CN110087042B - 一种实时同步视频流和元数据的人脸抓拍方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实时同步视频流和元数据的人脸抓拍方法，首先获取视频图像，对视频图像帧进行缓存，通过智能算法生成元数据，对元数据进行缓存后，在视频图像帧缓存区和元数据缓存区进行时间同步，将元数据存储于视频帧的SEI单元，并存入含有元数据信息的视频缓存区，实现了监控系统对视频和元数据同一存储，节省了存储空间，并且，当监控系统进行实时视频显示和录像回放时，元数据和视频图像的时间戳是同步的，无需再进行时间同步处理，监控录像系统更加简洁高效。

Description

一种实时同步视频流和元数据的人脸抓拍方法及系统
技术领域
本发明属于视频监控技术领域，涉及一种人脸抓拍方法及系统，具体地说涉及一种可实时同步视频流和元数据的人脸抓拍方法及系统。
背景技术
智能视频监控技术是安防行业的重要发展方向，随着高清晰度监控设备的广泛应用，基于人脸识别的人脸抓拍技术得到了广泛发展，目前，人脸抓拍技术已广泛应用于目标的统计、筛选和查找。应用人脸抓拍技术的监控系统一般布置在重要出入口如机场或商场出入口，前端摄像机自动抓拍出入口人员图像，并将图像传输给后台进行数据检索与比对，从而识别目标人员，应用人脸抓拍技术可对违法人员、暴恐分子等进行有效动态布控。
目前，人脸抓拍技术通常为：人脸抓拍摄像机获取图像后，通过智能算法生成元数据(元数据是指通过智能算法分析出的指定的目标位置，通常用绿色矩形框标示，如人脸框、车牌框等，并能跟踪目标进行实时移动)，然后录像平台分别获取视频流和元数据，对视频和元数据分开存储，但实际上，元数据生成通常比原始视频帧滞后200ms，这是由于人脸算法检测到人脸需要花费200ms的时间，因此在实时浏览和录像回放时，为解决元数据滞后于视频帧的问题，录像平台需要分析元数据与视频帧两者信息的时间戳，然后做时间同步并显示在视频画面中。上述处理方法存在流程繁琐、处理时效低，视频和元数据分开存储，占用存储空间大的技术问题。
发明内容
为此，本发明正是要解决上述技术问题，从而提出一种占用存储空间小、简单高效的实时同步视频流和元数据的人脸抓拍方法及系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案为：
本发明提供一种实时同步视频流和元数据的人脸抓拍方法，所述方法包括如下步骤：
以设定抓拍周期连续获取多帧监控视频图像并在视频图像上标记抓拍时的时间戳；
将多帧监控视频图像进行编码；
分析每帧视频图像的YUV数据，生成目标人脸的元数据信息，所述元数据信息包括元数据时间戳；
按照时间顺序提取元数据；
按照时间顺序提取视频图像；
比较元数据时间戳与视频图像的时间戳，判断元数据时间戳是否小于或等于视频图像的时间戳，若是，则创建一帧新的图像帧，若否，则再次提取视频图像，直至元数据时间戳是否小于或等于视频图像的时间戳；
存储新建的图像帧并写入元数据信息。
在其中一个实施例中，所述将多帧监控视频图像进行编码的步骤具体包括：
对获取的视频图像进行编码处理，生成视频图像帧；
存储视频图像帧。
在其中一个实施例中，所述分析每帧视频图像的YUV数据，生成目标人脸的元数据信息包括如下步骤：
生成目标元数据，获取目标人脸的元数据信息，所述元数据信息包括位置信息、人脸图像数据、人脸置信度和元数据时间戳；
存储所述元数据信息。
在其中一个实施例中，每隔40ms，循环图像编码的步骤。
在其中一个实施例中，每隔80ms，循环生成目标人脸的元数据信息的步骤。
在其中一个实施例中，每隔10ms，循环处理由提取元数据到存储新建的图像帧的步骤。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案为：
提供一种实时同步视频流和元数据的人脸抓拍系统，其包括：
视频图像获取模块，用于获取多帧监控视频图像并在视频图像上标记抓拍时的时间戳；
编码模块，用于将获取的多帧监控视频图像进行编码；
