CN101389029A - 一种视频图像编码和检索的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种视频图像编码和检索的方法及装置，方法包括：步骤一，对于摄像机所拍摄的每帧画面，计算该帧画面中各宏块的亮度平均值；步骤二，在每帧画面的编码数据中加入该帧各宏块的所述亮度平均值；步骤三，在检索过程中，提取所述亮度平均值，根据所述亮度平均值进行运动目标的检测。本发明能够排除图像编码噪声的干扰，准确检测出编码图像中的运动目标。
Description
技术领域
本发明涉及一种视频处理技术，特别是涉及一种视频图像编码和检索的方法及装置。
背景技术
随着网络化数字视频监控技术的发展，越来越多的用户采用了带有视频压缩功能的网络摄像机。网络摄像机和网络监控系统也由原来的单纯摄取、传送、保存图像，慢慢发展到支持一些简单的分析和处理功能，例如运动检测和报警功能。一般网络摄像机都是由其中的视频压缩模块(例如MPEG4，H.264，AVS等)将捕获的监控视频画面压缩为码率较低的编码视频流，通过网络传送到监控中心的服务器上。服务器则负责对各个网络摄像机发送过来的视频流进行分析，并在满足某些条件的时候发送报警信号给管理员。
为了能够基于视频压缩码流实现运动检测和报警，现有的技术有多种实现方法。最简单的方法是直接将压缩码流做解码，还原出视频画面，然后基于帧差或光流场等技术检测各帧之间是否存在运动目标，以及提取运动目标的大小、运动方向等参数。这种方法主要的问题是，解码过程需要耗费大量的运算量，这直接限制了每台服务器允许接入网络摄像机的数量，增加了网络监控系统的成本。
另一种方法运算复杂度稍微简单一些，它并不需要将整个图像都解出来，只需要从码流中解析出各个宏块的运动向量等参数。基于各个宏块的运动向量等信息，可以粗略判断出各个区域是否存在运动目标。这个方法的问题在于，当画面中噪声成分比较多的时候，噪声会对视频压缩过程中计算运动向量的搜索算法造成干扰，使得运动向量也不能准确地反映目标的运动情况。最典型的例子是，画面中没有任何运动目标，但是由于噪声较大，很多宏块的运动向量都非零。这将直接导致运动检测算法做出误报警。
发明内容
本发明的目的是提供一种视频图像编码和检索的方法及装置，能够排除图像编码噪声的干扰，准确检测出编码图像中的运动目标，解决现有视频图像监测技术容易产生误报警的技术问题。
为了实现上述目的，一方面，提供了一种视频图像编码和检索的方法，包括：
步骤一，对于摄像机所拍摄的每帧画面，计算该帧画面中各宏块的亮度平均值；
步骤二，在每帧画面的编码数据中加入该帧各宏块的所述亮度平均值；
步骤三，在检索过程中，提取所述亮度平均值，根据所述亮度平均值进行运动目标的检测。
优选地，上述的方法中，所述步骤三中，所述根据所述亮度平均值进行运动目标的检测具体包括：将当前帧图像各宏块的所述亮度平均值与以往帧的对应宏块的亮度平均值进行比较，如果当前正比较的当前宏块的亮度平均值与对应宏块的亮度平均值的差值超出预定阈值，则认为当前宏块具有运动目标。
优选地，上述的方法中，在所述步骤三之前还包括：在检索过程中，提取编码数据中的当前帧画面的运动参数，如果所述运动参数不为零，则执行步骤三，如果所述运动参数为零，则检索下一帧画面。
优选地，上述的方法中，在所述步骤二中，所述亮度平均值加入到所述编码数据的图像头扩展数据定义区。
优选地，上述的方法中，所述图像头扩展数据定义区还包括有代表所述亮度平均值存在的存在标识。
优选地，上述的方法中，所述图像头扩展数据定义区为用户数据区。
优选地，上述的方法中，在所述步骤二中，所述亮度平均值以原始值进行编码并加入到所述编码数据中。
优选地，上述的方法中，在所述步骤二中，所述亮度平均值以联合图像专家组JPEG的直流分量DC系数预测的方式进行编码。
还提供了一种视频图像编码和检索的装置，包括：
计算模块，用于：对于摄像机所拍摄的每帧画面，计算该帧画面中各宏块的亮度平均值；
编码模块，用于：在每帧画面的编码数据中加入该帧各宏块的所述亮度平均值；
亮度检索模块，用于：在检索过程中，提取所述亮度平均值，根据所述亮度平均值进行运动目标的检测。
优选地，上述的装置中，所述亮度检索模块具体包括：
比较单元，用于：将当前帧图像各宏块的所述亮度平均值与以往帧的对应宏块的亮度平均值进行比较；
判断单元，用于：如果当前正比较的当前宏块的亮度平均值与对应宏块的亮度平均值的差值超出预定阈值，则认为当前宏块具有运动目标。
优选地，上述的装置中，还包括：运动参数检索模块，用于：在检索过程中，提取编码数据中的当前帧画面的运动参数，如果所述运动参数不为零，则执行所述检索模块的功能，如果所述运动参数为零，则检索下一帧画面。
本发明实施例至少存在以下技术效果：
