CN102196249B - 监控数据回放方法及编码器、视频管理服务器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了监控数据回放方法及编码器、视频管理服务器。方法包括：EC接收监控摄像头采集的视频数据，对视频数据编码，当对一个连续时间段内的非第一个GOP编码时，对于该GOP的第一帧，EC同时进行I帧编码和P帧编码；对于该GOP除第一帧外的其它帧，EC进行帧间编码；EC将编码后的帧写入存储设备；管理服务器接收客户端发来的回放请求，在存储设备中查找到对应的GOP，读取的第一个GOP的第一帧为I帧，第一个GOP的其余帧为帧间编码所得的帧，读取的其它GOP的第一帧为P帧，其余帧为帧间编码所得的帧，管理服务器将读取的帧返回给客户端。本发明降低了监控数据回放占用的带宽。
Description
技术领域
本发明涉及数据传输技术领域，具体涉及监控数据回放方法及编码器(EC，Encoder)、视频管理服务器(DM，Data Management)。
背景技术
目前在监控系统中使用IP存储区域网络(IPSAN，Internet ProtocolStorage Area Network)作为存储普遍应用，将摄像头采集的数据存储到IPSAN中，当用户需要查看历史录像时，从IPSAN中读取录像数据。
图1给出了现有的典型IP监控组网，如图1所示，数据存储和回放过程如下：
数据存储过程：EC对摄像头采集的视频数据进行编码后以帧组(GOP，Group of Picture)为单位写入IPSAN，一个GOP包括一个I帧和若干个P帧。
数据回放过程：视频客户端(VC，Video Client)或解码客户端(DC，Decoder)向视频管理服务器(VM，Video Management)发出回放申请，由DM以GOP为单位从IPSAN读取数据，然后将数据转发给VC或DC；或者由VC或DC直接从IPSAN中读取GOP数据。
I帧图像采用帧内编码方式，只利用了单帧图像内的空间相关性，压缩倍数相对较低。I帧图像是周期性出现在图像序列中的。P帧和B帧图像采用帧间编码方式，同时利用了空间和时间上的相关性，可以大大提高压缩倍数。
目前一般一个GOP数据的长度为1秒或2秒，I帧由于存储了完整的图像，数据量较大，这样回放时会占用较大带宽。
发明内容
本发明提供监控数据回放方法及EC、VM，以降低监控数据回放时占用的带宽。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种监控数据回放方法，该方法包括：
编码器EC接收监控摄像头采集的视频数据，EC对所述视频数据进行编码，当对一个连续时间段内的非第一个帧组GOP进行编码时，对于每个GOP的第一帧，EC同时进行I帧编码和P帧编码，其中P帧编码的参考帧为前一个GOP的最后一帧；对于每个GOP除第一帧外的其它帧，EC进行帧间编码；EC将编码后的帧写入存储设备；
管理服务器接收到客户端发来的回放请求时，在存储设备中查找到对应的GOP，读取的第一个GOP的第一帧为I帧，第一个GOP的其余帧为帧间编码所得的帧，读取的其它GOP的第一帧为P帧，其余帧为帧间编码所得的帧，管理服务器将读取的帧返回给客户端。
当客户端在进行视频回放时，若发现丢帧，向管理服务器发起读取I帧请求，管理服务器在读取下一个GOP时，读取的该GOP的第一帧为I帧。
所述DM在存储器中查找到对应的GOP进一步包括：
当管理服务器在读取GOP时，发现当前GOP与前一GOP在时间上不连续，则读取的当前GOP的第一帧为I帧，读取的当前GOP的其余帧为帧间编码所得的帧。
当对于每个GOP的第一帧，EC同时进行I帧编码和P帧编码时，所述EC将编码后的帧写入存储设备的同时进一步包括：EC在编码后的GOP头部添加含第一P帧标志；
且，所述管理服务器在存储设备中查找到对应的GOP之后进一步包括：
