CN107809670B - 适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频剪辑系统及方法 - Google Patents

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Abstract

适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频剪辑系统及方法，涉及高分辨率卫星视频剪辑技术领域，解决现有视频剪辑技术无法对超高分辨率遥感视频无法实现剪辑，且剪辑器无法实现对视频文件进行单独一比一还原显示的功能等问题，包括视频文件打开设置模块、裁剪模块和放缩模块；视频文件打开设置模块用于打开视频文件，视频影像剪辑系统自动读取剪辑工具系统配置文件，然后将读取的信息提交设置子系统和存储子系统；裁剪模块，设置裁剪视频文件的基本参数，输入裁剪坐标，完成裁剪；本发明采用在缩略图中鼠标拖动和手动输入裁剪区域中心坐标两种方式确定裁剪区域，使用LAGS压缩编码方法，可对较大分辨率裁剪区域进行无损存储。

Description

适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频剪辑系统及方法
技术领域
本发明涉及高分辨率卫星视频剪辑技术领域，具体涉及一种适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频剪辑系统及方法，用于实现对于高分辨率卫星视频剪辑功能。
背景技术
由长光卫星技术有限公司自主研制的“吉林一号”视频卫星，能够在几百公里外的太空拍摄地球上面积达到几十公里的清晰视频影像，空间分辨率达到了米级水平。单帧影像分辨率高达12K*5K，存储大小175M，如此超高的分辨率展现出“吉林一号”卫星超大的幅宽。但目前流行的商业播放器均无法流畅播放如此超高分辨率视频，大部分显示器分辨率也远远低于12K*5K，且很多情况下，用户只需要观察一部分感兴趣区域，因此急需开发一套功能强大的卫星视频剪辑工具。当剪辑区域较大，要求压缩较小时，对于视频剪辑工具来说提出了一个严酷的挑战。
目前，视频裁剪工具层出不穷，对于一般视频来说，裁剪技术已经很成熟。比较常用的裁剪软件有会声会影、AE(Adobe After Effects)、爱剪辑等，这些软件在区域截取，视频编码，素材叠加等技术方面都进行了不断深入的探索。但是，这些常用的视频裁剪软件都是针对普通视频的，对于超高分辨率遥感视频来说，他们的处理效果并不好，经常出现宕机，裁剪失败，功能失效等现象，且当裁剪区域较大时，因其编解码限制，经常对视频进行较大程度压缩，导致画质下降。因此这些软件对于卫星视频来说常常不是很好的选择。
首先卫星遥感视频的打开就是一个首要面临的问题，像AE打开大面阵的卫星视频时，软件有时会死机，或者打开的视频显示不正确，根本就不支持这种类型视频的打开，自然其他操作也无法进行。
其次，对于大面阵的卫星遥感视频，直接在个人计算机的屏幕上观察，是无法看清楚具体影像细节的，也就很难确定要选择的感兴趣区域。用户常常需要对局部进行观察，查看是否有自己感兴趣的目标，例如飞机，汽车，军事基地等，目前市面上的众多视频裁剪器中，都没有单独一比一还原显示选中区域这一功能，对于超高分辨率卫星视频来说，这一功能很必要，方便用户查看选中区域中的目标。在选择区域之前，输入截取的宽和高，然后在视频缩略图上通过鼠标拖动的方式选择感兴趣区域，鼠标拖动的同时，软件左侧显示栏实时一比一显示选中区域，且可对左侧显示区域进行放大、缩小，这些都有助于用户观察。除了鼠标拖动的方式，由于卫星视频影像中存放着对应位置的地理空间信息，这一信息可以转换为分辨率坐标，用户可能直接输入坐标确定截取位置，这一功能在现有的商业软件中也几乎没有体现。
另外，常见的商业软件在裁剪分辨率较高的情况下，只能选择压缩比例较大的存储方式，这种存储方式严重影响视频质量。