1)编码器在对一帧图像进行编码时，通过简单的计算，可以求出各宏块的亮度平均值，通过特定的扩展语法结构，在码流中可以方便简单的嵌入这些亮度平均值信息。
2)解码器不需要进行修改，即可正常解出图像画面。
3)基于编码视频流的检测模块，可以提取出每帧中各宏块的平均值，直接或辅助用来做运动检测和报警。
附图说明
图1为本发明实施例提供的方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例提供的装置的结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。
现有的视频编码方法中，因为用到帧间预测及运动补偿等技术，所以不能很方便的从编码后的编码数据中提取出各个宏块的亮度平均值。而这样的亮度平均值信息对运动检测算法会有很大帮助。例如，在背景技术所举的例子中，噪声大导致运动向量非零，但此时若辅以宏块的亮度平均值信息，将当前宏块亮度平均值与以往图像中对应的宏块亮度平均值相比较，则会排除一些干扰，获得更为准确的结果。
因此，本发明在视频编码时，将每帧中各宏块的亮度平均值嵌入到视频流中，作为附加信息。解码器在解码过程中可以完全忽略这些信息而不影响解码。检测模块可以读取这些附加信息，得到各宏块的亮度平均值，直接或辅助做运动检测。
图1为本发明实施例提供的方法的步骤流程图，如图所示，本发明实施例的种视频图像编码和检索的方法，包括：
步骤101，对于摄像机所拍摄的每帧画面，计算该帧画面中各宏块的亮度平均值；
步骤102，在每帧画面的编码数据中加入该帧各宏块的所述亮度平均值；
步骤103，在检索过程中，提取所述亮度平均值，根据所述亮度平均值进行运动目标的检测。
其中，步骤103中，所述根据所述亮度平均值进行运动目标的检测具体包括：将当前帧图像各宏块的所述亮度平均值与以往帧的对应宏块的亮度平均值进行比较，如果当前正比较的当前宏块的亮度平均值与对应宏块的亮度平均值的差值超出预定阈值，则认为当前宏块具有运动目标。
当然，以上方法也可以将各宏块的亮度平均值信息与现有的其他运动检测方法(例如采用运动向量进行运动检测)相结合，来提高运动检测的准确率，降低误报和错报的几率。结合后的方法是在所述步骤103之前加入步骤：在检索过程中，提取编码数据中的当前帧画面的运动参数，如果所述运动参数不为零，则执行步骤103，如果所述运动参数为零，则检索下一帧画面。
在步骤102中，所述亮度平均值是加入到所述编码数据的图像头扩展数据定义区。本发明在每帧图像头的扩展数据定义(例如用户数据区)中，嵌入如下语法结构：
{宏块亮度均值存在的标志；
如果宏块亮度均值存在，则
{依次列出各个宏块的亮度均值；}}
计算宏块(16x16像素)的亮度均值是公知的方法，在此不做详述。计算方法比较简单，视频编码器容易实现。
当然，依据运动检测精度的需要，也可以将各个块(8x8像素)的均值嵌入码流中，但这会增加码流的大小。
步骤103中，在做运动检测时，将各宏块的亮度均值从码流中提取出来，与以往图像进行对比。如果某个宏块的亮度均值变化程度大于某个事先设定的阈值，则认为该宏块发生了运动。
在所述步骤102中，所述亮度平均值以原始值进行编码，或者所述亮度平均值以联合图像专家组JPEG的直流分量DC系数预测的方式进行编码。
图2为本发明实施例提供的装置的结构图，如图所示，本发明实施例提供的视频图像编码和检索的装置包括：
计算模块201，用于：对于摄像机所拍摄的每帧画面，计算该帧画面中各宏块的亮度平均值；
编码模块202，用于：在每帧画面的编码数据中加入该帧各宏块的所述亮度平均值；
亮度检索模块203，用于：在检索过程中，提取所述亮度平均值，根据所述亮度平均值进行运动目标的检测。
还可以包括：
运动参数检索模块204，用于：在检索过程中，提取编码数据中的当前帧画面的运动参数，如果所述运动参数不为零，则执行所述检索模块的功能，如果所述运动参数为零，则检索下一帧画面。
其中，所述亮度检索模块可以具体包括：
比较单元，用于：将当前帧图像各宏块的所述亮度平均值与以往帧的对应宏块的亮度平均值进行比较；
判断单元，用于：如果当前正比较的当前宏块的亮度平均值与对应宏块的亮度平均值的差值超出预定阈值，则认为当前宏块具有运动目标。
由上可知，本发明实施例具有以下特点和优势：
1)编码器在对一帧图像进行编码时，通过简单的计算，可以求出各宏块的亮度平均值。根据上述扩展语法结构，在码流中可以方便简单的嵌入这些信息。
2)解码器不需要进行修改，即可正常解出图像画面。
3)基于编码视频流的检测模块，可以提取出每帧中各宏块的平均值，直接或辅助用来做运动检测和报警。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种视频图像编码和检索的方法，其特征在于，包括：