判断该GOP是否有含第一P帧标志，若否，则读取该GOP的第一帧为I帧，读取该GOP的其余帧为帧间编码所得的帧；若是，则执行所述读取的第一个GOP的第一帧为I帧，第一个GOP的其余帧为帧间编码所得的帧，读取的其它GOP的第一帧为P帧，其余帧为帧间编码所得的帧的动作。
所述DM在存储设备中查找到对应的GOP之后、判断该GOP是否有含第一P帧标志之前进一步包括：
DM与客户端进行协商，判断客户端是否支持播放第一P帧，若是，执行所述判断该GOP是否有含第一P帧标志的动作；否则，读取该GOP的第一帧为I帧，读取该GOP的其余帧为帧间编码所得的帧，将读取的帧返回给客户端。
一种EC，位于监控系统中，包括：
视频数据接收模块：接收监控摄像头采集的视频数据，将视频数据发送给编码模块；
编码模块：接收视频数据，对所述视频数据进行编码，当对一个连续时间段内的非第一个GOP进行编码时，对于每个GOP的第一帧，EC同时进行I帧编码和P帧编码，其中P帧编码的参考帧为前一个GOP的最后一帧；对于每个GOP除第一帧外的其它帧，EC进行帧间编码；EC将编码后的帧写入存储设备。
所述编码模块进一步用于，当对一连续时间段内的第一个GOP进行编码时，对于该GOP的第一帧，只进行I帧编码，对于该GOP除第一帧外的其它帧，只进行帧间编码，将编码后的帧写入存储设备。
一种VM，位于监控系统中，包括：
回放请求接收模块：接收客户端发来的回放请求，将回放请求转发给回放处理模块；
回放处理模块：接收回放请求，在存储设备中查找到对应的GOP，读取的第一个GOP的第一帧为I帧，第一个GOP的其余帧为帧间编码所得的帧，读取的其它GOP的第一帧为P帧，其余帧为帧间编码所得的帧，管理服务器将读取的帧返回给客户端。
所述回放处理模块进一步用于：
当在读取GOP时，发现当前GOP与前一GOP在时间上不连续，则读取的当前GOP的第一帧为I帧，读取的当前GOP的其余帧为帧间编码所得的帧。
所述回放处理模块进一步用于：当在存储设备中查找到对应的GOP后，判断该GOP是否有含第一P帧标志，若否，读取该GOP的第一帧为I帧，读取该GOP的其余帧为帧间编码所得的帧；若是，则执行所述读取的第一个GOP的第一帧为I帧，第一个GOP的其余帧为帧间编码所得的帧，读取的其它GOP的第一帧为P帧，其余帧为帧间编码所得的帧的动作；其中，当对于GOP的第一帧，EC同时进行I帧编码和P帧编码时，EC将编码后的帧写入存储设备的同时，在编码后的GOP头部添加含第一P帧标志。
所述回放处理模块进一步用于：当在存储设备中查找到对应的GOP之后，与客户端进行协商，判断客户端是否支持播放第一P帧，若是，执行所述判断该GOP是否有含第一P帧标志的动作；否则，读取该GOP的第一帧为I帧，读取该GOP的其余帧为帧间编码所得的帧，将读取的帧返回给客户端。
所述回放处理模块进一步用于：当在回放过程中接收到客户端发来的I帧请求时，在读取下一GOP时，读取该GOP的第一帧为I帧。
与现有技术相比，本发明中，对一个连续时间段内的非第一个GOP进行编码时，对于该GOP的第一帧，同时进行I帧编码和P帧编码；对于每个GOP除第一帧外的其它帧，EC进行帧间编码；在回放时，对于每一个GOP，当该GOP为请求回放的第一个GOP时，读取该GOP的第一帧为I帧，读取该GOP的其余帧为帧间编码所得的帧；否则，读取该GOP的第一帧为P帧，读取该GOP的其余帧为帧间编码所得的帧，本发明有效降低了回放时的带宽消耗；
另外，本发明实施例中，当GOP为一连续时间段的第一个GOP时，对于第一帧只进行I帧编码；在回放时，当发现读取的数据发生中断时，对于下一个GOP，要读取I帧；在回放过程中发现丢帧时，在读下一个GOP时，要读取I帧，这都进一步保证了回放画面的连续性
附图说明
图1为现有的典型IP监控组网示意图；
图2为本发明实施例提供的监控数据回放方法流程图；
图3为本发明实施例提供的监控系统中的EC的组成示意图；
