CN103037210B - 利用触控屏幕辅助视频压缩的方法及监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用触控屏幕辅助视频压缩的方法及监控系统。此监控系统包括触控屏幕及至少一个影像撷取装置。此方法先利用各个影像撷取装置拍摄参考画面，接着侦测触控屏幕上的触碰操作，并计算触碰操作的移动向量，而根据此移动向量，移动影像撷取装置以拍摄目前画面。然后，将参考画面区分为多个参考区块，并根据所述移动向量搜寻目前画面中对应于各个参考区块的目前区块。最后则比较各个参考区块与对应的目前区块的差异，据以决定是否使用触碰操作的移动向量作为参考区块与目前区块之间的移动向量，并用以压缩参考区块与目前区块的画面资料。

Description

利用触控屏幕辅助视频压缩的方法及监控系统

技术领域

本发明涉及一种视频压缩方法及系统，尤其涉及一种利用触控屏幕辅助视频压缩的方法及监控系统。

背景技术

传统的监控系统是采用固定式摄影机撷取特定区域的视频画面，并显示在主机端的屏幕上以供使用者观看，藉此达到监控的目的。监控摄影机还可挂载到移动设备上，而可藉由移动设备的控制，改变其拍摄角度或拍摄位置，进而增加其监控范围。

受惠于网路传输技术的精进，监控摄影机撷取的视频画面已可以透过网路传送至远端的主机，让远端的使用者可以监控不同区域的视频画面。而随着摄影机解析度的增加，其所撷取的视频画面的资料量也大幅提升，因此，视频画面在传送之前，必需先经过压缩处理，才能够透过有限的网路频宽传送。

上述视频画面的压缩系与各张画面之间的变化有绝对关系，一般需藉由移动估计单元(MotionEstimator)来估测各张画面之间的移动向量，并使用此移动向量来压缩画面资料。一般固定式摄影机由于拍摄范围固定，其拍摄画面不会剧烈变动，因此移动估计的运算并不会占用过多的系统资源。

然而，一旦摄影机的拍摄角度或拍摄位置改变，监控摄影机所拍摄画面的变化将大幅增加，这对于移动估计单元而言，将需要花费更多的计算资源及时间，才能达成移动向量的估测，系统的效能也因而受到考验。

发明内容

本发明提供一种利用触控屏幕辅助视频压缩的方法及监控系统，藉由侦测触控屏幕上触碰操作的移动向量，并用以作为监控画面移动估测的移动向量，而可减少移动估测运算所需的资源及时间。

本发明提出一种利用触控屏幕辅助视频压缩的方法，适用于包括触控屏幕及至少一个影像撷取装置的监控系统。此方法系先利用各个影像撷取装置拍摄参考画面，接着侦测触控屏幕上的触碰操作，并计算触碰操作的移动向量，而根据此移动向量，移动影像撷取装置以拍摄目前画面。然后，将参考画面区分为多个参考区块，并根据所述移动向量搜寻目前画面中对应于各个参考区块的目前区块。最后则比较各个参考区块与对应的目前区块的差异，据以决定是否使用触碰操作的移动向量作为参考区块与目前区块之间的移动向量，并用以压缩参考区块与目前区块的画面资料。

在本发明的一实施例中，上述比较各个参考区块与对应的目前区块的差异，决定是否使用触碰操作的移动向量作为参考区块与目前区块之间的移动向量，并用以压缩参考区块与目前区块的画面资料的步骤包括计算各个参考区块与对应的目前区块中多个对应像素的亮度值的差值总和，并与门槛值比较。其中，若判断差值总和小于门槛值，直接使用移动向量作为参考区块与目前区块之间的移动向量，并用以压缩参考区块与目前区块的画面资料；若差值总和不小于门槛值，执行移动估测于参考区块与目前区块，并使用移动估测所得的移动向量压缩参考区块与目前区块的画面资料。

在本发明的一实施例中，上述计算各个参考区块与对应的目前区块中对应像素的亮度值的差值总和的步骤包括取各个参考区块中四个角落像素的亮度值以及对应的目前区块中对应的角落像素的亮度值，以计算差值总和。