步骤一，对于摄像机所拍摄的每帧画面，计算该帧画面中各宏块的亮度平均值；
步骤二，在每帧画面的编码数据中加入该帧各宏块的所述亮度平均值；
步骤三，在检索过程中，提取所述亮度平均值，根据所述亮度平均值进行运动目标的检测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中，所述根据所述亮度平均值进行运动目标的检测具体包括：
将当前帧图像各宏块的所述亮度平均值与以往帧的对应宏块的亮度平均值进行比较，如果当前正比较的当前宏块的亮度平均值与对应宏块的亮度平均值的差值超出预定阈值，则认为当前宏块具有运动目标。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤三之前还包括：
在检索过程中，提取编码数据中的当前帧画面的运动参数，如果所述运动参数不为零，则执行步骤三，如果所述运动参数为零，则检索下一帧画面。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述亮度平均值加入到所述编码数据的图像头扩展数据定义区。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述图像头扩展数据定义区还包括有代表所述亮度平均值存在的存在标识。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述图像头扩展数据定义区为用户数据区。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述亮度平均值以原始值进行编码并加入到所述编码数据中。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述亮度平均值以联合图像专家组JPEG的直流分量DC系数预测的方式进行编码。
9.一种视频图像编码和检索的装置，其特征在于，包括：
计算模块，用于：对于摄像机所拍摄的每帧画面，计算该帧画面中各宏块的亮度平均值；
编码模块，用于：在每帧画面的编码数据中加入该帧各宏块的所述亮度平均值；
亮度检索模块，用于：在检索过程中，提取所述亮度平均值，根据所述亮度平均值进行运动目标的检测。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述亮度检索模块具体包括：
比较单元，用于：将当前帧图像各宏块的所述亮度平均值与以往帧的对应宏块的亮度平均值进行比较；
判断单元，用于：如果当前正比较的当前宏块的亮度平均值与对应宏块的亮度平均值的差值超出预定阈值，则认为当前宏块具有运动目标。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：
运动参数检索模块，用于：在检索过程中，提取编码数据中的当前帧画面的运动参数，如果所述运动参数不为零，则执行所述检索模块的功能，如果所述运动参数为零，则检索下一帧画面。
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHANXI ZHONGTIANXIN TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: BEIJING VIMICRO ELECTRONICS CO., LTD. Effective date: 20121218 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100083 HAIDIAN, BEIJING TO: 030032 TAIYUAN, SHAANXI PROVINCE |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20121218 Address after: 105, room 3, building 6, Kaiyuan street, Taiyuan economic and Technological Development Zone, Shanxi 030032, China Patentee after: SHANXI VIMICRO TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 100083, Haidian District, Xueyuan Road, Beijing No. 35, Nanjing Ning building, 15 Floor Patentee before: Beijing Vimicro Corporation |