CN102148958B - 一种在模拟视频数据中嵌入监控附加信息的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在模拟视频数据中嵌入监控附加信息的方法及系统，方法包括：步骤一，摄像头产生模拟视频信号的国际标准接口数据；步骤二，在所述国际标准接口数据中的填充空白信号的位置，嵌入监控附加信息，并传送给视频压缩编码模块；步骤三，所述视频压缩编码模块将所述监控附加信息编码为附加编码数据并对应嵌入到压缩编码的视频数据流中，所述附加编码数据与所述视频数据流共同传输或存储。本发明能够在标准的模拟视频信号数字接口数据中嵌入附加信息，可以在不增加额外接口或数据传输通道的条件下在设备之间传递附加信息，从而解决现有技术因随屏叠加附加信息会改变原始监控画面并且不易检索的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及视频监控系统的视频数据的处理技术，特别是涉及一种在模拟视频数据中嵌入监控附加信息的方法及系统。
背景技术
视频监控系统的主要功能是对各种现场实况进行监视。它使管理人员在控制室中能观察到所有重要地点的情况，如在出入口、主要通道、车库等重要场所安装摄像机，将监测区的情况以图像方式实时传送到管理中心，值班人员通过监视器、电视墙等显示设备可以随时了解这些重要场所的情况。同时，这些视频数据会被存储记录，以备需要时查询。
在视频监控应用中，经常都需要在监控图像和视频数据中加入一些附加信息，如绝对时间信息(年月日时分秒等)、摄像头ID号等，以备日后检索查证。现行加入附加信息的解决方案都是在监控图像上直接以OSD(On-ScreenDisplay，随屏显示)方式叠加这些信息，存在两大问题。一是会改变原始监控画面的内容，在某些情况下会导致一些重要原始图像信息丢失或不可恢复；另一方面由于OSD内容是以图像形式存在的，在检索查证时要靠人工浏览监控视频图像的方式才能找到所需的监控视频画面，人工成本和时间成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种在模拟视频数据中嵌入监控附加信息的方法及系统，能够在标准的模拟视频信号数字接口数据中嵌入附加信息，可以在不增加额外接口或数据传输通道的条件下在设备之间传递附加信息，从而解决现有技术因随屏叠加附加信息会改变原始监控画面并且不易检索的技术问题。
为了实现上述目的，一方面，提供了一种在模拟视频数据中嵌入监控附加信息的方法，包括如下步骤：
步骤一，摄像头产生模拟视频信号的国际标准接口数据；
步骤二，在所述国际标准接口数据中的填充空白信号的位置，嵌入监控附加信息，并传送给视频压缩编码模块；
步骤三，所述视频压缩编码模块将所述监控附加信息编码为附加编码数据并对应嵌入到压缩编码的视频数据流中，所述附加编码数据与所述视频数据流共同传输或存储。
优选地，上述的方法中，在所述步骤二中，重复嵌入多次所述监控附加信息。
优选地，上述的方法中，所述国际标准为ITU-RBT.656标准；所述监控附加信息包括：绝对时间信息、摄像头ID号和检测报警信息。
优选地，上述的方法中，还包括步骤四，通过解析查询所述附加编码数据来进行视频数据的检索。
优选地，上述的方法中，所述监控附加信息的每一个比特各占用1个样点位置；
所述ITU-RBT.656标准的每个样点占用8个比特，或者所述ITU-RBT.656标准的每个样点占用10个比特，全“1”代表信息比特为“1”，全“0”代表信息比特为“0”。
本发明还提供一种视频监控系统，包括：
摄像头，用于：产生模拟视频信号的国际标准接口数据；
嵌入模块，用于：在所述国际标准接口数据中的填充空白信号的位置，嵌入监控附加信息；
视频压缩编码模块，用于：将所述监控附加信息编码为附加编码数据并对应嵌入到压缩编码的视频数据流中，所述附加编码数据与所述视频数据流共同传输或存储。
优选地，上述的视频监控系统中，所述嵌入模块重复嵌入多次所述监控附加信息。
优选地，上述的视频监控系统中，还包括检索模块，用于：通过解析查询所述附加编码数据来进行视频数据的检索。
优选地，上述的视频监控系统中，所述国际标准为ITU-RBT.656标准；所述监控附加信息包括：绝对时间信息、摄像头ID号和检测报警信息。
本发明至少存在以下技术效果：
1)在标准的模拟视频信号数字接口数据中嵌入附加信息，如绝对时间信息(年月日时分秒等)、摄像头ID号、检测报警信息(例如运动、如人脸、人体、车辆和车牌类的特殊目标、以及异常事件等)等，不需要增加额外接口或数据传输通道即可在设备之间传递这些信息。