在本发明的一实施例中，上述侦测触控屏幕上的触碰操作，并计算触碰操作的移动向量的步骤包括计算触碰操作中多个触碰点的移动向量的平均值，以做为触碰操作的移动向量。

在本发明的一实施例中，上述根据移动向量，移动影像撷取装置以拍摄目前画面的步骤包括计算触碰屏幕的解析度与影像撷取装置的解析度间的比例关系，以及依照此比例关系调整触碰屏幕的移动向量为移动影像撷取装置的移动量。

在本发明的一实施例中，上述将参考画面区分为多个参考区块的步骤包括根据影像撷取装置的解析度，决定所区分的参考区块与目前区块的尺寸。

本发明提出一种监控系统，其包括至少一影像撷取装置、触控屏幕及控制单元。其中，影像撷取装置是用以拍摄画面。触控屏幕是用以侦测触碰操作。控制单元系耦接影像撷取装置及触控屏幕，而用以计算触碰操作的移动向量，据以移动影像撷取装置以拍摄参考画面及目前画面。其中，控制单元系将参考画面区分为多个参考区块，并根据移动向量搜寻目前画面中对应于各个参考区块的目前区块，以及比较各个参考区块与对应的目前区块的差异，据以决定是否使用触碰操作的移动向量作为参考区块与目前区块之间的移动向量，并用以压缩参考区块与目前区块的画面资料。

在本发明的一实施例中，上述的控制单元包括计算各个参考区块与对应的目前区块中多个对应像素的亮度值的差值总和，并与门槛值比较，其中若此差值总和小于门槛值，即直接使用移动向量作为参考区块与目前区块之间的移动向量，并用以压缩参考区块与目前区块的画面资料。

在本发明的一实施例中，上述的监控系统更包括移动估测单元，其系在控制单元判断差值总和不小于门槛值时，执行移动估测于参考区块与目前区块，并提供执行移动估测所得的移动向量给控制单元，而由控制单元使用移动估测所得的移动向量压缩参考区块与目前区块的画面资料。

在本发明的一实施例中，上述的控制单元包括取各个参考区块中四个角落像素的亮度值以及对应的目前区块中对应的角落像素的亮度值，以计算差值总和。

在本发明的一实施例中，上述的控制单元包括计算触碰操作中多个触碰点的移动向量的平均值，以做为触碰操作的移动向量。

在本发明的一实施例中，上述的控制单元包括计算触碰屏幕的解析度与影像撷取装置的解析度间的比例关系，并依照此比例关系调整触碰屏幕的移动向量为移动影像撷取装置的移动量。

在本发明的一实施例中，上述的控制单元包括根据影像撷取装置的解析度，决定所区分的参考区块与目前区块的一尺寸。

基于上述，本发明的利用触控屏幕辅助视频压缩的方法及监控系统利用在触控屏幕上操作，藉以控制监控摄影机拍摄视频画面。而藉由将触碰操作的移动向量直接作为视频画面之间移动估测的移动向量，可缩减移动估测的运算时间。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明一实施例所绘示的监控系统的方块图。

图2是依照本发明一实施例所绘示的利用触控屏幕辅助视频压缩的方法流程图。

图3是依照本发明一实施例所绘示的利用触控屏幕辅助视频压缩的方法流程图。

图4是依照本发明一实施例所绘示的计算参考区块与对应目前区块的差异的范例。

主要元件符号说明

10：监控系统

11：影像撷取装置

12、40：触控屏幕

13：控制单元

41：参考画面

412：参考区块

42：目前画面

422：目前区块

S202～S210：本发明一实施例的方法流程

S302～S316：本发明一实施例的方法流程

具体实施方式

图1是依照本发明一实施例所绘示的监控系统的方块图。请参照图1，本实施例的监控系统10包括至少一个影像撷取装置11(例如影像撷取单元1、影像撷取单元2、…、影像撷取单元n，其中n为正整数)、触控屏幕12及控制单元13，其功能分述如下：

影像撷取装置11例如是包含光学定焦镜头或光学变焦镜头，以及电荷耦合元件(ChargeCoupledDevice，CCD)或互补金氧半导体(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor，CMOS)元件等感光元件的装置，其可用以拍摄视频画面。

触控屏幕12例如是由液晶显示器(LiquidCrystalDisplay，LCD)、发光二极管(Light-EmittingDiode，LED)显示器或场发射显示器(FieldEmissionDisplay，FED)等显示器，以及电阻式或电容式等触控面板组合而成，其可同时提供显示及触碰操作功能。