图4为本发明实施例提供的监控系统中的VM的组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图2为本发明实施例提供的监控数据回放方法流程图，如图2所示，其具体步骤如下：
步骤201：EC接收监控摄像头采集的视频数据，以GOP为单位对视频数据进行编码。其中，当GOP为一个连续时间段内的第一个GOP时，对于该GOP的第一帧，只进行I帧编码，对于该GOP的后续帧只进行P帧编码；当GOP为一个连续时间段内的非第一个GOP时，对于该GOP的第一帧，EC同时进行I帧编码和P帧编码，得到I帧和P’帧；对于GOP的后续帧，EC只进行P帧编码，得到后续P帧。
其中，P帧编码的参考帧为前一个GOP的最后一帧。
可见，当GOP为一个连续时间段内的第一个GOP时，对该GOP的编码方案与现有技术相同。
摄像头采集的原始视频数据可能在时间上不连续，而为了保证数据回放过程中画面的连续性，在数据回放时，对于每个连续时间段的第一帧，都应该播放I帧。这样，对于每个连续时间段的第一帧，就没有必要同时进行I帧编码和P帧编码了，只进行I帧编码即可。
步骤202：EC将编码后的GOP写入存储设备。其中，当GOP中包含P’帧时，P’帧紧临I帧，并在GOP中标明P’帧的存储位置，同时在该GOP头部添加含P’帧标志。
以下给出添加P’帧后的GOP存储形式举例：
步骤203：VM接收到客户端发来的回放请求，将该回放请求转发给DM。
客户端为VC或DC，回放请求中可携带请求的回放时间段。
步骤204：DM接收回放请求，在存储设备中查找到对应的GOP，对于每个GOP，执行如下步骤205～209：
步骤205：DM判断该GOP头部是否有含P’帧标志，若是，执行步骤207；否则，执行步骤206。
为与现有的数据回放过程兼容，在本步骤205中，DM可首先与客户端进行协商，若客户端支持播放P’帧，则继续后续“判断该GOP头部是否有含P’帧标志”的动作；否则，直接执行步骤209。
步骤206：DM直接读取该GOP并返回给客户端，本流程结束。
步骤207：DM判断该GOP是否为请求回放的第一个GOP，若是，执行步骤209；否则，执行步骤208。
由于种种原因例如：EC在将一编码后的GOP写入存储设备时，写入失败，导致一段本来连续的原始视频数据在存储设备中却不连续，这样，为了保证回放画面的完整性，当DM发现正在读取的数据发生中断后，对于中断后的第一个GOP，也应该读取其I帧。因此，在步骤207中，DM判定当前GOP不为请求回放的第一个GOP时，可以进一步判断当前GOP与最近一次读取的GOP在时间上是否连续，若是，执行步骤208；否则，执行步骤209。例如：客户端的回放请求中携带的回放时间段为：时刻a-时刻b，设GOP的长度为1秒，当DM读到时刻am的数据时，发现上一次读取的数据的时刻为am-d，其中，d＞1秒，则DM确定读取的数据发生中断，从而确定：在读取时刻am的GOP时，应该读取该GOP中的I帧及除P’帧外的所有P帧，即执行步骤209。
步骤208：DM根据GOP中的P’帧的存储位置，读取该GOP中的P’帧及其后所有P帧，并返回给客户端，本流程结束。
步骤209：DM读取该GOP中的I帧及除P’帧外的所有P帧，并返回给客户端。
由于DM向客户端发送的数据也可能丢失，从而导致客户端播放的画面不连续，为了解决该问题，本发明进行了如下改进：
当客户端在播放数据时，若发现有数据帧丢失，则立即向VM发起I帧请求，VM将该I帧请求转发给DM，DM在接收到该I帧请求后，在读取下一个GOP时，直接读取I帧及除P’帧外的所有P帧，并返回给客户端，以保证后续画面的完整。
图3为本发明实施例提供的监控系统中的EC的组成示意图，如图3所示，其主要包括：视频数据接收模块31和编码模块32，其中：
视频数据接收模块31：接收监控摄像头采集的视频数据，将视频数据发送给编码模块32。
