CN101843099B - 存储视频数据的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了存储视频数据的装置和方法，包括：接收包括I帧和P帧的MPEG视频流；将I帧与P帧分开；分开保存I帧和P帧；及提供信息使得I帧和P帧可被结合以产生全动视频。

Description

存储视频数据的装置和方法
发明背景
本发明涉及监视系统，尤其涉及用于在视频监视系统中存储视频数据的装置和方法。
归档由视频监视系统收集的视频数据由于涉及大量的数据因而已是一个难题。在许多情形下，该数据可能被保存几个月甚至几年。由于MPEG压缩算法及目前磁盘驱动器容量的增加，该问题已被减轻，但远未得以解决。在多通道应用中，存储问题随通道的数量变得更加复杂。
目前的数字录像机具有两种类型的存储器，即短期和长期存储器。在大多数应用中，短期录制使用最大场率完成以获得全动视频。所有短期可用的信息保存在相对小的循环缓冲区中。所有视频以全帧率保存所需时间段，之后从短期缓冲器删除并放入另一文件进行长期存储。文件或按原始记录的进行归档，这需要大量的长期存储资源，或文件被处理以减少在档案库存储器中保存的数据量。在长期存储之前处理文件需要以某些方式对文件进行再加载和修剪以提供更小的文件进行归档。该再加载和修剪过程需要大量系统资源并可在数字录像机记录当前实时数据及执行其它实时操作时严重地妨碍其性能。
发明内容
根据本发明，提供了一种存储视频数据的方法，包括步骤：接收包括I帧和P帧的MPEG视频流；将I帧与P帧分开；分开保存I帧和P帧；及提供信息使得I帧和P帧可被结合以产生全动视频。
根据本发明，还提供了用于存储视频数据的装置，包括用于接收包含I帧和P帧的MPEG视频流的输入设备；用于将I帧与P帧分开的视频流分离器；用于分开保存I帧和P帧的存储器；及用于提供I帧和P帧的唯一标识符以使得I帧和P帧可被结合从而产生全动视频图像的顺序标识符。
在本发明的另一方面，提供了搜索所保存的视频数据的方法，包括步骤：接收包括I帧和P帧的MPEG视频流；将I帧与P帧分开；分开保存I帧和P帧；及仅搜索所保存的I帧。
本发明的另一方面包括用于搜索所保存的视频数据的装置，包括：用于接收包括I帧和P帧的MPEG视频流的输入设备；用于分离I帧和P帧的视频流分离器；用于分开保存I帧和P帧的存储器；及用于仅搜索所保存的I帧的处理器。
在本发明的又一方面，提供了快速重放视频的方法，包括步骤：接收包括I帧和P帧的MPEG视频流；分离I帧和P帧；分开保存I帧和P帧；及以快速重放模式仅重放所保存的I帧。
此外，根据本发明，提供了用于快速重放视频的装置，包括：用于接收包括I帧和P帧的MPEG视频流的输入设备；用于分离I帧和P帧的视频流分离器；用于分开保存I帧和P帧的存储器；及用于在快速重放模式期间仅重放所保存的I帧的处理器。
申请人的发明对视频数据提供有效的预处理，使得视频数据的归档得以有效地完成。申请人的系统在所需时间段提供全动视频，并继而如果需要，使能通过仅改变文件名即可容易地归档I帧文件，并将其放在档案存储器中。不需要对数字录像机进行预处理及中断其正常处理。通过仅保存I帧，本发明消除了高达80％的数据从而在长期存储方面提供明显的节省优势。申请人的系统还可使用两个循环缓冲区，其具有在数据被新数据盖写之前的不同时间段，从而提供这样的可能性：在P帧数据被保存的较短时间段期间提供全动视频，及对包含I帧的第二循环缓冲区提供长期存储。
申请人的发明还提供搜索视频数据的有效方法，并提供快速重放而不加重系统资源的负担。
根据本发明，提供了存储视频数据的方法，包括步骤：接收包括I帧和P帧的MPEG视频流；将I帧与P帧分开，将I帧分为第一组I帧和第二组I帧；分开保存第一组I帧、第二组I帧和P帧；及提供信息使得第一组I帧、第二组I帧和P帧可被结合以产生全动视频。