此外，卫星视频涉及到版权归属问题，常见的商业软件都是采用加入logo或者明水印的方式解决这一问题，这种方式破坏视频质量，对于质量要求极高的卫星视频来说，这一点不可容忍，且这种方法易被破坏，保护能力差。目前数字水印领域研究较广泛的暗水印技术对视频破坏极小，且抗攻击性强，具有更强的版权保护能力。常见的商业软件均没有将暗水印技术加入到版权保护模块中，因此这一结合具有创新性，更大的研究价值和意义。
发明内容
本发明为解决现有视频剪辑技术无法对超高分辨率遥感视频无法实现剪辑，且剪辑器无法实现对视频文件进行单独一比一还原显示的功能等问题，提供一种适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频剪辑系统及方法。
适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频剪辑系统，包括视频文件打开设置模块、裁剪模块和放缩模块；所述视频文件打开设置模块，打开视频文件，视频剪辑系统自动读取剪辑工具系统配置文件，然后将读取的信息提交设置子系统和存储子系统；
所述设置子系统进行主界面的初始化设置；存储子系统用于恢复用户的记录，使用加载的信息设置视频剪辑系统基本状态信息；所述设置基本状态信息包括窗体显示设置和默认值设置，默认值设置包括截取大小、起始帧号、帧率和编码格式；
所述裁剪模块，设置裁剪视频文件的基本参数，输入裁剪坐标，完成裁剪；具体流程为：
在鹰眼面板显示视频文件的基本信息；根据视频文件的基本信息设置截取视频文件的基本参数；在鹰眼面板的中拖动鼠标选择对应的区域，窗体左侧面板实时显示选择对应的区域；开始裁剪，存储视频文件并实时显示当前裁剪进度，裁剪完成；
放缩模块，所述鹰眼面板默认显示视频文件的首帧影像，通过鼠标单击在鹰眼面板中形成一个矩形热点框，所述矩形热点框内圈选范围为目标区域，通过鼠标操作将矩形热点框进行移动时显示的内容与体左侧面板中显示内容保持联动，默认始终保持1：1的比例显示；
通过鼠标滚轮滑动实现窗体左侧面板使视频文件的放大和缩小，并显示视频文件的类型、播放时长、分辨率和帧速率；鼠标点击鹰眼面板中任意位置，获得对应视频文件的当前帧所选定区域的像素位置。
适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频剪辑方法，该方法由以下步骤实现：
步骤一、打开视频文件，视频剪辑系统自动读取剪辑工具系统配置文件，然后将读取的信息提交设置子系统和存储子系统；
所述设置子系统进行主界面初始化设置；自动读取配置文件并显示打开视频历史记录，加载历史视频所完成的裁剪信息；
存储子系统用于恢复用户记录，使用加载的信息设置视频剪辑系统基本状态信息；所述设置基本状态信息包括窗体显示设置和默认值设置，默认值设置包括截取大小、起始帧号、帧率和编码格式；
步骤二、设置裁剪视频文件的基本参数，包括起始帧号、终止帧号、帧率和编码格式，根据设置的基本参数对步骤一打开的视频文件进行裁剪，具体裁剪的过程为：
步骤二一、在鹰眼面板显示视频文件的基本信息；
步骤二二、根据视频文件的基本信息设置截取视频文件的基本参数；
步骤二三、在鹰眼面板的中拖动鼠标选择对应的区域，窗体左侧面板实时显示选择对应的区域；
步骤二四、开始裁剪，存储视频文件并实时显示当前裁剪进度，裁剪完成；
步骤三、在所述鹰眼面板默认显示视频文件的首帧影像，通过鼠标单击在鹰眼面板中形成一个矩形热点框，所述矩形热点框内圈选范围为目标区域，通过鼠标操作将矩形热点框进行移动时显示的内容与体左侧面板中显示内容保持联动，默认保持1：1的比例显示。
本发明的有益效果：利用OpenCV计算机数字图像处理库和硬件多线程等技术实现了视频的常规剪辑操作；通过人机交互选定局部区域的方式可实现对于特定区域的剪裁；采用基于DCT(Discrete Cosine Transform)变换的方法，DWT(Discrete WaveletTransformation)变换和SVD(Singular Value Decomposition)相结合的方法实现高分辨率卫星视频和图像数字水印的添加。水印添加算法具有速度快，添加密度大，抗攻击性强等特点。
针对视频无法打开的缺点，本发明结合了OpenCV数字图像处理库实现了视频文件的打开与解码。读取出视频中关键的信息如时长、分辨率、帧率等；
