CN102819846B - 高清视频播放方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高清视频播放方法，包括步骤：从高清视频的连续图片中提取背景图像；将背景图像和连续图片分别转换成灰度图；将转换成灰度图的背景图像分别与连续图片执行差分运算获得差分图像；根据设定的灰度阈值分别将差分图像转换成二值图像；根据二值图像分别获取连续图片中的运动物体区域；分别计算运动物体区域在背景图像中的坐标参数；播放背景图像，并根据坐标参数播放运动物体区域中的图像。还提供了一种高清视频播放系统，通过本发明的技术，实现了对高清视频图像的融合播放，极大的减少对视频数据的处理量，使得硬件配置较低的计算机也可以流畅地播放高清视频。

Description

高清视频播放方法和系统

技术领域

本发明涉及高清视频播放技术领域，特别是涉及一种高清视频播放方法和系统。

背景技术

目前，高清视频已经进入千家万户，其高画质的显示给观看者带来了真正的家庭影院的视听享受，所以很多视频文件都是采用高清视频格式进行制作，例如，1080P30高清视频，其中1080P30是一种视频显示格式，字母P意为逐行扫描，数字1080表示垂直方向有1080条水平扫描线，数字30则表示帧速率为30帧/秒(FPS)，画面分辨率达到1920*1080。

从上述描述可以看出，要播放高清视频需要对大量数据进行实时处理，所以对于播放的硬件配置的要求较高，对于硬件配置较低的计算机来说，由于硬件配置达不到要求，不能流畅播放甚至完全无法播放高清视频，限制了高清视频的广泛应用。

发明内容

基于此，有必要针对硬件配置较低的计算机不能流畅播放甚至完全无法播放高清视频的问题，提供一种高清视频播放方法和系统及视频压缩方法和系统。

一种高清视频播放方法，包括如下步骤：

从高清视频的连续图片中提取背景图像；

将所述背景图像和所述连续图片分别转换成灰度图；

将转换成灰度图的所述背景图像分别与转换成灰度图的所述连续图片执行差分运算获得差分图像；

根据设定的灰度阈值分别将所述差分图像转换成二值图像；

根据所述二值图像分别获取所述连续图片中的运动物体区域；

分别计算所述运动物体区域在所述背景图像中的坐标参数；

播放所述背景图像，并根据所述坐标参数播放所述运动物体区域中的图像。

一种高清视频播放系统，包括：

背景提取模块，用于从高清视频的连续图片中提取背景图像；

灰度转换模块，用于将所述背景图像和所述连续图片分别转换成灰度图；

图像差分模块，用于将转换成灰度图的所述背景图像分别与转换成灰度图的所述连续图片执行差分运算获得差分图像；

二值转换模块，用于根据设定的灰度阈值分别将所述差分图像转换成二值图像；

运动区域获取模块，根据所述二值图像分别获取所述连续图片中的运动物体区域；

坐标计算模块，用于分别计算所述运动物体区域在所述背景图像中的坐标参数；

播放模块，用于播放所述背景图像，并根据所述坐标参数播放所述运动物体区域中的图像。

上述高清视频播放方法和系统，通过从高清视频文件的包含运动物体的连续图片中提取背景图像，降低背景图像的帧率，分别提取各个连续图片中的运动区域的图像及其对应在背景图像中的坐标参数，将变化的运动区域的图像在背景图像的指定位置进行播放，实现了对高清视频图像的融合播放，极大的减少对视频数据的处理量，使得硬件配置较低的计算机也可以流畅地播放高清视频。

附图说明

图1为一个实施例的高清视频播放方法流程图；

图2为连续图片P1、P2、P3的示意图；

图3为连续图片P1、P2、P3中相同的背景图像B；

图4为从连续图片的背景图像中获取一个背景区域的示意图；

图5为根据旋转角度α进行小角度旋转配准的示意图；

图6为连续图片P1、P2、P3经过差分处理后得到的差分图像；

图7为连续图片P1、P2、P3的差分图像的二值图像；

图8为经过腐蚀处理后的连续图片P1、P2、P3的二值图像；

图9为经过膨胀处理后的连续图片P1、P2、P3的二值图像；

图10为连续图片P1、P2、P3中的运动物体区域的示意图；

图11为一个实施例的高清视频播放系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的高清视频播放方法的具体实施方式作详细描述。

