CN102320273A - 机动车数字图像变频记录系统与方法 - Google Patents

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杜孙正
彭宏志
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Abstract

本发明涉及一种机动车数字图像变频记录系统与方法，所述系统包括中央处理器模块及与其连接的数据存储模块、车速采集模块、显示模块等；中央处理器模块根据车速采集模块采集的车辆行驶速度信号，对视频采集模块采集到的图像信号进行变频过滤后存储至数据存储模块；所述系统存储时还考虑存储空间情况，判断是否进行变频删除工作。本发明所述记录仪创新性的根据机动车应用特点进行车载交通安全摄像记录，动态地控制图像数据的记录频率，以达到最佳图像场景还原需求下，最大限度地提高图像存储空间的有效利用率。

Description

机动车数字图像变频记录系统与方法
技术领域
本发明涉及数字图像处理技术领域，特别涉及一种用于机动车上的数字图像变频记录系统及其图像记录方法。
背景技术
为了交通安全及取证需求，很多机动车上安装了VDR(Video Drive Recorder)、DVR(Digital Video Recor der)进行图像数据的记录。现有DVR产品均是以固定的频率(帧率)进行图像数据记录的，这必然存在图像记录频率与数据保存空间(SD卡、Flash)之间的矛盾。首先，为了更完整地记录机动车发生交通异常时刻前后的状态影像,以更清晰地还原交通异常点前后的影像信息，则必须提高摄像记录的频率，使得发生交通异常时刻点前后的影像纪录时间间隙尽量短。然而，影像数据记录空间是有限的， 
提高摄像记录频率，在同样的图像压缩率和摄像分辨率下，势必会增加影像数据内容，从而需要更多的数据记录空间。现有的DVR设计在处理上述问题时只能根据需求对记录频率和存储空间进行牺牲和平衡。
发明内容
本发明需解决的问题是提供一种能够根据车辆运行情况及图像情况自动调节摄像频率及存储数据大小的图像变频记录系统及其记录方法。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案为：一种机动车数字图像变频记录系统，包括：中央处理器模块、与中央处理器模块连接的数据存储模块，摄像头模块，所述摄像头模块通过视频采集模块连接中央处理器模块，还包括车速采集模块，所述中央处理器模块根据车速采集模块采集的车辆行驶速度信号，对视频采集模块采集到的图像信号进行处理后存储至数据存储模块。
具体的，所述系统还包括与中央处理器模块连接的显示模块及数据输入接口、数据输出接口。
优选的，所述系统具有初始的自动变频设定，并具有提供给用户操作的变频设定接口。
基于上述系统，本发明还提供一种数字图像变频记录方法，步骤为：
（1）首先图像采集模块控制摄像头以设计需求的最大频率                                                完成对图像数据的基本采集；
（2）同时，中央处理器模块采集计算车辆当前行驶的速度
Figure 2011101861682100002DEST_PATH_IMAGE003
；
（3）跟据采集计算所得的车辆行驶速度
Figure 901203DEST_PATH_IMAGE003
，对图像采集过程所得的图像进行帧频过滤，以降低图像帧频；
（4）中央处理器模块查询图像存储模块的剩余空间，若图像存储空间充足，则将帧频过滤后的图像保存至图像存储器；否则执行步骤（5）；
（5）对已存储的图像数据进行抽频删除，释放一定的存储空间；
（6）将步骤（4）中帧频过滤后得到的图像保存至图像存储器。
一种优选的方案为：所述步骤（3）中：设速度
Figure 698258DEST_PATH_IMAGE003
小于
Figure 2011101861682100002DEST_PATH_IMAGE005
时，帧频过滤的目标频率与速度
Figure 746242DEST_PATH_IMAGE003
成逐渐增大的正比关系，至速度为
Figure 919734DEST_PATH_IMAGE006
时的变频目标频率为
Figure 868098DEST_PATH_IMAGE002
；当速度大于等于
Figure 836054DEST_PATH_IMAGE005
时，目标频率保持为
Figure 932186DEST_PATH_IMAGE002
。
一种优选的方案为：步骤（5）中所述抽频采用变频抽频方式，即在所保存的图像数据队列中，从数据时间最早位置往前推演，对图像数据帧执行变频过滤删除，存储时间越早的数据，被抽帧删除越多，直至一定时间的图像中最终没有数据帧，即频率为0。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