针对不便于观察选中区域的缺点，本发明采用在缩略图中鼠标拖动和手动输入裁剪区域中心坐标两种方式确定裁剪区域，与此同时，右下角缩略图与左侧显示区域联动，左侧实时一比一显示缩略图中选中区域，且可对显示区域进行放大缩小，更好的观察目标；
针对裁剪较大分辨率视频只能选择较强压缩存储格式的缺点，本发明使用了LAGS压缩编码方法，可对较大分辨率裁剪区域进行无损存储。
针对只是采用明水印和logo进行版权保护的缺点，本发明针对卫星视频改进了基于DCT变换的数字水印算法，以及基于小波变换和奇异值分解的数字水印算法，对于超大分辨率卫星视频可以快速加载水印，且加载密度大，抗几何攻击，图像处理攻击能力强。
附图说明
图1为本发明所述的适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频剪辑系统的原理框图；
图2为本发明所述的适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频剪辑系统中裁剪的流程图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1和图2说明本实施方式，适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频剪辑系统，包括视频文件打开设置模块、裁剪模块和放缩模块，所述视频文件打开设置模块用于打开视频文件，视频剪辑系统自动读取剪辑工具系统配置文件，然后将读取的信息提交设置子系统和存储子系统；
所述设置子系统进行主界面初始化设置；存储子系统用于恢复用户的记录，使用加载的信息设置视频剪辑系统基本状态信息；所述设置基本状态信息包括窗体显示设置和默认值设置，默认值设置包括截取大小、起始帧号、帧率和编码格式；
所述裁剪模块，用于设置裁剪视频文件的基本参数，输入裁剪坐标，完成裁剪；具体流程为：
在鹰眼面板显示视频文件的基本信息；根据视频文件的基本信息设置截取视频文件的基本参数；在鹰眼面板的中拖动鼠标选择对应的区域，窗体左侧面板实时显示选择对应的区域；开始裁剪，存储视频文件并实时显示当前裁剪进度，裁剪完成。在裁剪过程中，根据需求改变窗体大小。
放缩模块，所述鹰眼面板默认显示视频文件的首帧影像，通过鼠标单击在鹰眼面板中形成一个矩形热点框，所述矩形热点框内圈选范围为目标区域，通过鼠标操作将矩形热点框进行移动时显示的内容与体左侧面板中显示内容保持联动，默认始终保持1：1的比例显示；
通过鼠标滚轮滑动实现窗体左侧面板使视频文件的放大和缩小，并显示视频文件的类型、播放时长、分辨率和帧速率；鼠标点击鹰眼面板中任意位置，获得对应视频文件的当前帧所选定区域的像素位置。
本实施方式中，所述输入裁剪坐标具体包括两种坐标输入方式，第一种是输入裁剪区域所在图像的XY坐标，直接在图像中选定裁剪区域。第二种是输入裁剪区域经纬度坐标，然后将经纬度坐标换算成图像坐标，利用图像坐标在图像中确定裁剪区域。
本实施方式中还包括图片组视频模块，将裁剪的多张图像组成视频，组视频之前，设置不同编码格式、帧率以及图像命名的方式，窗体下方显示组视频进度栏；所述图像命名的方式包括数字升序命名，自定义标准命名两种。
本实施方式还包括样本集制作模块，用于制作学习训练的样本集，输入样本图像大小，利用鼠标在大图像上选定样本框，利用多线程技术实现大量样本快速截取保存。
具体实施方式二、结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式为具体实施方式一所述的适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频剪辑系统的剪辑方法，该方法由以下步骤实现：
步骤一、打开视频文件，视频剪辑系统自动读取剪辑工具系统配置文件，然后将读取的信息提交设置子系统和存储子系统；
所述设置子系统进行主界面初始化设置；自动读取配置文件并显示打开视频历史记录，加载历史视频所完成的裁剪信息；
存储子系统用于恢复用户记录，使用加载的信息设置视频剪辑系统基本状态信息；所述设置基本状态信息包括窗体显示设置和默认值设置，默认值设置包括截取大小、起始帧号、帧率和编码格式；