图1示出了一个实施例的高清视频播放方法流程图，主要包括以下步骤：

步骤S101，从高清视频的连续图片中提取背景图像。

在一个实施例中，对高清视频连续图片的图像序列进行背景图像提取，可以获得相同或相似的背景图像，如图2所示，为了便于理解本发明的技术方案，下面选取在一场景中的三张连续包含运动物体的连续图片P1、P2、P3来进行说明，通常情况下，播放视频时是将这三张图片逐个播放，而实际上，三张图片的背景图像B，如图3所示，在播放上述P1、P2、P3过程中都是重复播放的。

由于在将连续图片逐个播放中，观看者最关心的运动区域只占整幅图像很小的一部分，而对于背景图像部分的重复渲染给硬件带来很多不必要的操作及计算量，所以，通过上述将背景图像与运动物体图像进行拆分，可以对背景图像与运动物体图像执行不同的帧率进行播放，可以减少计算过程中处理的数据量。

步骤S102，将所述背景图像和所述连续图片分别转换成灰度图；如将上述背景图像B和连续图片P1、P2、P3转换成灰度图，在灰度图的状态下，比彩色图更有利于进行算法处理。

步骤S103，对转换成灰度图的所述连续图片进行图像配准。

由于连续图片P1、P2、P3中的背景区域，相对于背景图像可能会有轻微位移，这些位移对于这些位移对于背景图像来说都是运动区域，可能会造成无法提取运动区域的现象，所以，在进行运动区域提取前，通过图像配准来消除上述干扰，从而可以保证提取运动区域。

灰度投影法是图像间匹配的一个简便方法，它具有简单，准确，高效的特点。

在一个实施例中，图像配准的过程具体包括以下步骤：

a、对所述连续图片中背景区域进行分块；具体地，如图4所示，可以从连续图片的背景图像中获取一个背景区域，将该区域平均分成4份(可以分成多份)，则可以得到每一块高h，宽w。

b、分别采用投影法对背景区域的每一块进行配准获得对应的水平位移、竖直位移。

具体地，背景区域的位移参数包括水平位移x，竖直位移y，旋转角度α，通过对每一块分别用投影法进行图像配准，分别得到x和y分量的位移：x11、y11、x12、y12、x21、y21、x22、y22。

c、根据所述水平位移、竖直位移计算各个连续图片的平均水平位移、平均竖直位移以及旋转角度。

具体地，可以首先验证x11、y11、x12、y12、x21、y21、x22、y22的正确性，如果某一分量的值与其他分量值相差很大，则直接舍去，将其他分量的值取平均，这种情况下旋转角度α＝0。

如果四个分量的值接近，计算计偏移量以及旋转角度α可以采用如下公式：

$x_1=\frac{x_{11}+x_{12}}{2},$ $y_1=\frac{y_{11}+y_{21}}{2},$ $x_2=\frac{x_{21}+x_{22}}{2},$ $y_2=\frac{y_{12}+y_{22}}{2}$

$x=\frac{x_1+x_2}{2},$ $y=\frac{y_1+y_2}{2}$

$\mathrm{\α}=\frac{\arctan \left(\frac{x_2-x_1}{h}\right)+\arctan \left(\frac{y_1-y_2}{w}\right)}{2}$

d、根据所述平均水平位移x、平均竖直位移y和旋转角度α分别对对应的连续图片进行仿射变换，如图5所示，根据旋转角度α进行小角度旋转配准。

相对于一般的灰度投影法只能处理水平和竖直方向的位移，本实施例在灰度投影法的基础上，提出了分块投影的思想，进一步提高利用灰度投影法进行图像配准中的准确性，能够去除轻微的旋转抖动。

步骤S104，将转换成灰度图的所述背景图像分别与配准后的所述连续图片执行差分运算获得差分图像。

具体地，分别将连续图片中的像素点的像素值减去背景图像中像素点的像素值，其计算过程可以用如下公式表示：

Q(i，j)＝|P(i，j)-B(i，j)|

其中，Q(i，j)为差分图像对应的像素点，P(i，j)为连续图像对应的像素点，B(i，j)为背景图像对应的像素点，例如，对于连续图片P1、P2、P3，经过计算后得到的差分图像，如图6所示。

步骤S105，根据设定的灰度阈值分别将所述差分图像转换成二值图像；具体地，将连续图片转换成由黑白图像构成的二值图像，例如，对于连续图片P1、P2、P3，设定的灰度值40，将灰度值大于或等于40的部分转换成白色，将灰度值小于40的部分转换成黑色，转换后的连续图片P1、P2、P3的二值图像如图7所示。

步骤S106，采用形态学图像处理方法对所述二值图像中的噪声干扰进行消除。

考虑到在提取背景图像时，各个连续图片中的背景图像部分并不是完全相同的，其中会存在一些细微的差异，而这些差异会给运动物体区域的提取过程带来噪声干扰，所以，作为一种优选的实施方式，可以在提取运动物体区域前，对连续图片的二值图像中噪声干扰进行消除。

