成本。

Description

基于PTP协议的校时机制在多摄像机视频同步中的实现方法

技术领域

本发明涉及安防监控技术领域，尤其涉及一种基于PTP协议的高精度校时机制在多摄像机视频同步应用中的实现方法。

背景技术

在安防监控产品中，多用NTP校时来实现设备的时间同步需求，但由于其仅校时过程中的误差就有5ms～10ms，不满足于多个摄像机对视频画面同步的高精度要求。因此，存在使用PTP校时。PTP是一种高精度时间同步协议,使用硬件和软件配合，并对各种影响同步精度的部分进行有效矫正，以提供亚微妙级的同步精度。PTP协议主要由三种实现方式，分别为：(1)基于支持PTP协议的芯片在物理层获取时间戳的硬件实现方式，如DP83640；(2)基于支持PTP协议的微控制器在媒体独立接口(Media Independent Interface，MII)处获取时间戳的硬件实现方式；(3)基于PTPd2(Precision Time Protocol daemon)协议的软件实现方式。硬件实现是在底层获取时间戳，需要硬件辅助，精度较高，但在实际应用中需要改变原有网络中的硬件设备，增加了成本。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的多摄像机对视频画面同步的精度低的缺点，而提出的一种基于PTP协议的校时机制在多摄像机视频同步中的实现方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于PTP协议的校时机制在多摄像机视频同步中的实现方法，包括以下步骤：

步骤S1、配置参数；

步骤S2、启动PTP线程；

步骤S3、传指定参数执行主机模式，传指定参数执行从机模式；

步骤S4、PTP模块校时处理；

步骤S5、整秒请求关键帧线程后，同步视频帧解码输出。

优选的，所述步骤S1中，参数包括使能开关、组播地址、主从机。

优选的，所述PTP模块包括以下步骤：

步骤T1、解析外部传入的参数存入字典表中；

步骤T2、解析并导入配置信息；

步骤T3、启动日志管理；

步骤T4、启动时间监测及校时处理。

优选的，所述步骤T1中，参数包括主从机配置和网络地址。

优选的，所述步骤T4中，包括启动时间定时器、处理接收和发送的时间。

优选的，所述步骤S4中，所述PTP模块为官网开源库，将开源库中固定的组播地址修改为可配置以及将最终时间存入RTC中。

本发明的有益效果是：

本发明采用基于PTP协议的方法，将校时误差控制在小于0.5ms，利用软件，在协议栈获取时间戳，实现简单，节约成本。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于PTP协议的高精度校时机制在多摄像机视频同步应用中的实现方法的流程示意图；

图2为本发明提出的一种基于PTP协议的高精度校时机制在多摄像机视频同步应用中的实现方法的PTP模块流程图；

图3为多摄像机应用装置图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参照图1-2，一种基于PTP协议的校时机制在多摄像机视频同步中的实现方法，包括以下步骤：

步骤S1、配置参数；

步骤S2、启动PTP线程；

步骤S3、传指定参数执行主机模式，传指定参数执行从机模式；

步骤S4、PTP模块校时处理；

步骤S5、整秒请求关键帧线程后，同步视频帧解码输出。

进一步的，所述步骤S1中，参数包括使能开关、组播地址、主从机。

进一步的，所述PTP模块包括以下步骤：

步骤T1、解析外部传入的参数存入字典表中；

步骤T2、解析并导入配置信息；

步骤T3、启动日志管理；

步骤T4、启动时间监测及校时处理。

进一步的，所述步骤T1中，参数包括主从机配置和网络地址。

进一步的，所述步骤T4中，包括启动时间定时器、处理接收和发送的时间。

请参考图3，图3为多摄像机应用装置图，系统中有三台摄像机来对同一目标进行监控，一台作为PTP主机，两台作为PTP从机，PTP时间同步后，进行视频帧的同步，最后经由交换机，接入NVR系统，同一时刻在NVR上面回放三台设备的视频是同步的，要保证最终画面的同步，首先需要保证各路摄像机发送过来的视频帧时间戳尽可能的接近。

对于PTP协议校时的原理：PTP采用相对时间同步机制：一个参与者被选作主时钟即主机，其将发送同步信息到从机，主机将发送同步报文到网络，所有的从机计算时间延迟，最终调整从机的时钟。具体的，采用以下过程：

(1)T1时刻PTP主机发送同步消息到从机，从机记录下此时的时间T2

(2)PTP主机发送后续时间，并发送时间T1

(3)从机向PTP主机发送延时请求帧并存储时间T3

(4)PTP主机发送延迟响应T4时间，即接收T3的时间

最终从机的调整可以表示为：

adj＝-[(T2-T1)-(T4-T3)]/2

从机根据t1、t2、t3、t4计算时间偏移(offset)以及传输延时(delay),即：

t2-t1＝offset+delay

t4-t3＝delay-offset

计算出：

delay＝(t4-t3+t2-t1)/2

offset＝(t2-t1-t4+t3)/2

从机根据offset可以调整自己的时钟。

本实施方式中，对PTP校时应用实现如下：

单独开启线程进行ptp服务的监控。首先读取配置信息(PTP使能，主从机模式，组播地址)后，将相关参数传入ptp模块，由ptp模块负责执行校时逻辑(ptp模块为官网开源库，本发明中将开源库中固定的组播地址修改为可配置以及将最终时间存入RTC中)。

本实施方式中，对于整秒请求关键帧，单独开启一个线程来请求关键帧，首先调用芯片提供的接口HI_MPI_VENC_EnableIDR屏蔽系统自动生成的关键帧，然后通过程序计算离整秒最近时刻去调用HI_MPI_VENC_RequestIDR接口请求关键帧(需要减去生成关键帧需要耗费的时间和调用延时的时间，此处为经验值)，由于已经启用了PTP校时机制，误差控制在比较小的范围(小于0.5ms)内，故而在相同时刻多台摄像机的视频流中均会存在关键帧。

当各摄像机发送过来的视频关键帧相同时刻均存在后，最终经过解码系统综合处理(如缓存缓取)，输出同步帧，NVR播放画面时就会呈现比较同步。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于PTP协议的校时机制在多摄像机视频同步中的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、配置参数；

步骤S2、启动PTP线程；

步骤S3、传指定参数执行主机模式，传指定参数执行从机模式；

步骤S4、PTP模块校时处理；

步骤S5、整秒请求关键帧线程后，同步视频帧解码输出。

2.根据权利要求1所述的基于PTP协议的校时机制在多摄像机视频同步中的实现方法，其特征在于，所述步骤S1中，参数包括使能开关、组播地址、主从机。

3.根据权利要求1所述的基于PTP协议的校时机制在多摄像机视频同步中的实现方法，其特征在于，所述PTP模块校时处理包括以下步骤：

步骤T1、解析外部传入的参数存入字典表中；

步骤T2、解析并导入配置信息；

步骤T3、启动日志管理；

步骤T4、启动时间监测及校时处理。

4.根据权利要求3所述的基于PTP协议的校时机制在多摄像机视频同步中的实现方法，其特征在于，所述步骤T1中，参数包括主从机配置和网络地址。

5.根据权利要求3所述的基于PTP协议的校时机制在多摄像机视频同步中的实现方法，其特征在于，所述步骤T4中，包括启动时间定时器、处理接收和发送的时间。

6.根据权利要求1所述的基于PTP协议的校时机制在多摄像机视频同步中的实现方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述PTP模块为官网开源库，将开源库中固定的组播地址修改为可配置以及将最终时间存入RTC中。

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