控制单元13系耦接至影像撷取装置11及触控屏幕12，其例如是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)、微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、可程式化控制器、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuits，ASIC)、可程式化逻辑装置(ProgrammableLogicDevice，PLD)或其他类似装置，其可管理并控制监控系统10的所有工作。

详言之，图2是依照本发明一实施例所绘示的利用触控屏幕辅助视频压缩的方法流程图。请参照图2，本实施例的方法适用于图1的监控系统10，以下即搭配监控系统10中的各项元件说明本实施例辅助视频压缩方法的详细步骤：

首先，由控制单元13利用各个影像撷取装置11拍摄参考画面(步骤S202)。此处的参考画面是影像撷取装置11尚未受到控制单元13控制而移动的前所拍摄到的画面，或是前一次受控移动后所拍摄到的画面，而可用以作为下一张画面执行移动估测所参考的画面。

接着，控制单元13会侦测触控屏幕12上的触碰操作，并计算此触碰操作的移动向量(步骤S204)。详言之，每当使用者在触控屏幕12上进行触碰操作时，触控屏幕12即会侦测被手指触碰到的触碰点位置，此触碰点的位置资讯将会送到控制单元13，而由控制单元13去计算触碰操作在触控屏幕12上移动所产生的移动向量。需说明的是，上述的侦测方式应用在支援多点触碰的触控屏幕上时，还可判断使用者的手势，进而控制各个影像撷取装置11执行该手势对应的动作，例如旋转或移动。

详言之，若控制单元13侦测到多个触碰点时，例如会计算这些触碰点的移动向量的平均值，而用以做为触碰操作的移动向量。举例来说，若控制单元13侦测到双指朝同一方向的触碰拖曳操作时，即可分别计算两只手指的移动向量，然后再取这两个移动向量的平均值，用以做为此触碰操作(即双指触碰拖曳)的移动向量。

然后，控制单元13即根据所计算的移动向量，控制影像撷取装置11移动以拍摄目前画面(步骤S206)。其中，控制单元13例如会先计算触碰屏幕12的解析度与影像撷取装置11的解析度之间的比例关系，然后再依照此比例关系将触碰屏幕12的移动向量对应调整为移动影像撷取装置11的移动量。藉此，可提供使用者较佳且较直觉的操作感受来控制影像撷取装置11的移动。

接下来则进行画面压缩的步骤，此时控制单元13会将上述撷取到的参考画面区分为多个参考区块，并根据上述计算所得的移动向量，搜寻目前画面中对应于各个参考区块的目前区块(步骤S208)。详言之，由于影像撷取装置11的移动方向及移动量是由触碰屏幕12上触碰操作的移动方向及移动量来决定，因此，影像撷取装置11移动前后所拍摄到的画面之间，也会与触碰操作的移动向量存在某种程度的关系。据此，本实施例即根据上述触碰操作的移动向量来找寻移动后所拍摄的目前画面与移动前所拍摄的参考画面之间的对应区块，进而实施后续的移动估测。

需说明的是，在一实施例中，上述区分的参考区块与目前区块的尺寸可以是一个固定值，例如为4*4像素的区块。而在另一实施例中，参考区块与目前区块的尺寸也可以是由影像撷取装置的解析度来决定。简言之，若影像撷取装置的解析度较低，则可使用尺寸较大的参考区块(如16*16像素的区块)与目前区块来估测参考画面与目前画面的差异；反之，若影像撷取装置的解析度较高，则可使用尺寸较小的参考区块(如4*4像素的区块)与目前区块来估测参考画面与目前画面的差异。当使用尺寸较小的区块时，若尺寸最小的区块与相邻区块的移动向量在一门槛值以内(X方向移动向量≤门槛值且Y方向移动向量≤门槛值)，则可合并此二区块，例如合并为4*8像素或8*4像素的区块，然而可再往邻近区块合并(例如可合并为8*8像素、8*16像素、16*8像素、16*16像素的区块)。

在找寻到相对应的参考区块及目前区块之后，控制单元13即会去比较各个参考区块与对应目前区块之间的差异，据以决定是否使用此触碰操作的移动向量来作为参考区块与目前区块之间的移动向量，并用以压缩参考区块与目前区块的画面资料(步骤S210)。详言之，若找寻到的目前区块与对应参考区块之间的差异小于一定量时，即可判定此区块的移动仅涉及由影像撷取装置11移动所造成的全域性(global)运动，而非区块内物体移动所造成的区域性(local)运动。藉此，触碰操作的移动向量即可直接用来作为参考区块与目前区块之间的移动向量，进而省去移动估测的步骤。