步骤二、设置裁剪视频文件的基本参数，包括起始帧号、终止帧号、帧率和编码格式，根据设置的基本参数对步骤一打开的视频文件进行裁剪，具体裁剪的过程为：
步骤二一、在鹰眼面板显示视频文件的基本信息；
步骤二二、根据视频文件的基本信息设置截取视频文件的基本参数；
步骤二三、在鹰眼面板中拖动鼠标选择对应的区域，窗体左侧面板实时显示选择对应的区域；
步骤二四、开始裁剪，存储视频文件并实时显示当前裁剪进度，裁剪完成。
本实施方式所述的步骤二中，在设置裁剪视频文件的基本参数之前，输入裁剪坐标，包括两种坐标输入方式，第一种是输入裁剪区域所在图像的XY坐标，直接在图像中选定裁剪区域；第二种是输入裁剪区域经纬度坐标，然后将经纬度坐标换算成图像坐标，利用图像坐标在图像中确定裁剪区域。
本实施方式中还包括步骤三、放缩操作，通过鼠标滚轮滑动实现窗体左侧面板使视频文件的放大和缩小，并显示视频文件的类型、播放时长、分辨率和帧速率；所述鹰眼面板框默认显示视频的首帧影像的全部内容，鹰眼面板中有一矩形热点框，负责选定截取范围，通过鼠标操作将热点框进行移动时显示窗口中显示内容保持与热点框联动，默认始终保持对热点框内影像的1：1比例显示。框体可移动，对应着移动感兴趣区域范围。鼠标点击鹰眼面板中任意位置，通过计算和比例调整，获得对应视频文件的当前帧所选定区域的像素位置。
本实施方式中还包括对多张图像组成视频的步骤，组视频开始之前，设置不同编码格式、帧率，以及图像命名的方式，包括数字升序命名，自定义标准命名两种，在窗体下方显示组视频进度栏。
本实施方式中还包括样本集制作的步骤，将裁剪后的图像制作用于学习训练的样本集，输入样本图像大小，利用鼠标在大图像上选定大量样本框，采用多线程技术实现样本图像快速截取保存。
本实施方式中，也可采用键盘操作：上下左右箭头以及8、2、4、6对应上下左右方向，本实施方式还包括添加数字水印和添加Logo的操作，针对卫星遥感视频影像，采用基于DCT变换的数字水印算法，以及基于小波变换和奇异值分解的数字水印算法，最终得到适用于卫星视频影像的暗水印添加算法，算法具有添加速度快，添加密度大，抗攻击性强等特点，对卫星视频版权进行有效保护。选择事先制作好的logo图像，使logo清晰透明地添加在每一帧图像上。
本实施方式中改变窗口大小：主要有三种情况：屏幕的80％，60％，100％，默认初始情况为80％。

Claims (8)

1.适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频剪辑系统，包括视频文件打开设置模块、裁剪模块和放缩模块，其特征是：采用OpenCV数字图像处理库实现了视频文件的打开与解码；采用在缩略图中鼠标拖动和手动输入裁剪区域中心坐标两种方式确定裁剪区域，同时，右下角缩略图与左侧显示区域联动，左侧实时一比一显示缩略图中选中区域，且可对显示区域进行放大缩小，更好的观察目标；采用基于DCT变换的方法，DWT变换和SVD相结合的方法实现高分辨率卫星视频和图像数字水印的添加；
所述视频文件打开设置模块，打开视频文件，视频剪辑系统自动读取剪辑工具系统配置文件，然后将读取的信息提交设置子系统和存储子系统；
所述设置子系统进行主界面的初始化设置；
存储子系统用于恢复用户的记录，使用加载的信息设置视频剪辑系统基本状态信息；所述设置基本状态信息包括窗体显示设置和默认值设置，默认值设置包括截取大小、起始帧号、帧率和编码格式；
所述裁剪模块，设置裁剪视频文件的基本参数，输入裁剪坐标，完成裁剪；具体流程为：
在鹰眼面板显示视频文件的基本信息；根据视频文件的基本信息设置截取视频文件的基本参数；在鹰眼面板的中拖动鼠标选择对应的区域，窗体左侧面板实时显示选择对应的区域；开始裁剪，存储视频文件并实时显示当前裁剪进度，裁剪完成；
放缩模块，所述鹰眼面板默认显示视频文件的首帧影像，通过鼠标单击在鹰眼面板中形成一个矩形热点框，所述矩形热点框内圈选范围为目标区域，通过鼠标操作将矩形热点框进行移动时显示的内容与窗体左侧面板中显示内容保持联动，默认始终保持1：1的比例显示；
通过鼠标滚轮滑动实现窗体左侧面板使视频文件的放大和缩小，并显示视频文件的类型、播放时长、分辨率和帧速率；鼠标点击鹰眼面板中任意位置，获得对应视频文件的当前帧所选定区域的像素位置。