2)附加信息编码嵌入到压缩编码的视频数据流，与压缩编码的视频数据一起传输或存储，既不破坏视频图像的固有内容，又保证与视频画面内容同步。
3)在接收端解码时，解析包含附加信息的相关语法，即可获得对应的附加信息。需要检索时，通过解析并查询包含附加信息的相关语法，可以快速按附加信息的相关内容定位视频，这一检索过程可以用机器或软件程序实现，替代人工检索，提高效率，节约成本，从而解决现有OSD叠加方式需要靠人工浏览才能检索的问题。
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2a、2b为本发明实施例提供的ITU-RBT.656国际标准的数字接口数据格式的示意图；
图3为本发明实施例提供的监控系统编码端的结构图；
图4为本发明实施例提供的监控系统解码端的结构图。
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。
图1为本发明实施例提供的方法的步骤流程图，如图1所示，在模拟视频数据中嵌入监控附加信息的方法，包括如下步骤：
步骤101，摄像头产生模拟视频信号的国际标准接口数据；
步骤102，在所述国际标准接口数据中的填充空白信号的位置，嵌入监控附加信息，并和视频数据一起传送给视频压缩编码模块；
步骤103，所述视频压缩编码模块将所述监控附加信息编码为附加编码数据并对应嵌入到压缩编码的视频数据流中，所述附加编码数据与所述视频数据流共同传输或存储。
可见，本发明是在摄像头输出的模拟视频信号的数据中，以固定的格式嵌入监控附加信息，监控附加信息可以包括绝对时间信息(年月日时分秒等)、摄像头ID号、检测报警信息(例如运动、如人脸、人体、车辆和车牌类的特殊目标、以及异常事件等)等，然后利用标准的模拟视频信号数字接口输出到后续的视频压缩编码模块或设备。在后续的压缩编码环节将这些信息作为附加信息编码，嵌入压缩编码的视频数据流，与压缩编码的视频数据一起传输或存储，不但与视频画面同步，还不改变原始视频图像的内容，从而能够解决现有OSD叠加方式造成的破坏原始视频图像的问题。
之后，在接收端解码时，解析包含附加信息的相关语法，即可获得对应的附加信息。需要检索时，通过解析并查询包含附加信息的相关语法，可以快速按附加信息的相关内容定位视频，这一检索过程可以用机器或软件程序实现，替代人工检索，提高效率，节约成本，从而解决现有OSD叠加方式需要靠人工浏览才能检索的问题。
本发明实施例中，所述国际标准以ITU-RBT.656标准为例说明，符合ITU-RBT.656国际标准的数字接口数据格式如图2a所示。对应图像空间位置中一行的数据由858(N制)或864(P制)个亮度信号样点和858(N制)或864(P制)个色差信号样点按Cb，Y，Cr，Y，Cb，Y，Cr，Y，......的次序交错排列。其中Cb，Y，Cr代表对应同一个像素点的亮度信号和色差信号，接下来的Y代表下一个像素点的亮度信号。只有编号为0到719的720个亮度样点和编号为0到359的720个色差样点才对应有效的图像像素，其余样点被时间参考信号SAV和EAV以及空白信号代替。也就是从图中的A点到B点都是无用的空白信号。
尽管每帧图像(包括两场)由525(N制)或625(P制)行组成，其中最多只有487(N制)或576(P制)行有效数据，其余各行数据在编号为0到719的720个亮度样点和编号为0到359的720个色差样点的对应位置上都被填充空白信号，称为空白行。如图2b所示(P制示例)，只有标记为“Active”的行才对应有效图像数据。
由上述可知，在符合ITU-RBT.656国际标准的接口数据中，有大量数据位置不携带有效信息，只是填充空白信号。利用其中一些空白信号所在，按固定的格式嵌入附加信息，包括绝对时间信息(年月日时分秒等)、摄像头ID号、检测报警信息(例如运动、如人脸、人体、车辆和车牌类的特殊目标、以及异常事件等)等，即可利用标准的模拟视频信号数字接口将这些信息输出到后续的视频压缩编码模块或设备。
本发明在每场若干个空白行的编号为0到719的720个亮度样点和编号为0到359的720个色差样点的对应位置上，插入监控附加信息。具体语法格式如下所示。
1、绝对时间信息包括：年份，月份，日期，小时，分钟，秒，毫秒。其中：
1)年份信息可以用8比特表示，表示范围为0～255。年份信息+基数等于当前年份。例如，基数取2000，则2008年可以表示为“0000，1000”。或者，年份信息可以用16比特表示，每4比特表示一个数字，高位在前。例如，2008年可以表示为“0010，0000，0000，1000”。
