CN102497541B - 一种智能视频信息分配与编码方法 - Google Patents

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一种智能视频信息分配与编码方法。具体实现步骤为：首先，对前端多路摄像机视频编制区域三维空间唯一标识号(ID)以及对视频帧数据按区域系统时间基准编制区域统一时间标签(TS)；其次，根据所述区域三维空间唯一ID和区域统一TS的信息对获取的任一路视频信息帧进行编码，形成编码帧数据体；然后，对所有的编码帧数据体按照客户端需求和网络带宽情况进行智能分配与融合，获得合成后的序列化视频数据体，并采用网络传输协议对合成后的视频数据体进行串行流式传输。

Description

一种智能视频信息分配与编码方法
技术领域
本发明涉及信息处理与编码领域，尤其涉及一种智能视频信息分配与编码方法，主要用于多路视频监控与视频传输技术，以实现对监控区域内的多路视频信息进行重新分配和编码，对视频进行灵活传输。
背景技术
随着经济和科技的发展，人们对居住和办公环境的安全性提出了更高的要求，导致单一个体的视频监控系统的容量逐步加大，要求以“平安城市”为代表的大型联网视频监控系统对分散的社会视频监控资源进行整合，实现各系统的互联、互通和互控。特别是对关乎经济命脉的重点设施或区域(核电站，水电站，银行、高速公路和机场等)的安全运行和防护、名胜古迹以及文物博物馆(文字博物馆和故宫博物院等)的安防以及重点军事目标和区域(如军械库)的安防提出了更高的要求；当重点目标和区域发生突发事件时，对现场事件的远程分析、指挥和调度的快速性、准确性提出了更高的要求。对这些目标和区域进行安全防护、预警与巡视等的一种重要手段就是视频监控与传输，而传统的视频监控与传输需要将视频源线路(通道)与数据传送(通道)进行一一绑定。但随着视频源和视频检测器数量的急剧增加，传统的视频监控与传输对数据传送带宽和可靠性要求越来越高，从而导致数据传送带宽和可靠性与监控任务的需要之间产生很大的差异，特别是突发事件发生时，远程客户端想及时查看到现场的情况或者需要实时看到部分摄像机视频时，会出现难以获得所需要信息情况。
传统的视频传输与编码的不足之处在于：需要将视频源线路与数据传送线路进行一一绑定。但随着视频源和视频检测器数量的急剧增加，传统的视频监控与传输对数据传送带宽和可靠性要求越来越高，从而导致数据传送带宽和可靠性与监控任务的需要之间产生很大的差异，特别是突发事件发生时，经常出现客户端无法及时获取现场视频情况。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种智能视频信息分配和编码方法，以克服现有视频监控与传输的不足，提供一种智能视频信息分配和编码方法，实现对监控区域内的多路视频信息进行重新分配和编码，实现既可以只通过一路进行多路视频的传输，也可以通过多路中的任意路进行多路视频的传输，保证客户端能够以1帧/分钟～25帧/秒的帧率获取每个前端摄像机的视频。
本发明采用的技术方案为：
一种智能视频信息分配与编码方法，该方法将监控区域内的多路摄像机视频编制三维空间唯一标识号(ID)和区域统一时间标签(TS)，根据空间唯一标识号(ID)和统一时间标签(TS)对获得的任一路视频图像进行编码，形成编码帧数据体，并根据客户端需求和网络单款情况对所有编码帧数据体进行智能分配与融合，形成序列化视频数据体，进而采用网络传输协议对序列化视频数据体进行串行流式传输。具体实现步骤为：
(1)编制空间唯一标识号(ID)和统一时间标签(TS)
对前端多路摄像机视频编制区域三维空间唯一标识号(ID)以及对视频帧图像数据按区域系统时间基准编制区域统一时间标签(TS)；
(2)编码形成编码后的帧数据体
利用视频服务器、采集卡或硬盘录像机等视频采集设备采集前端摄像机视频，利用视频采集设备SDK对原始码流进行解码，获得YUV或RGB格式的图像数据；