值得一提的是，针对上述比较参考区块与对应目前区块的差异的步骤，本发明还提供一种简便且快速的方式，仅藉由比较区块内特定像素的差异，即可判断出整个区块是否适于直接取用触碰操作的移动向量来进行压缩。以下则再举一实施例详细说明。

图3是依照本发明一实施例所绘示的利用触控屏幕辅助视频压缩的方法流程图。请参照图3，本实施例的方法适用于图1的监控系统10，以下即搭配监控系统10中的各项元件说明本发明辅助视频压缩方法的详细步骤：

首先，由控制单元13利用各个影像撷取装置11拍摄参考画面(步骤S302)。接着，由控制单元13侦测触控屏幕12上的触碰操作，并计算此触碰操作的移动向量(步骤S304)，然后根据所计算的移动向量，控制影像撷取装置11移动以拍摄目前画面(步骤S306)。之后，控制单元13会将上述撷取到的参考画面区分为多个参考区块，并根据上述计算所得的移动向量，搜寻目前画面中对应于各个参考区块的目前区块(步骤S308)。上述步骤系与前述实施例中的S302～S308系与前述实施例中的步骤S202～S208相同或相似，故其详细内容在此不再赘述。

与前述实施例不同的是，本实施例在找出各个参考区块对应的目前区块之后，控制单元13即会计算各个参考区块与对应目前区块中多个对应像素的亮度值的差值总和(步骤S310)，然后再将此差别总和与一个门槛值比较，以判断此差值总和是否小于门槛值(步骤S312)。其中，控制单元13例如是取各个参考区块中四个角落像素的亮度值以及对应目前区块中对应角落像素的亮度值，以计算上述的差值总和。

举例来说，图4是依照本发明一实施例所绘示的计算参考区块与对应目前区块的差异的范例。请参照图4，当使用者利用手指在触控屏幕40上执行一个由左至右的触碰拖曳操作时，监控系统即可计算出此触碰拖曳操作的移动向量V(Δx，Δy)，其中包括x分量Δx及y分量Δy。根据上述移动向量V移动影像撷取单元，即可获得移动前后所拍摄到的参考画面41及目前画面42。此时，若要计算参考画面41中的参考区块412移动前后的移动向量，则可根据上述的移动向量V反推目前画面42中对应于参考区块412位置MB(xi+Δx，yi+Δy)的目前区块422的位置MB(xi，yi)。接着，本实施例仅取参考区块412中的四个角落像素R1、R2、R3、R4的亮度值来与目前区块422中的四个落度像素C1、C2、C3、C4的亮度值做比较，而计算出对应角落像素的亮度值的差值总合。其中，仅取四个角落像素的用意在于减少系统计算亮度差值时所需占用的计算资源及时间，而若角落像素的差异不大，则可代表整体区块的差异也不大。

最后，若所计算的差值总和小于门槛值，即直接使用上述的移动向量作为参考区块与目前区块之间的移动向量，并用以压缩参考区块与目前区块的画面资料(步骤S314)。

反之，若差值总和不小于该门槛值，则执行移动估测于参考区块与目前区块，并使用移动估测所得的移动向量来压缩参考区块与目前区块的画面资料(步骤S316)。详言之，监控系统10中例如还包括一个移动估测单元(未绘示)，其可在控制单元13判断差值总和不小于门槛值时，在参考区块与目前区块之间执行移动估测，并提供移动估测所得的移动向量给控制单元13，使得控制单元13可以使用移动估测所得的移动向量来压缩参考区块与该目前区块的画面资料。

综上所述，本发明的利用触控屏幕辅助视频压缩的方法及监控系统藉由侦测使用者在触控屏幕上的触碰操作，计算此触碰操作的移动向量，并选择性地应用在监控画面的资料压缩，藉此可大幅缩减移动估计单元计算移动向量所需的时间及计算量。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以权利要求所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种利用触控屏幕辅助视频压缩的方法，其特征在于，适用于包括一触控屏幕及至少一影像撷取装置的一监控系统，该方法包括下列步骤：