2)月份信息可以用8比特表示，表示范围为1～12。例如，10月可以表示为“0000，1010”。或者，月份信息可以用8比特表示，每4比特表示一个数字，高位在前。例如，10月可以表示为“0001，0000”。
3)日期信息可以用8比特表示，表示范围为1～31。例如，25日可以表示为“0001，1001”。或者，日期信息可以用8比特表示，每4比特表示一个数字，高位在前。例如，25日可以表示为“0010，0101”。
4)小时信息可以用8比特表示，表示范围为0～23。例如，14点可以表示为“0000，1110”。或者，小时信息可以用8比特表示，每4比特表示一个数字，高位在前。例如，14点可以表示为“0001，0100”。
5)分钟信息可以用8比特表示，表示范围为0～59。例如，48分可以表示为“0011，0000”。或者，分钟信息可以用8比特表示，每4比特表示一个数字，高位在前。例如，48分可以表示为“0100，1000”。
6)秒信息可以用8比特表示，表示范围为0～59。例如，35秒可以表示为“0010，0011”。或者，秒信息可以用8比特表示，每4比特表示一个数字，高位在前。例如，35秒可以表示为“0011，0101”。
7)毫秒信息可以用16比特表示，高位在前，表示范围为0～999。例如，525毫秒可以表示为“0000，0010，0000，1101”。或者，毫秒信息可以用12比特表示，每4比特表示一个数字，高位在前。例如，525毫秒可以表示为“0101，0010，0101”。
2、摄像头ID号用32比特表示，高位在前。
3、检测报警信息根据实际应用需要，采用同样方式。
上述信息占据一个空白行中从第一个有效样点开始的连续位置，每一比特占据一个样点位置。比特为“1”，对应样点数据为“1111，1111”，比特为“0”，对应样点数据为“0000，0000”。这些信息随模拟视频数据一起输出到后续视频压缩编码模块或设备。这些设备根据信息数据格式的定义，从对应样点位置获得相应信息，在后续的压缩编码环节将这些信息作为附加信息编码，嵌入压缩编码的视频数据流，与压缩编码的视频数据一起传输或存储。
进一步的，由于符合ITU-RBT.656国际标准的接口数据，每个样点有8比特和10比特两种格式，当采用10比特格式时，上述每个信息比特与对应样点数据的关系为，比特为“1”，对应样点数据为“11，1111，1111”，比特为“0”，对应样点数据为“00，0000，0000”。
进一步的，为防止在信号传输过程中发生错误，可以统计每个样点的所有比特位中为“1”或“0”的个数，如果为“1”的比特位数大于为“0”的比特位数，则判断该样点对应的信息比特为“1”，反之，如果为“1”的比特位数小于为“0”的比特位数，则判断该样点对应的信息比特为“0”。或者，可以对上述信息在同一行内重复传输N次，或在连续N个空白行中传输上述数据，在接收端选取概率最大的结果作为正确数据。优选的，N取3。或者对每个信息增加纠错码，如常用的BCH编码或CRC编码，每个纠错码的每一比特也占据1个样点的位置，紧跟在对应信息数据之后传输。接收端根据纠错码对信息进行纠错校正，保证正确接收。
图3为本发明实施例提供的监控系统编码端的结构图。如图3所示，视频监控系统编码端，包括：
摄像头31，用于：产生模拟视频信号的国际标准接口数据；
附加信息产生模块32，用于：产生监控附加信息，包括绝对时间信息(年月日时分秒等)、摄像头ID号、检测报警信息(运动、特殊目标如人脸和车牌、异常事件等)等；
嵌入模块33，用于：在所述国际标准接口数据中的填充空白信号的位置，嵌入监控附加信息；
视频压缩编码模块34，用于：将所述监控附加信息编码为附加编码数据并对应嵌入到压缩编码的视频数据流中，所述附加编码数据与所述视频数据流共同传输或存储。
图4为本发明实施例提供的监控系统解码端的结构图。如图4所示，视频监控系统编码端，包括：
视频解码模块41，用于：将压缩编码的视频数据和附加编码数据解码。
附加信息提取模块42，用于：从解码的视频数据流中提取监控附加信息，包括绝对时间信息(年月日时分秒等)、摄像头ID号、检测报警信息(运动、特殊目标如人脸和车牌、异常事件等)等；
检索模块43，用于：通过解析查询所述监控附加信息来进行视频数据的检索。
显示模块44，用于：显示解码的视频数据和监控附加信息。