采用形态学图像处理方法来对噪声干扰进行消除，包括腐蚀与膨胀两个过程。

首先对二值图像执行腐蚀运算，通过腐蚀处理，消除了二值图像中细小的差异部分。

然后对经过所述腐蚀运算后的二值图像执行膨胀运算，通过膨胀处理，填补图像分割后边缘的不连续物体中的空穴。

例如，连续图片P1、P2、P3的二值图像经过腐蚀处理后得到图像如图8所示，消除了细小噪声干扰，经过膨胀处理后得到图像如图9所示，消除了大部分的噪声干扰。

步骤S107，根据所述二值图像分别获取所述连续图片中的运动物体区域。

具体地，从二值图像上可以找到运动物体区域，由于二值图像中会存在较多的噪声干扰点，所以，优选地，可以通过设定的灰度值来筛选运动物体区域，滤除小面积的噪声干扰点，合并临近的运动物体，同时，以最小外接矩形包围各个变化的部分作为运动物体区域，例如，设定灰度值30来筛选连续图片P1、P2、P3中的运动物体区域，得到的运动物体区域，如图10所示，图中的虚线框即为获得的运动物体区域。

步骤S108，分别计算所述运动物体区域在所述背景图像中的坐标参数；具体地，根据所获取的运动物体区域所在图片中的位置，计算运动物体区域四个角相对于在背景图像中的坐标参数，例如，以左上角顶点为参考点，计算得到运动物体区域的坐标参数。

步骤S109，播放所述背景图像，并根据所述坐标参数从所述连续图片中截取运动物体图像进行播放。

具体地，先将背景图像进行显示，然后根据上述计算得到的坐标参数从连续图片对应的运动物体区域截取图像，再分别将所截取的图像叠加在背景图像上进行显示。

例如，先显示背景图片B，然后分别根据图片P1、P2、P3中各个运动物体区域的坐标参数，从图片P1、P2、P3中截取运动物体图像，将其叠加在背景图片B的指定位置上进行播放。

上述播放方式中，对于每一帧图像来说，背景图像部分的帧率下降，而运动区域的图像与高清视频的图像一样，但播放过程中处理的数据量大大降低，硬件配置较低的计算机也可以流畅地播放高清视频。

下面结合附图对本发明的高清视频播放方法对应系统的具体实施方式作详细描述。

图11示出了一个实施例的高清视频播放系统的结构示意图，主要包括：

背景提取模块，用于从高清视频的连续图片中提取背景图像。

灰度转换模块，用于将所述背景图像和所述连续图片分别转换成灰度图。

图像差分模块，用于将转换成灰度图的所述背景图像分别与转换成灰度图的所述连续图片执行差分运算获得差分图像。

二值转换模块，用于根据设定的灰度阀值分别将所述差分图像转换成二值图像。

运动区域获取模块，根据所述二值图像分别获取所述连续图片中的运动物体区域。

坐标计算模块，用于分别计算所述运动物体区域在所述背景图像中的坐标参数。

播放模块，用于播放所述背景图像，并根据所述坐标参数播放所述运动物体区域中的图像。

在一个实施例中，高清视频播放系统还包括设置在所述灰度转换模块与图像差分模块之间的图像配准模块，用于对转换成灰度图的所述连续图片进行图像配准。

由于连续图片中的背景区域，相对于背景图像可能会有轻微位移，这些位移对于这些位移对于背景图像来说都是运动区域，可能会造成无法提取运动区域的现象，所以，在进行运动区域提取前，通过图像配准来消除上述干扰，从而可以保证提取运动区域。

在一个实施例中，图像配准模块包括：

区域划分模块，用于对所述连续图片中背景区域进行分块。

位移计算模块，分别采用投影法对背景区域的每一块进行配准获得对应的水平位移、竖直位移。

平均位移计算模块，用于根据所述水平位移、竖直位移计算各个连续图片的平均水平位移和平均竖直位移。

旋转角度计算模块，用于分别根据各个连续图片对应的所述平均水平位移和平均竖直位移计算旋转角度。

仿射变换模块，用于根据所述平均水平位移、平均竖直位移和旋转角度分别对对应的连续图片进行仿射变换。

相对于一般的灰度投影法只能处理水平和竖直方向的位移，本实施例在灰度投影法的基础上，提出了分块投影的思想，进一步提高利用灰度投影法进行图像配准中的准确性，能够去除轻微的旋转抖动。