编码模块32：接收视频数据接收模块31发来的视频数据，以GOP为单位对视频数据进行编码，其中，当GOP为一个连续时间段内的第一个GOP时，对于该GOP的第一帧，只进行I帧编码，对于该GOP的后续帧只进行P帧编码；当GOP为一个连续时间段内的非第一个GOP时，对于该GOP的第一帧，同时进行I帧编码和P帧编码，得到I帧和P’帧；对于GOP的后续帧，只进行P帧编码，得到后续P帧，将编码后的GOP写入存储设备。
图4为本发明实施例提供的监控系统中的VM的组成示意图，如图4所示，其主要包括：回放请求接收模块41和回放处理模块42，其中：
回放请求接收模块41：接收客户端发来的回放请求，将回放请求转发给回放处理模块42。
回放处理模块42：接收回放请求接收模块41发来的回放请求，在存储设备中查找到对应的GOP，对于每一个GOP，当该GOP为请求回放的第一个GOP时，读取该GOP的第一帧为I帧，读取该GOP的其余帧为P帧；否则，读取该GOP的第一帧为P’帧，读取该GOP的其余帧为P帧，将读取的帧返回给客户端。
回放处理模块42还可进一步用于：当在读取GOP时，发现当前GOP与前一GOP在时间上不连续，则读取的当前GOP的第一帧为I帧，读取的当前GOP的其余帧为帧间编码所得的帧。
回放处理模块42还可进一步用于：当在存储设备中查找到对应的GOP后，判断该GOP是否有含P’帧标志，若有，则执行所述当该GOP为请求回放的第一个GOP时，读取该GOP的第一帧为I帧，读取该GOP的其余帧为P帧；否则，读取该GOP的第一帧为P’帧，读取该GOP的其余帧为P帧，将读取的帧返回给客户端的动作；若没有，则读取该GOP的第一帧为I帧，读取该GOP的其余帧为P帧；其中，当对于GOP的第一帧，EC同时进行I帧编码和P帧编码时，EC将编码后的GOP写入存储设备的同时，在该GOP头部添加含P’帧标志。
回放处理模块42还可进一步用于：当在存储设备中查找到对应的GOP之后，与客户端进行协商，判断客户端是否支持播放P’帧，若是，执行所述判断该GOP是否有含P’帧标志的动作；否则，读取该GOP的第一帧为I帧，读取该GOP的其余帧为P帧，将读取的帧返回给客户端。
回放处理模块42还可进一步用于：当在回放过程中接收到客户端发来的I帧请求时，在读取下一GOP时，读取该GOP的第一帧为I帧，读取该GOP的其余帧为P帧，将读取的帧返回给客户端。
需要说明的是，在本发明所示实施例中，EC在编码时，对于GOP的除第一帧外的其它帧，采用的是P帧编码，在实际应用中，也可以采用其它帧间编码方式如：B帧编码。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (12)
1.一种监控数据回放方法，其特征在于，该方法包括：
编码器EC接收监控摄像头采集的视频数据，EC对所述视频数据进行编码，当对一个连续时间段内的非第一个帧组GOP进行编码时，对于每个GOP的第一帧，EC同时进行I帧编码和P帧编码，其中P帧编码的参考帧为前一个GOP的最后一帧；对于每个GOP除第一帧外的其它帧，EC进行帧间编码；EC将编码后的帧写入存储设备；
管理服务器接收到客户端发来的回放请求时，在存储设备中查找到对应的GOP，读取的第一个GOP的第一帧为I帧，第一个GOP的其余帧为帧间编码所得的帧，读取的其它GOP的第一帧为P帧，其余帧为帧间编码所得的帧，管理服务器将读取的帧返回给客户端。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当客户端在进行视频回放时，若发现丢帧，向管理服务器发起读取I帧请求，管理服务器在读取下一个GOP时，读取的该GOP的第一帧为I帧。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述管理服务器在存储设备中查找到对应的GOP进一步包括：
当管理服务器在读取GOP时，发现当前GOP与前一GOP在时间上不连续，则读取的当前GOP的第一帧为I帧，读取的当前GOP的其余帧为帧间编码所得的帧。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当对于每个GOP的第一帧，EC同时进行I帧编码和P帧编码时，所述EC将编码后的帧写入存储设备的同时进一步包括：EC在编码后的GOP头部添加含第一P帧标志；