然后根据区域三维空间唯一标识号(ID)和区域统一时间标签(TS)的信息，利用MPEG4或H264算法对图像数据重新编码，形成编码后的帧数据体；
(3)序列化视频数据体的形成与传输
按照客户端的传输需求和网络带宽情况，对不同相机或同一相机不同时刻形成的编码帧数据体进行组合，将多个摄像机的帧数据体进行合成形成序列化视频数据体，并采用传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)、用户数据报协议(UDP)、实时传输协议(RTP)等网络传输协议对序列化视频数据体进行串行流式传输。
本发明的优点在于：
通过本项技术方法，可使得大规模的前端视频信息能够以更加灵活的传输方式传送到远程供客户端供解码使用，突破了传统的视频源线路(通道)与传送信息通道一一绑定所带来的数据处理与数据传输的技术瓶颈。
与现有技术相比，本发明充分利用了前端摄像机视频的区域三维空间唯一标识号(ID)和区域统一系统时间标签(TS)的信息对不同厂家不同格式的视频图像进行统一编码形成编码帧数据体，进而根据客户端需求、网络带宽情况以及不同场合、不同区域内摄像机采集的视频内容，以不同的帧率将每一路摄像机视频的编码帧数据体进行分配与组合，实现既可以只通过一路进行多路视频的传输，也可以通过多路中的任意路进行多路视频的传输，从而使大规模的前端视频信息能够以更加灵活的传输方式传送到远程客户端供解码使用，突破了传统的视频源线路与传送信息通道一一绑定所带来的数据处理与数据传输的技术瓶颈。
附图说明
图1为本发明的一种智能视频信息分配与编码方法的实现原理框图；
图2为本发明的一种智能视频信息分配与编码方法的实现流程图；
图3为本发明的一种智能视频信息分配与编码方法的前端视频采集与原始图像数据获取原理图；
图4为本发明的一种智能视频信息分配与编码方法的自适应混合高斯背景建模方法的流程图。
具体实施方式
如图1和2所示，本发明的具体实施方法如下：
(1)获取前端视频图像数据
如图3所示，利用视频服务器、硬盘录像机以及采集卡等采集设备采集前端的摄像机视频，利用不同厂家提供的软件开发工具包(SDK)对每一路视频进行解码，获得YUV格式或RGB格式的原始图像数据。
(2)编制空间唯一标识号(ID)和统一时间标签(TS)
根据前端摄像机的唯一编号对前端多路摄像机视频编制区域三维空间唯一标识号(ID)；
根据外部时钟或授时系统提供的区域系统时间对每一个摄像机的每一帧视频图像数据编制区域统一时间标签(TS)。
(3)编码形成编码后的帧数据体
利用MPEG4或H264算法将区域三维空间唯一标识号(ID)、区域统一时间标签(TS)、图像分辨率以及原始图像数据进行重新编码，形成编码后的帧数据体；
编码后的帧数据体格式为帧头加数据，帧头包含三维空间唯一标识号(ID)、区域统一时间标签(TS)以及图像分辨率等信息，数据为在时间标签(TS)时刻利用视频采集设备采集标识号(ID)相机的图像数据，实现对不同厂家以及不同格式的源视频进行统一编码，保证了客户端接收到帧数据体后并通过后续处理设备或系统能够精确、稳定地提取所需的视频数据；
在编码时图像的分辨率根据客户端的需求以及网络带宽情况，可自适应选择为QCIF(176×144)、CIF(352×288)、D1(704×576)或者高清等其它分辨率模式。
(4)序列化视频数据体的形成与传输
如图4所示，通过自适应混合高斯背景建模方法实时获取视频图像的背景信息，进而通过背景减法来检测运动信息，实时获得视频图像内容；
对不同相机或同一相机不同时刻形成的编码帧数据体进行组合，形成序列化视频数据体，并将其传输到智能视频调整器；
根据客户端的传输需求、网络带宽以及不同视频图像内容，经视频调整器调整后的序列化视频数据体采用传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)、用户数据报协议(UDP)、实时传输协议(RTP)等网络传输协议对序列化视频数据体进行串行流式传输。

Claims (8)