在视频监控应用中，作为前端视频采集设备的摄像头31常用CCTV(闭路电视监控系统)模拟摄像头来采集视频数据，再经过压缩编码后传输或存储，以节省传输带宽或存储空间。CCTV模拟摄像头一般通过标准的数字接口(符合ITU-RBT.656国际标准)把模拟视频信号输出到后续的压缩编码模块或设备(如数字录像机DVR、视频服务器DVS等)，进行压缩编码。
其中，所述嵌入模块33可以重复嵌入多次所述监控附加信息。所述国际标准为ITU-RBT.656标准；所述监控附加信息包括：绝对时间信息、摄像头ID号和检测报警信息。
由上可知，本发明实施例具有以下优势：
1)在标准的模拟视频信号数字接口数据中嵌入附加信息，如绝对时间信息(年月日时分秒等)、摄像头ID号、检测报警信息(例如运动、如人脸、人体、车辆和车牌类的特殊目标、以及异常事件等)等，不需要增加额外接口或数据传输通道即可在设备之间传递这些信息。
2)附加信息编码嵌入到压缩编码的视频数据流，与压缩编码的视频数据一起传输或存储，既不破坏视频图像的固有内容，又保证与视频画面内容同步。
3)在接收端解码时，解析包含附加信息的相关语法，即可获得对应的附加信息。需要检索时，通过解析并查询包含附加信息的相关语法，可以快速按附加信息的相关内容定位视频，这一检索过程可以用机器或软件程序实现，替代人工检索，提高效率，节约成本，从而解决现有OSD叠加方式需要靠人工浏览才能检索的问题。
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 (9)
1.一种在模拟视频数据中嵌入监控附加信息的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，摄像头产生模拟视频信号的国际标准接口数据；
步骤二，在所述国际标准接口数据中的填充空白信号的位置，嵌入监控附加信息，包括：监控附加信息占据一个空白行中从第一个有效样点开始的连续位置，每一比特占据一个样点位置；监控附加信息随模拟视频数据一起输出到视频压缩编码模块；
步骤三，所述视频压缩编码模块根据信息数据格式的定义，从对应的有效样点位置处获得相应的监控附加信息，将所述监控附加信息编码为附加编码数据并对应嵌入到压缩编码的视频数据流中，所述附加编码数据与所述视频数据流共同传输或存储；需要检索时，通过解析并查询包含附加信息的相关语法，按所述监控附加信息的相关内容定位视频。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，重复嵌入多次所述监控附加信息。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述国际标准为ITU-RBT.656标准；所述监控附加信息包括：绝对时间信息、摄像头ID号和检测报警信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括步骤四，通过解析查询所述附加编码数据来进行视频数据的检索。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述ITU-RBT.656标准的每个样点占用8个比特，或者所述ITU-RBT.656标准的每个样点占用10个比特，全“1”代表信息比特为“1”，全“0”代表信息比特为“0”。
6.一种视频监控系统，其特征在于，包括：
摄像头，用于产生模拟视频信号的国际标准接口数据；
嵌入模块，用于在所述国际标准接口数据中的填充空白信号的位置，嵌入监控附加信息，包括：监控附加信息占据一个空白行中从第一个有效样点开始的连续位置，每一比特占据一个样点位置；监控附加信息随模拟视频数据一起输出到视频压缩编码模块；
视频压缩编码模块，用于根据信息数据格式的定义，从对应的有效样点位置处获得相应的监控附加信息，将所述监控附加信息编码为附加编码数据并对应嵌入到压缩编码的视频数据流中，所述附加编码数据与所述视频数据流共同传输或存储；需要检索时，通过解析并查询包含附加信息的相关语法，按所述监控附加信息的相关内容定位视频。
7.根据权利要求6所述的视频监控系统，其特征在于，所述嵌入模块重复嵌入多次所述监控附加信息。
8.根据权利要求6所述的视频监控系统，其特征在于，还包括检索模块，用于：通过解析查询所述附加编码数据来进行视频数据的检索。
9.根据权利要求7所述的视频监控系统，其特征在于，所述国际标准为ITU-RBT.656标准；所述监控附加信息包括：绝对时间信息、摄像头ID号和检测报警信息。
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