（1）本发明所述记录仪创新性的根据机动车应用特点进行车载交通安全摄像记录，动态地控制图像数据的记录频率，以达到最佳图像场景还原需求下，最大限度地提高图像存储空间的有效利用率；
（2）本发明所述方法依据机动车速度及用户设置原则进行变频记录；删除时，依据数据陈旧程度进行变频过滤删除的方法，实现了在保证最佳图像场景还原需求下，最大限度地提高图像存储空间的有效利用率的设计目的，节省存储成本，同时提高图像场景存储的时间历史，达到时间、空间两个维度的设计提升。
附图说明
图1为本发明所述系统原理组成示意框图；
图2为本发明所述方法流程示意图；
图3为本发明所述方法中变频过滤原理示意图；
图4为本发明所述方法中变频删除原理示意图；
图5为本发明所述方法中帧频过滤的目标频率与速度
Figure 581474DEST_PATH_IMAGE003
关系图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明所揭示的数字图像变频记录系统，包括：中央处理器模块，与中央处理器模块连接的数据存储模块、车速采集模块、显示模块、数据输入接口及数据输出接口，及摄像头模块。车速采集模块负责采集汽车当前行驶速度；数据存储模块用于保存图像数据及其它需记录的数据，一般选用高速SD卡、Flash、硬盘等非易失性存储体；数据输入接口用于接收外部的参数设定信息或数据等，数据输出接口用于连接外部设备，将记录数据导出。
所述摄像头模块通过视频采集模块连接中央处理器模块，所述中央处理器模块接收车速采集模块采集的车辆行驶速度信号，并根据该信号对视频采集模块采集到的图像信号进行处理后存储至数据存储模块，以达到节约存储空间又能尽可能的保存住有效信息的目的。
该系统设计时，可根据需要设定初始的自动变频设定，系统工作时，按设定的变频方式对采集的数据进行处理；系统中还可同时设置用户接口模块，供用户操作进行变频方式设定。
见图2，基于上述数字图像变频记录系统，本发明所揭示的数字图像变频记录方法为：首先图像采集模块控制摄像头以设计需求的最大频率
Figure 446661DEST_PATH_IMAGE002
完成对图像数据的基本采集,其中，
Figure 2011101861682100002DEST_PATH_IMAGE007
为Frame Per Second，表示一秒内采集到的图像数据帧数量；同时，中央处理器模块采集计算车辆当前行驶的速度
Figure 523202DEST_PATH_IMAGE003
。然后跟据采集计算所得的车辆行驶速度
Figure 106630DEST_PATH_IMAGE003
，对图像采集过程所得的图像进行帧频过滤，以降低图像帧频。变频后的数据并不直接存储，还需中央处理器模块查询图像存储模块的剩余空间，若图像存储空间充足，则将帧频过滤后的图像进行时间戳标记、编码后直接保存至图像存储器；否则执行步骤要对已存储的图像数据进行抽频删除，释放一定的存储空间，再将帧频过滤后得到的图像进行时间戳标记、编码后保存至图像存储器。
见图3，即对图像帧进行变频过滤，即帧频过滤的具体过程为：时间周期
Figure 792564DEST_PATH_IMAGE008
(单位：秒)中按照系统最大频率
Figure 777837DEST_PATH_IMAGE002
采集到的图像帧数为 
Figure 2011101861682100002DEST_PATH_IMAGE009
；当确定当前变频目标频率
Figure 2011101861682100002DEST_PATH_IMAGE011
后，对周期
Figure 25279DEST_PATH_IMAGE008
中
Figure 96003DEST_PATH_IMAGE009
帧的图像进行均匀过滤保留
Figure 87093DEST_PATH_IMAGE012
帧图像，其余图像删除，即得到该时间周期
Figure 926873DEST_PATH_IMAGE008
内频率为
Figure 778505DEST_PATH_IMAGE011
的图像采样结果。
速度
Figure 70946DEST_PATH_IMAGE003
与变频所得目标频率
Figure 928043DEST_PATH_IMAGE014
的对应关系可如图5所示。在速度小于
Figure 2011101861682100002DEST_PATH_IMAGE015
(该值可按系统评估及实际需求设置，比如60km/h，会有可能随系统产品化定制情况而调整)时，此时认为是停车和偏中低速行驶情况下，变频所得目标频率由停车时(速度
Figure 211574DEST_PATH_IMAGE003