根据本发明，还提供了存储视频数据的方法，包括步骤：接收包括I帧和P帧的MPEG视频流；将I帧与P帧分开以形成一组I帧，该组I帧具有第一I帧子集和第二I帧子集；分开保存该组I帧、第一I帧子集的副本和P帧；及提供信息使得该组I帧和P帧可被结合以产生全动视频。
此外，本发明提供了用于存储视频数据的装置，包括：用于接收包含I帧和P帧的MPEG视频流的输入设备；用于将I帧与P帧分开以形成一组I帧的视频流分离器，该组I帧具有第一I帧子集和第二I帧子集；适于创建第一I帧子集的副本的处理器；用于分开保存该组I帧、第一I帧子集和P帧的存储器；及用于提供该组I帧和P帧的唯一标识符以使得该组I帧和P帧可被结合从而产生全动视频图像的顺序标识符。
另外，本发明提供了用于存储视频数据的装置，包括：用于接收包含I帧和P帧的MPEG视频流的输入设备；用于将I帧与P帧分开以形成一组I帧的视频流分离器，该组I帧具有第一I帧子集和第二I帧子集；适于创建第一I帧子集的副本的处理器；用于分开保存该组I帧、第一I帧子集和P帧的存储器；及用于提供该组I帧和P帧的唯一标识符以使得该组I帧和P帧可被结合从而产生全动视频图像的顺序标识符。
本发明的其它优点和应用从下面对本发明的优选实施例的详细描述可明显看出。
附图说明
图1为使用本发明的数字录像机的框图。
图2为根据本发明处理MPEG流的图解框图。
图3为根据本发明处理MPEG流的图解框图。
图4为根据本发明处理MPEG流的图解框图。
具体实施方式
参考图1，数字录像机10在输入设备12接收MPEG视频流28，其将MPEG视频流28提供给处理器14。MPEG视频流28可经闭环网络、局域网或宽域网如因特网提供。处理器14连接到ROM16、RAM18和存储器20，例如其可以是磁盘驱动器或光学驱动器。处理器14向输出设备24提供输出信号以在监视器(未示出)上显示。处理器14实施保存在ROM16或存储器20中的算法和程序。用户输入设备26可以是控制器、键盘、或其它直接连接到数字录像机10的适当输入设备，或者用户输入设备26可经网络进行连接，网络可以是闭环网络、局域网或宽域网如因特网。用户输入设备26将用户输入提供给处理器14，如开始或停止记录视频数据、播放视频数据、搜索视频数据、以快速重放模式重放视频数据等的指令。
图2示出了示例性的MPEG流28，其由一系列数据帧编码图组成。数据帧的三种类型为I帧、P帧和B帧。I帧被编码为单一图像，而不涉及任何过去或将来的帧。P帧(预示)相对于过去的参考帧进行编码，所述参考帧可以是P帧或I帧。过去的参考帧是最近的在前参考帧。B帧(双向预示)相对于过去的参考帧、未来的参考帧或二者进行编码。未来的参考帧是最近的随后参考帧，或I帧或P帧。帧序列，其在本领域中被称为图组(GOP)，可采取许多不同的结构，如上所述，MPEG视频流28仅是示例。I帧、P帧和B帧的比例由视频流的性质及网络和系统的带宽限制确定。此外，编码视频流所需要的时间也可影响该比例。尽管仅由I帧和P帧组成的MPEG流已被发现可令人满意地用于视频监视系统，但MPEG视频流28被示出具有B帧。
参考图1和图2，MPEG流28由处理器14分离为两个单独的文件，即文件30和文件32。或者，其它电路可用作视频流分离器。处理器14通过检查帧首部确定帧类型。文件30仅包含I帧，文件32包含P帧和B帧。如上所述，MPEG流28可能不包含B帧，因而文件32也可仅包含P帧。文件30和32中的每一个具有唯一的标识符，其可在各自文件的首部中并可以是处理器14提供的唯一时间戳。处理器14还向每一帧提供连续的帧编号(在图2中示为1-10)，使得文件30和30可由处理器14结合以响应于用户输入设备26的请求提供全动视频。