在一个实施例中，高清视频播放系统还包括设置在所述二值转换模块和运动区域获取模块之间的噪声消除模块，用于采用形态学图像处理方法对所述二值图像中的噪声干扰进行消除。

噪声消除模块首先对所述二值图像进行腐蚀运算，可以去除细小干扰，再对所述二值图像进行膨胀运算，可以合并临近的运动物体，填补了图像分割后边缘的运动物体的空穴部分。

在提取运动物体区域前，对连续图片的二值图像中噪声干扰进行消除，减少细微的差异给运动物体区域的提取过程带来噪声干扰。

在一个实施例中，所述播放模块包括背景播放模块、图像截取模块以及图像叠加模块，其中：

背景播放模块，用于将背景图像进行显示；图像截取模块，用于根据坐标参数从所述连续图片对应的运动物体区域截取图像；图像叠加模块，用于分别将所述截取的图像叠加在所述背景图像上进行显示。

上述播放方式中，对于每一帧图像来说，背景图像部分的帧率下降，而运动区域的图像与高清视频的图像一样，但播放过程中处理的数据量大大降低，硬件配置较低的计算机也可以流畅地播放高清视频。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种高清视频播放方法，其特征在于，包括如下步骤：

从高清视频的连续图片中提取背景图像；

将所述背景图像和所述连续图片分别转换成灰度图；

对转换成灰度图的所述连续图片进行图像配准，具体包括：对所述连续图片中背景区域进行分块；分别采用投影法对背景区域的每一块进行配准获得对应的水平位移、竖直位移；根据所述水平位移、竖直位移计算各个连续图片的平均水平位移、平均竖直位移以及旋转角度；根据所述平均水平位移、平均竖直位移和旋转角度分别对对应的连续图片进行仿射变换；

将转换成灰度图的所述背景图像分别与转换成灰度图的所述连续图片执行差分运算获得差分图像；

根据设定的灰度阈值分别将所述差分图像转换成二值图像；

根据所述二值图像分别获取所述连续图片中的运动物体区域；

分别计算所述运动物体区域在所述背景图像中的坐标参数；

播放所述背景图像，并根据所述坐标参数播放所述运动物体区域中的图像。

2.根据权利要求1所述的高清视频播放方法，其特征在于，在所述根据所述二值图像分别获取所述连续图片中的运动物体区域步骤前还包括：

采用形态学图像处理方法对所述二值图像中的噪声干扰进行消除。

3.根据权利要求1所述的高清视频播放方法，其特征在于，播放所述背景图像，并根据所述坐标参数播放运动物体图像步骤具体包括：

将背景图像进行显示；

根据坐标参数从所述连续图片对应的运动物体区域截取图像；

分别将所述截取的图像叠加在所述背景图像上进行显示。

4.一种高清视频播放系统，其特征在于，包括：

背景提取模块，用于从高清视频的连续图片中提取背景图像；

灰度转换模块，用于将所述背景图像和所述连续图片分别转换成灰度图；

图像配准模块，用于对转换成灰度图的所述连续图片进行图像配准；具体包括：区域划分模块，用于对所述连续图片中背景区域进行分块；位移计算模块，分别采用投影法对背景区域的每一块进行配准获得对应的水平位移、竖直位移；平均位移计算模块，用于根据所述水平位移、竖直位移计算各个连续图片的平均水平位移和平均竖直位移；旋转角度计算模块，用于分别根据各个连续图片对应的所述平均水平位移和平均竖直位移计算旋转角度；仿射变换模块，用于根据所述平均水平位移、平均竖直位移和旋转角度分别对对应的连续图片进行仿射变换；

图像差分模块，用于将转换成灰度图的所述背景图像分别与转换成灰度图的所述连续图片执行差分运算获得差分图像；

二值转换模块，用于根据设定的灰度阈值分别将所述差分图像转换成二值图像；

运动区域获取模块，根据所述二值图像分别获取所述连续图片中的运动物体区域；

坐标计算模块，用于分别计算所述运动物体区域在所述背景图像中的坐标参数；

播放模块，用于播放所述背景图像，并根据所述坐标参数播放所述运动物体区域中的图像。

5.根据权利要求4所述的高清视频播放系统，其特征在于，还包括设置在所述二值转换模块和运动区域获取模块之间的噪声消除模块，用于采用形态学图像处理方法对所述二值图像中的噪声干扰进行消除。

6.根据权利要求4所述的高清视频播放系统，其特征在于，所述播放模块包括：

背景播放模块，用于将背景图像进行显示；

图像截取模块，用于根据坐标参数从所述连续图片对应的运动物体区域截取图像；

图像叠加模块，用于分别将所述截取的图像叠加在所述背景图像上进行显示。