[發明專利]一種基于物聯網和超高清視頻技術的智能公交站牌系統

有效

• 申請號: 201910036724.4
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109714616B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 林哲;吳佩君;蔡恬;鄭旭濤;周海韜;張耿波;蔡澤鋼
• 申請（專利權）人: 汕頭職業技術學院
• 主分類號: H04N21/414
• 分類號: H04N21/414;H04N21/8543;H04N21/262;H04N21/8549;G08G1/133
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 張澤思;彭妙玲

1.一種基于物聯網和超高清視頻技術的智能公交站牌系統，其特征在于，所述智能公交站牌系統包括硬件系統和軟件系統，

硬件系統包括智能站牌、車載終端和云服務器；智能站牌包括交互式顯示終端、4G/5G無線通信模塊、適配器，車載終端包括設置在公交車上的GPS定位模塊、車載4G/5G模塊，云服務器在后臺通過4G/5G無線通信實現智能站牌和車載終端之間的信息傳送；

軟件系統包括公交車動態信息系統和超高清視頻播放控制系統，公交車動態信息系統提供公交車的實時位置信息和查詢公交車換乘方案，超高清視頻播放控制系統利用云計算技術實現超高清視頻的壓縮傳輸和多點分發播放，智能站牌通過登錄云端獲取視頻文件，兩者之間使用網絡組播技術實現視頻的穩定傳輸和播放，智能站牌之間通過點對點P2P方式充分利用4G/5G網絡帶寬進行視頻文件共享；

XML格式的視頻節目單文件包含有多個視頻節目單，每個視頻節目單中包含了多個視頻，每個視頻節目單有相應的開始播放時間、結束播放時間、視頻播放間隔時間屬性，設定固有模式控制視頻播放的內容和順序，由云服務器派發給智能站牌，每個智能站牌設置對應的ID號，每個視頻節目文件設置不同ID號，云服務器按照視頻節目文件中設置的ID號與客戶端匹配，智能站牌只能有一個ID號，可以接收多個與該ID號匹配的視頻節目文件，智能站牌通過解析獲取視頻節目文件而控制視頻播放；

多點分發播放的方法如下：

采用MVC三層結構，包括表示層、業務邏輯層、數據訪問層，其中業務邏輯層由客戶端和服務器端兩部分組成，兩者之間通過Socket通信，先傳送XML格式的視頻節目單文件，再傳送視頻文件，表示層包含視頻解碼模塊，數據訪問層包含數據庫訪問模塊和文件訪問模塊，分別用于讀寫數據庫和文件存儲系統；

超高清視頻的摘要濃縮技術主要是將視頻按內容分割成不同的段，挑選關鍵幀描述每段內容，并組合成摘要視頻；

將鏡頭k里所有連續幀的CLD距離之和定義為L_k，其中CLD表示顏色布局描述符，d(i,i+1)表示第i幀和第i+1幀的距離，SH_k表示鏡頭k的幀集，L_k表明了鏡頭k的時序視覺變化總和，在鏡頭k中的關鍵幀b_k的數量與L_k成比例，定義關鍵幀：

其中，α表示視頻摘要的壓縮率，N表示原始視頻的幀數，|SH|表示鏡頭數，b_k的定義滿足視頻摘要包含這個條件，特殊情況下b_k≤1表示鏡頭的所有的幀有同樣的內容；

CAN_k表示視頻摘要的鏡頭k的候選幀的集合，開始時設CAN_k＝SH_k，用S_k表示鏡頭k的視頻摘要的幀，設對每個鏡頭k從CAN_k中迭代挑選幀f，當前鏡頭k的視頻失真是最小的時候，就將f包含在集合S_k中；

接下來，把f從集合CAN_k中移除，并且將它添加到集合S_k中：

CAN_k＝CAN_k-{f},S_k＝S_k∪f

當鏡頭k的關鍵幀的數量變為b_k時，這個過程持續到視頻摘要的關鍵幀數變為α·N。

2.根據權利要求1所述的基于物聯網和超高清視頻技術的智能公交站牌系統，其特征在于，首先將原始視頻的幀圖像序列化為輸入向量x，則壓縮信號y表示為：

Φx＝y

其中矩陣

若從y求x，由于Φx＝y的未知數N多于方程數m，是一個欠定方程組，有無窮多組解，為了從中選出最優解，采用正則化方法，引入評價函數J(·)求解優化問題(P_J)使J(s)取得最小值，

(P_J):minimizeJ(s) s.t.As＝y

其中A＝ΨΦ，Φ表示一個m×N高斯隨機矩陣，Φ與Ψ相乘的結果等于A，也就是把A分解為Φ與Ψ相乘，Ψs＝x，s是x的稀疏表示；

選擇J(x)＝‖s‖₀，得到最優化問題(P₀)，

(P₀):minimize‖s‖₀ s.t.As＝y

通過求解上述方程得到就可以從壓縮后的信號y重建原始信號，

由于向量的s的l₀范數‖s‖₀是一個間斷的、非連續的函數，其計算方法為：

定義一個連續函數來逼近此分段函數，其定義為：

當ε→0,φ₀(s_i)函數無限趨近于函數p_i，因此，選取足夠小的ε，用φ₀(s_i)近似代替p_i。