2.根据权利要求1所述的适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频剪辑系统，其特征在于，还包括图片组视频模块，将裁剪的多张图像组成视频，组视频之前，设置不同编码格式、帧率以及图像命名的方式，窗体下方显示组视频进度栏；所述图像命名的方式包括数字升序命名，自定义标准命名两种。
3.根据权利要求1所述的适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频剪辑系统，其特征在于，还包括样本集制作模块，用于制作学习训练的样本集，输入样本图像大小，利用鼠标在大图像上选定样本框，利用多线程技术实现大量样本快速截取保存。
4.适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频剪辑方法，采用OpenCV数字图像处理库实现了视频文件的打开与解码；采用在缩略图中鼠标拖动和手动输入裁剪区域中心坐标两种方式确定裁剪区域，同时，右下角缩略图与左侧显示区域联动，左侧实时一比一显示缩略图中选中区域，且可对显示区域进行放大缩小，更好的观察目标；采用基于DCT变换的方法，DWT变换和SVD相结合的方法实现高分辨率卫星视频和图像数字水印的添加；
其特征是：该方法由以下步骤实现：
步骤一、打开视频文件，视频剪辑系统自动读取剪辑工具系统配置文件，然后将读取的信息提交设置子系统和存储子系统；
所述设置子系统进行主界面初始化设置；自动读取配置文件并显示打开视频历史记录，加载历史视频所完成的裁剪信息；
存储子系统用于恢复用户记录，使用加载的信息设置视频剪辑系统基本状态信息；所述设置基本状态信息包括窗体显示设置和默认值设置，默认值设置包括截取大小、起始帧号、帧率和编码格式；
步骤二、设置裁剪视频文件的基本参数，包括起始帧号、终止帧号、帧率和编码格式，根据设置的基本参数对步骤一打开的视频文件进行裁剪，具体裁剪的过程为：
步骤二一、在鹰眼面板显示视频文件的基本信息；
步骤二二、根据视频文件的基本信息设置截取视频文件的基本参数；
步骤二三、在鹰眼面板的中拖动鼠标选择对应的区域，窗体左侧面板实时显示选择对应的区域；
步骤二四、开始裁剪，存储视频文件并实时显示当前裁剪进度，裁剪完成；
步骤三、在所述鹰眼面板默认显示视频文件的首帧影像，通过鼠标单击在鹰眼面板中形成一个矩形热点框，所述矩形热点框内圈选范围为目标区域，通过鼠标操作将矩形热点框进行移动时显示的内容与体左侧面板中显示内容保持联动，默认保持1：1的比例显示。
5.根据权利要求4所述的适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频剪辑方法，步骤三中通过鼠标移动实现窗体左侧面板使视频文件的放大和缩小，并显示视频文件的类型、播放时长、分辨率和帧速率；鼠标点击鹰眼面板中任意位置，通过计算和比例调整，获得对应视频文件的当前帧所选定区域像素位置。
6.根据权利要求4所述的适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频剪辑方法，其特征在于，设置裁剪视频文件的基本参数之前，输入裁剪坐标，包括两种坐标输入方式，第一种是输入裁剪区域所在图像的XY坐标，直接在图像中选定裁剪区域；
第二种是输入裁剪区域经纬度坐标，然后将经纬度坐标换算成图像坐标，利用图像坐标在图像中确定裁剪区域。
7.根据权利要求4所述的适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频剪辑方法，其特征在于，还包括对多张图像组成视频的步骤，组视频开始之前，设置不同编码格式、帧率，以及图像命名的方式，包括数字升序命名，自定义标准命名两种，在窗体下方显示组视频进度栏。
8.根据权利要求4所述的适用于大面阵米级高分辨率卫星的视频剪辑方法，其特征在于，还包括样本集制作的步骤，将裁剪后的图像制作用于学习训练的样本集，输入样本图像大小，利用鼠标在大图像上选定大量样本框，采用多线程技术实现样本图像快速截取保存。
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