为0)的
Figure 2011101861682100002DEST_PATH_IMAGE017
以与速度正比关系（具体比例关系也可根据系统评估及实际需求设置），逐渐增大至速度为
Figure 527466DEST_PATH_IMAGE015
时的变频目标频率
Figure 76259DEST_PATH_IMAGE002
，在速度大于等于
Figure 600519DEST_PATH_IMAGE015
时(偏中高速行驶情况下)，目标频率保持为
Figure 867552DEST_PATH_IMAGE002
。因为停车、慢速行驶时，车辆周边的环境图像相对中高速行驶变化慢，图像帧间时间间隔稍大(既图像帧频稍低)，对活动环境的还原效果与高速行驶时稍高频纪录的效果相当；而在中高速行驶时，车辆周边环境变化相对较快，图像帧间时间间隔宜小，才有利于一旦发生与自车相关的交通异常时还原环境线索。
如图4所示，对图像进行抽频删除的方法与上述变频过滤过程类似，即也是在一段时间内，通过均匀抽取并删除其余图像的方式释放空间。抽频过程中采用变频抽频的方式，即在所保存的图像数据队列中，从数据时间最早位置往前推演，对图像数据帧执行变频过滤删除，存储时间越早的数据，被抽帧删除的越多，直至一定时间的图像中最终没有数据帧，即频率为0。
以上仅为本发明较优选的实施例，需说明的是，在未脱离本发明构思前提下对其所做的任何微小变化及等同替换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.机动车数字图像变频记录系统，包括：中央处理器模块、与中央处理器模块连接的数据存储模块，摄像头模块，所述摄像头模块通过视频采集模块连接中央处理器模块，其特征在于，还包括车速采集模块，所述中央处理器模块根据车速采集模块采集的车辆行驶速度信号，对视频采集模块采集到的图像信号进行处理后存储至数据存储模块。
2.根据权利要求1所述的机动车数字图像变频记录系统，其特征在于：还包括与中央处理器模块连接的显示模块。
3.根据权利要求2所述的机动车数字图像变频记录系统，其特征在
于，还包括与中央处理器模块连接的数据输入接口及数据输出接口。
4.根据权利要求3所述的机动车数字图像变频记录系统，其特征在
于，所述系统具有初始的自动变频设定，并具有提供给用户操作的变频设定接口。
5.一种数字图像变频记录方法，步骤为：
（1）首先图像采集模块控制摄像头以设计需求的最大频率                                                
Figure 997079DEST_PATH_IMAGE001
完成对图像数据的基本采集；
（2）同时，中央处理器模块采集计算车辆当前行驶的速度；
（3）跟据采集计算所得的车辆行驶速度
Figure 437605DEST_PATH_IMAGE002
，对图像采集过程所得的图像进行帧频过滤，以降低图像帧频； 
（4）中央处理器模块查询图像存储模块的剩余空间，若图像存储空间充足，则将帧频过滤后的图像保存至图像存储器；否则执行步骤（5）；
（5）对已存储的图像数据进行抽频删除，释放一定的存储空间；
（6）将步骤（4）中帧频过滤后得到的图像保存至图像存储器。
6.根据权利要求5所述的数字图像变频记录方法，其特征在于：所述步骤（3）中：设速度
Figure 55406DEST_PATH_IMAGE002
小于
Figure 245079DEST_PATH_IMAGE003
时，帧频过滤的目标频率与速度
Figure 144902DEST_PATH_IMAGE002
成逐渐增大的正比关系，至速度为
Figure 648695DEST_PATH_IMAGE003
时的变频目标频率为
Figure 950364DEST_PATH_IMAGE001
；当速度大于等于
Figure 248621DEST_PATH_IMAGE004
时，目标频率保持为
Figure 635740DEST_PATH_IMAGE001
。
7. 根据权利要求6所述的数字图像变频记录方法，其特征在于，步骤（5）中所述抽频采用变频抽频的方式，即在所保存的图像数据队列中，从数据时间最早位置往前推演，对图像数据帧执行变频过滤删除，存储时间越早的数据，被抽帧删除越多，直至一定时间的图像中最终没有数据帧，即频率为0。
8.根据权利要求7所述的数字图像变频记录方法，其特征在于，步骤（4）中把帧频过滤后所得的图像数据帧进行时间戳标记、编码后再保存至图像存储器。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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