且，所述管理服务器在存储设备中查找到对应的GOP之后进一步包括：
判断该GOP是否有含第一P帧标志，若否，则读取该GOP的第一帧为I帧，读取该GOP的其余帧为帧间编码所得的帧；若是，则执行所述读取的第一个GOP的第一帧为I帧，第一个GOP的其余帧为帧间编码所得的帧，读取的其它GOP的第一帧为P帧，其余帧为帧间编码所得的帧的动作。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述管理服务器在存储设备中查找到对应的GOP之后、判断该GOP是否有含第一P帧标志之前进一步包括：
管理服务器与客户端进行协商，判断客户端是否支持播放第一P帧，若是，执行所述判断该GOP是否有含第一P帧标志的动作；否则，读取该GOP的第一帧为I帧，读取该GOP的其余帧为帧间编码所得的帧，将读取的帧返回给客户端。
6.一种编码器EC，位于监控系统中，其特征在于，包括：
视频数据接收模块：接收监控摄像头采集的视频数据，将视频数据发送给编码模块；
编码模块：接收视频数据，对所述视频数据进行编码，当对一个连续时间段内的非第一个GOP进行编码时，对于每个GOP的第一帧，同时进行I帧编码和P帧编码，其中P帧编码的参考帧为前一个GOP的最后一帧；对于每个GOP除第一帧外的其它帧，进行帧间编码；将编码后的帧写入存储设备。
7.根据权利要求6所述的EC，其特征在于，所述编码模块进一步用于，当对一连续时间段内的第一个GOP进行编码时，对于该GOP的第一帧，只进行I帧编码，对于该GOP除第一帧外的其它帧，只进行帧间编码，将编码后的帧写入存储设备。
8.一种视频管理服务器VM，位于监控系统中，其特征在于，包括：
回放请求接收模块：接收客户端发来的回放请求，将回放请求转发给回放处理模块；
回放处理模块：接收回放请求，在存储设备中查找到对应的GOP，读取的第一个GOP的第一帧为I帧，第一个GOP的其余帧为帧间编码所得的帧，读取的其它GOP的第一帧为P帧，其余帧为帧间编码所得的帧，管理服务器将读取的帧返回给客户端。
9.根据权利要求8所述的VM，其特征在于，所述回放处理模块进一步用于：
当在读取GOP时，发现当前GOP与前一GOP在时间上不连续，则读取的当前GOP的第一帧为I帧，读取的当前GOP的其余帧为帧间编码所得的帧。
10.根据权利要求8所述的VM，其特征在于，所述回放处理模块进一步用于：当在存储设备中查找到对应的GOP后，判断该GOP是否有含第一P帧标志，若否，读取该GOP的第一帧为I帧，读取该GOP的其余帧为帧间编码所得的帧；若是，则执行所述读取的第一个GOP的第一帧为I帧，第一个GOP的其余帧为帧间编码所得的帧，读取的其它GOP的第一帧为P帧，其余帧为帧间编码所得的帧的动作；其中，当对于GOP的第一帧，EC同时进行I帧编码和P帧编码时，EC将编码后的帧写入存储设备的同时，在编码后的GOP头部添加含第一P帧标志。
11.根据权利要求10所述的VM，其特征在于，所述回放处理模块进一步用于：当在存储设备中查找到对应的GOP之后，与客户端进行协商，判断客户端是否支持播放第一P帧，若是，执行所述判断该GOP是否有含第一P帧标志的动作；否则，读取该GOP的第一帧为I帧，读取该GOP的其余帧为帧间编码所得的帧，将读取的帧返回给客户端。
12.根据权利要求8所述的VM，其特征在于，所述回放处理模块进一步用于：当在回放过程中接收到客户端发来的I帧请求时，在读取下一GOP时，读取该GOP的第一帧为I帧。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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