1.一种智能视频信息分配与编码方法，其特征在于，该方法实现步骤包括；
(1)编制空间唯一标识号ID和统一时间标签TS：
对前端多路摄像机视频编制区域三维空间唯一标识号ID以及对视频帧图像数据按区域系统时间基准编制区域统一时间标签TS；
(2)编码形成编码后的帧数据体：
利用视频服务器、采集卡或硬盘录像机采集前端摄像机视频，利用视频采集设备软件开发工具包SDK对原始码流进行解码，获得YUV或RGB格式的图像数据；
然后根据区域三维空间唯一ID和区域统一TS的信息，利用MPEG4或H.264压缩算法对图像数据重新编码，形成编码后的帧数据体；
(3)序列化视频数据体的形成与传输：
按照客户端的传输需求和网络带宽情况，对不同相机或同一相机不同时刻形成的编码帧数据体进行组合，将多个摄像机的帧数据体形成序列化视频数据体，采用传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)、用户数据报协议(UDP)或实时传输协议(RTP)对序列化视频数据体进行串行流式传输；
所述步骤(3)中序列化视频数据体的形成与传输，在形成序列化视频数据体时，根据仪表监控、道路监控、商场监控、居民区监控、军事禁区监控以及政府部门监控的禁入区、警戒区、通道区以及出入口的不同区域中摄像机采集的视频图像内容，将多个摄像机的帧数据体形成序列化视频数据体，客户端接收到序列化的视频数据体时，根据空间唯一ID和区域统一TS将每一个前端的摄像机视频进行重新编码，获得每一个前端摄像机的视频供客户端使用，实现既可以只通过一路网络信道进行多路视频的传输，也可以通过多路网络信道中的任意路网络信道进行多路视频的传输。
2.根据权利要求1所述的一种智能视频信息分配与编码方法，其特征在于：所述步骤(1)中定义空间唯一ID和统一TS，通过三维空间唯一ID能识别出每一个帧数据体是来源于哪一个前端摄像机，保证客户端接收到帧数据体并通过后续处理设备或系统进行解码，能够识别帧数据体的图像数据来源于哪一个前端摄像机，即实现空间内多路视频的分离。
3.根据权利要求1所述的一种智能视频信息分配与编码方法，其特征在于：所述步骤(1)中定义空间唯一ID和统一TS，通过区域统一时间标签TS能识别出每一个帧数据具体的采集时间，保证客户端接收到帧数据体并通过后续处理设备或系统进行解码，能够识别帧数据体的图像数据的采集时间，不仅保证提取单路摄像机视频数据与视频源的时间尺度一致，也保证了多路摄像机视频数据之间的时间尺度一致。
4.根据权利要求1所述的一种智能视频信息分配与编码方法，其特征在于：所述步骤(1)中定义空间唯一ID和统一TS，通过空间唯一ID和统一TS，每一个帧数据体无论是在前端处理还是在客户端处理，都保证其在空间和时间上的统一。
5.根据权利要求1所述的一种智能视频信息分配与编码方法，其特征在于：所述步骤(2)中编码形成编码后的帧数据体，编码后的帧数据体格式为帧头加数据，帧头包含三维空间唯一ID、区域统一TS以及图像分辨率，数据为在TS时刻利用视频采集设备采集ID相机的图像数据，实现对不同厂家以及不同格式视频源视频进行统一规则编码，保证了客户端接收到帧数据体后并通过后续处理设备或系统能够精确、稳定地提取所需的视频数据。
6.根据权利要求1所述的一种智能视频信息分配与编码方法，其特征在于：所述步骤(2)中编码形成编码后的帧数据体，在编码时图像的分辨率根据客户端的需求以及网络带宽情况，自适应选择QCIF(176×144)、CIF(352×288)、D1(704×576)或者高清的其它分辨率模式。
7.根据权利要求1所述的一种智能视频信息分配与编码方法，其特征在于：所述的不同区域中摄像机采集的视频图像内容是指视频图像中的运动信息，该运动信息可通过自适应混合高斯背景建模方法实时获取视频图像的背景信息，进而通过背景减法来获得。
8.根据权利要求7所述的一种智能视频信息分配与编码方法，其特征在于：所述的禁入区、警戒区、通道区以及出入口是具体监控场合的防区，该防区可以根据客户需求以及监控等级进行分时段设置。
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