利用各该至少一影像撷取装置拍摄一参考画面；

侦测该触控屏幕上的一触碰操作，并计算该触碰操作的一移动向量；

根据该移动向量，移动该影像撷取装置以拍摄一目前画面；

区分该参考画面为多个参考区块，并根据该移动向量搜寻该目前画面中对应于各所述参考区块的一目前区块；以及

比较各所述参考区块与对应的目前区块的一差异，据以决定是否使用该触碰操作的该移动向量作为该参考区块与该目前区块之间的移动向量，并用以压缩该参考区块与该目前区块的画面资料，其中包括：

计算各所述参考区块与对应的该目前区块中多个对应像素的亮度值的一差值总和，并与一门槛值比较；以及

若该差值总和小于该门槛值，直接使用该移动向量作为该参考区块与该目前区块之间的移动向量，并用以压缩该参考区块与该目前区块的画面资料；以及

若该差值总和不小于该门槛值，执行一移动估测于该参考区块与该目前区块，并使用该移动估测所得的移动向量压缩该参考区块与该目前区块的画面资料。

2.根据权利要求1所述的利用触控屏幕辅助视频压缩的方法，其中计算各所述参考区块与对应的目前区块中所述对应像素的亮度值的差值总和的步骤包括：

取各所述参考区块中四个角落像素的亮度值以及对应的目前区块中对应的角落像素的亮度值，以计算所述差值总和。

3.根据权利要求1所述的利用触控屏幕辅助视频压缩的方法，其中侦测该触控屏幕上的触碰操作，并计算该触碰操作的该移动向量的步骤包括：

计算该触碰操作中多个触碰点的移动向量的一平均值，以做为该触碰操作的移动向量。

4.根据权利要求1所述的利用触控屏幕辅助视频压缩的方法，其中根据该移动向量，移动该影像撷取装置以拍摄该目前画面的步骤包括：

计算该触碰屏幕的一解析度与该影像撷取装置的解析度间的一比例关系；以及

依照该比例关系调整该触碰屏幕的移动向量为移动该影像撷取装置的一移动量。

5.根据权利要求1所述的利用触控屏幕辅助视频压缩的方法，其中区分该参考画面为多个参考区块的步骤包括：

根据该影像撷取装置的解析度，决定所区分的该参考区块与该目前区块的一尺寸。

6.一种监控系统，其特征在于，包括：

至少一影像撷取装置；

一触控屏幕，侦测一触碰操作；以及

一控制单元，耦接该至少一影像撷取装置及该触控屏幕，计算该触碰操作的一移动向量，据以移动该影像撷取装置以拍摄一参考画面及一目前画面，其中

该控制单元区分该参考画面为多个参考区块，并根据该移动向量搜寻该目前画面中对应于各所述参考区块的一目前区块，以及比较各所述参考区块与对应的目前区块的一差异，据以决定是否使用该触碰操作的移动向量作为该参考区块与该目前区块之间的移动向量，并用以压缩该参考区块与该目前区块的画面资料，其中

该控制单元包括计算各所述参考区块与对应的目前区块中多个对应像素的亮度值的一差值总和，并与一门槛值比较，其中若该差值总和小于该门槛值，直接使用该移动向量作为该参考区块与该目前区块之间的移动向量，并用以压缩该参考区块与该目前区块的画面资料。

7.根据权利要求6所述的监控系统，更包括：

一移动估测单元，在该控制单元判断该差值总和不小于该门槛值时，执行一移动估测于该参考区块与该目前区块，并提供执行该移动估测所得的移动向量给该控制单元，而由该控制单元使用该移动估测所得的移动向量压缩该参考区块与该目前区块的画面资料。

8.根据权利要求6所述的监控系统，其中该控制单元包括取各所述参考区块中四个角落像素的亮度值以及对应的目前区块中对应的角落像素的亮度值，以计算该差值总和。

9.根据权利要求6所述的监控系统，其中该控制单元包括计算该触碰操作中多个触碰点的移动向量的一平均值，以做为该触碰操作的该移动向量。

10.根据权利要求6所述的监控系统，其中该控制单元包括计算该触碰屏幕的一解析度与该影像撷取装置的解析度间的一比例关系，并依照该比例关系调整该触碰屏幕的移动向量为移动该影像撷取装置的一移动量。

11.根据权利要求6所述的监控系统，其中该控制单元包括根据该影像撷取装置的解析度，决定所区分的该参考区块与该目前区块的一尺寸。