文件30和32可被保存在存储器20中，其可被划分为短期和长期存储区。短期和长期存储区可以是循环缓冲区。两个循环缓冲区的大小取决于将要保存的数据量及数据在用新数据盖写之前需要保存的时间长度。或者，文件30可为了归档目的而放在长期存储区中或在放入长期存储区之前保存在临时存储区中。临时保存文件32，使得全动视频可由输出设备24提供给显示器从而用于在所需时间段进行观察以满足使用数字录像机10的监视系统的目的和策略。处理器14确定指定的时间在何时已消逝，无论是几小时、几天还是更长时间，之后允许文件32可用新数据盖写。如果文件32被保存在循环缓冲区中，文件32被保存在那里，之后被自动盖写，而无需处理器14监视逝去的时间。类似地，文件30可被放入循环缓冲区并被自动盖写。文件30的在数据保存在循环缓冲区中到其被盖写之间的时间段大于文件32。例如，短期存储可以是1-2周，长期存储可以是6个月。如果需要，文件32可被放入长期存储器中以提供全动视频能力。之后，文件32可通过用其它数据盖写或简单地删除而容易地处理，只要不影响为归档目的保存的I帧。
数字录像机10通过仅保存具有I帧的文件30而节省高达80％的所需档案存储器空间。尽管如此，数字录像机10还在用户对全动视频感兴趣的时间段期间提供全动视频能力。此外，数字录像机10不需要处理器14在数据按系统要求归档之前再加载和处理MPEG流28，所述系统按输入设备12所接收的保存MPEG流28。
如果需要，在档案存储器之前，文件30可由处理器14处理，使得文件30只有一部分放入存储器20中的档案存储器内。例如，第一I帧可被保存，之后一个或多个I帧可被跳过，其后下一I帧被记录。重复该过程直到所有文件30均已被处理为止。处理文件30以去除一部分I帧相比于再加载和再处理整个MPEG流是相对简单和有效的操作，从而仅需要最小限度的系统资源。
如果处理器14接收搜索所记录的视频数据的请求，处理器14仅使用文件30执行搜索以加快搜索并相比于按输入设备12所接收的保存MPEG流28的系统限制系统资源需求。类似地，如果处理器14接收以快速重放模式重放所记录的视频数据的请求，处理器14通过仅播放文件30提供快速重放模式。这相比于按输入设备12所接收的保存MPEG流28的系统提供了以快速重放模式显示所记录的视频数据所需要的系统资源的明显节省。
参考图1和图3，MPEG流28由处理器14分为三个分开的文件，即文件40、文件42和文件44。作为备选，如上所述，其它电路可用作视频流分离器。处理器14通过检查帧首部确定帧类型并将I帧拆分为两个分开的组，一组保存在文件40中及另一组保存在文件42中。如图3中所示，I帧交替保存在文件40和42中，即I1、I3和I5保存在文件40中，而I2、I4和I6保存在文件42中。也可使用其它技术，如每第三个I帧或每第四个I帧可保存在文件40中，其余I帧保存在文件42中。文件44包含P帧和B帧，示为Bn和Pm。如上所述，MPEG流28可能不包含B帧，因而文件44将仅包含P帧。文件40、42和44中的每一个具有唯一标识符，其可在相应文件的首部中及可以是处理器14提供的唯一时间戳。处理器14还向每一帧提供顺序帧编号(如上所述及如图2中所示)，使得文件40、42和44可由处理器14组合以响应于来自用户输入设备26的请求提供全动视频。
文件40、42和44可保存在存储器20中，其可分为具有不同长度的存储期限的存储区。例如，每一文件40、42和44可具有不同的存储长度。文件40可具有最长的存储期限，文件42可具有比文件40短的期限，及文件44可具有最短存储期限。不同期限的存储区可以是循环缓冲区。三个循环缓冲区的大小取决于将要保存的数据量及数据在用新数据盖写之前保留的时间长度。作为备选，文件40可为了归档目的而放在长期存储区中或在放入长期存储区之前保存在临时存储区中。具有两组不同的I帧减少了所需长期存储区的量，而不需要对文件进行任何处理。此外，使文件42的存储期限比文件44的期限长允许对用户的数据集分层，其在所有三个文件均被保存的时间期间提供全动视频，及在文件44的保留存储时间已期满之后但文件42仍被保存的时间期间提供完整的一组I帧。处理器14确定对每一文件40、42和44指定的时间在何时已消逝，无论是几小时、几天还是更长时间，之后允许适当的文件可用新数据盖写。如果文件40、42和44保存在循环缓冲区中，则它们将被自动盖写，而无需处理器14监视逝去的时间。
参考图1和图4，如上所述，MPEG流28由处理器14分为保存在文件50中的I帧和保存在文件54中的B帧及P帧。保存在文件50中的I帧的子集还保存在文件52中。如图4中所示，每第五个I帧的副本保存在文件52中，由I1和I6图示。也可使用其它技术，如每第二个I帧、每第三个I帧或每第四个I帧等可保存在文件52中。文件54包含P帧和B帧，示为Bn和Pm。如上所述，MPEG流28可能不包含B帧，因而文件54将仅包含P帧。文件50、52和54中的每一个具有唯一标识符，其可在相应文件的首部中及可以是处理器14提供的唯一时间戳。处理器14还向每一帧提供顺序帧编号(如上所述及如图2中所示)，使得文件50和54可由处理器14组合以响应于来自用户输入设备26的请求提供全动视频。
文件50、52和54可保存在存储器20中，其可分为具有不同长度的存储期限的存储区。例如，每一文件50、52和54可具有不同的存储长度。文件52可具有最长的存储期限，文件50可具有比文件52短的期限，及文件54可具有最短存储期限。不同期限的存储区可以是循环缓冲区。三个循环缓冲区的大小取决于将要保存的数据量及数据在用新数据盖写之前保留的时间长度。作为备选，文件52可为了归档目的而放在长期存储区中或在放入长期存储区之前保存在临时存储区中。在文件50中具有完整的一组I帧提供I帧与文件54中的B帧和P帧的有效结合从而在文件50和54均保留在存储区中的时间期间提供全动视频。文件52中保存的I帧子集减少了所需长期存储区的量，而不需要对文件进行任何处理。处理器14确定对每一文件50、52和54指定的时间在何时已消逝，无论是几小时、几天还是更长时间，之后允许适当的文件可用新数据盖写。如果文件50、52和54保存在循环缓冲区中，则它们将被自动盖写，而无需处理器14监视逝去的时间。
应当理解，在不背离本发明范围的情况下可对本发明做出变化和修改。还应理解，本发明的范围不应解释为限于在此公开的具体实施例，而是仅根据按照前述公开内容阅读的所附权利要求。

Claims (17)

1.存储视频数据的方法，包括步骤：接收包括一系列的I帧和P帧的MPEG视频流；将该系列的I帧与P帧分开，将该系列的I帧分为第一组I帧和第二组I帧，使得第一组I帧包括该系列的I帧中每第2个I帧、或每第3个I帧、或每第4个I帧、或每第5个I帧或者以此类推；分开保存第一组I帧、第二组I帧和P帧；及提供信息使得第一组I帧、第二组I帧和P帧可被结合以产生全动视频。
2.根据权利要求1的方法，其中所述保存步骤包括：将第一组I帧保存在第一循环缓冲区中，该第一循环缓冲区中保存的信息在盖写之前保留第一时间段；将第二组I帧保存在第二循环缓冲区中，该第二循环缓冲区中保存的信息在盖写之前保留第二时间段；及将P帧保存在第三循环缓冲区中，该第三循环缓冲区中保存的信息在盖写之前保留第三时间段；其中第一时间段比第二时间段长及比第三时间段长。
3.根据权利要求1的方法，其中所述提供步骤包括提供使第一组I帧、第二组I帧和P帧相关联的索引。
4.根据权利要求1的方法，其中所述提供步骤包括对该系列I帧和P帧中每一I帧和P帧给予唯一的时间戳并顺序编号所述每一帧。
5.根据权利要求2的方法，其中保存步骤中第二时间段比第三时间段长。
6.存储视频数据的方法，包括步骤：接收包括I帧和P帧的MPEG视频流；将I帧与P帧分开以形成一系列I帧；从该系列I帧复制每第2个I帧、或每第3个I帧、或每第4个I帧、或每第5个I帧或者以此类推以形成I帧子集；分开保存该组I帧、该I帧子集和P帧；及提供信息使得该组I帧和P帧可被结合以产生全动视频。
7.根据权利要求6的方法，其中所述保存步骤包括：将所述一组I帧保存在第一循环缓冲区中，该第一循环缓冲区中保存的信息在盖写之前保留第一时间段；将I帧子集保存在第二循环缓冲区中，该第二循环缓冲区中保存的信息在盖写之前保留第二时间段；及将P帧保存在第三循环缓冲区中，该第三循环缓冲区中保存的信息在盖写之前保留第三时间段；其中第二时间段比第一时间段长及比第三时间段长。
8.根据权利要求6的方法，其中所述提供步骤包括提供使所述一组I帧和P帧相关联的索引。
9.根据权利要求6的方法，其中所述提供步骤包括对在所述接收步骤中接收的MPEG视频流的每一帧给予唯一的时间戳并顺序编号所述每一帧。
10.用于存储视频数据的装置，包括：用于接收包含一系列的I帧和P帧的MPEG视频流的输入设备；用于将所述系列的I帧与P帧分开以形成第一组I帧和第二组I帧的视频流分离器，使得第一组I帧包括该系列的I帧中的每第2个I帧、或每第3个I帧、或每第4个I帧、或每第5个I帧或者以此类推；用于分开保存所述第一组I帧、所述第二组I帧和所述P帧的存储器；及用于提供所述I帧和所述P帧的组的唯一标识符以使得所述第一和第二组的I帧和P帧可被结合从而产生全动视频图像的顺序标识符。
11.根据权利要求10的装置，其中所述存储器包括：用于保存第一组I帧的第一循环缓冲区，该第一循环缓冲区中保存的信息在盖写之前保留第一时间段；用于保存第二组I帧的第二循环缓冲区，该第二循环缓冲区中保存的信息在盖写之前保留第二时间段；及用于保存P帧的第三循环缓冲区，该第三循环缓冲区中保存的信息在盖写之前保留第三时间段；其中第一时间段比第二时间段长及比第三时间段长。
12.根据权利要求10的装置，其中所述顺序标识符提供使所述I帧和P帧相关联的索引。
13.根据权利要求10的装置，其中所述顺序标识符提供唯一的时间戳并顺序编号所述MPEG视频流的每一帧。
14.用于存储视频数据的装置，包括：用于接收包含I帧和P帧的MPEG视频流的输入设备；用于将I帧与p帧分开以形成一序列I帧的视频流分离器；适于从该系列I帧复制每第2个I帧、或每第3个I帧、或每第4个I帧、或每第5个I帧或者以此类推以形成I帧子集的处理器；用于分开保存所述序列I帧、所述I帧子集和所述P帧的存储器；及用于提供所述序列I帧和所述P帧的唯一标识符以使得所述序列I帧和P帧可被结合从而产生全动视频图像的顺序标识符。
15.根据权利要求14的装置，其中所述存储器包括：用于保存所述序列I帧的第一循环缓冲区，该第一循环缓冲区中保存的信息在盖写之前保留第一时间段；用于保存所述I帧子集的第二循环缓冲区，该第二循环缓冲区中保存的信息在盖写之前保留第二时间段；及用于保存P帧的第三循环缓冲区，该第三循环缓冲区中保存的信息在盖写之前保留第三时间段；其中第二时间段比第一时间段长及比第三时间段长。
16.根据权利要求14的装置，其中所述顺序标识符提供使所述I帧和P帧相关联的索引。
17.根据权利要求14的装置，其中所述顺序标识符提供唯一的时间戳并顺序编号所述MPEG视频流的每一帧。
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