数据分析模块，用于分析每帧视频图像的YUV数据，生成目标人脸的元数据信息；
元数据提取模块，用于按照时间顺序提取元数据；
视频图像提取模块，用于按照时间顺序提取视频图像；
比对分析模块，按照时间先后顺序对视频和元数据进行排序，用于比对元数据的时间戳与视频图像的时间戳，判断元数据时间戳是否小于或等于视频图像的时间戳，若是，则创建一帧新的SEI_i帧，并将新建的SEI_i帧存储到存储模块，若否，将新建的视频帧存储到存储模块；
存储模块，用于存储新建的SEI_i帧和视频帧。
在其中一个实施例中，所述编码模块还包括视频缓存模块。
在其中一个实施例中，所述数据分析模块还包括元数据缓存模块。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的实时同步视频流和元数据的人脸抓拍方法，首先获取视频图像，对视频图像帧进行缓存，通过智能算法生成元数据，对元数据进行缓存后，在视频图像帧缓存区和元数据缓存区进行时间同步，将元数据存储于视频帧的SEI单元，并存入含有元数据信息的视频缓存区，实现了监控系统对视频和元数据同一存储，节省了存储空间，并且，当监控系统进行实时视频显示和录像回放时，元数据和视频图像的时间戳是同步的，无需再进行时间同步处理，监控录像系统更加简洁高效。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明实施例所述的实时同步视频流和元数据的人脸抓拍方法的流程图；
图2是本发明实施例所述的实时同步视频流和元数据的人脸抓拍系统的示意图。
图中附图标记表示为：1-视频图像获取模块；2-编码模块；3-数据分析模块；4-元数据提取模块；5-视频图像提取模块；6-比对分析模块；7-存储模块。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种实时同步视频流和元数据的人脸抓拍方法，用于解决元数据滞后于视频帧的问题，同时节省存储空间、简化处理过程。
请参阅图1，所述实时同步视频流和元数据的人脸抓拍方法包括如下步骤：
以设定抓拍周期连续获取多帧监控视频图像并在视频图像上标记抓拍时的时间戳；
将多帧监控视频图像进行编码；
分析每帧视频图像的YUV数据，生成目标人脸的元数据信息，所述元数据信息包括元数据时间戳；
按照时间顺序提取元数据；
按照时间顺序提取视频图像；
按照时间先后顺序对视频图像和元数据进行排序,比较元数据时间戳与视频图像的时间戳，判断元数据时间戳是否小于或等于视频图像的时间戳，若是，则创建一帧新的图像帧(SEI_i帧)，若否，则再次提取视频图像，直至元数据时间戳是否小于或等于视频图像的时间戳；
将新建的SEI_i帧存储并写入元数据信息,或将新建的视频帧存储。
本实施例中，通过设定在预设监控区域的监控摄像机获取多帧监控视频图像，所述视频图像可包括人脸、车辆等目标特征。获取的原始视频图像分别进行两部分处理，第一部分，将获取的监控视频图像数据YUV_n进行编码处理(对应的时间戳YUV_n.t_i为69953458830)，脸检测单元负责将监控摄像机获取的每帧YUV数据通过智能算法进行分析(所述智能算法为基于深度学习的SSD检测框架)，生成目标人脸的元数据信息，所述元数据信息包括位置信息Pos_m、人脸Id_m、人脸置信度C_m以及元数据时间戳T_m等。然后按照时间顺序提取一条元数据Meta_i(对应时间戳Meta_i.t_x为69953458830)，按照时间顺序提取一帧视频VideoFrame_p(如连续取两帧视频数据，对应的时间戳分别为VideoFrame_p.t_x、t_x+1，其中，VideoFrame_p.t_x为69953418815，VideoFrame_p.t_x+1为69953458830)；比较元数据时间戳Meta_i.t_x是否小于或等于视频时间戳VideoFrame_p.t_x(69953458830)，如是，则创建一帧新的图像帧SEI_i，并写入元数据信息Meta_i(对应时间戳Meta_i.t_x为69953458830)。如果大于，则再次提取一帧视频信息VideoFrame_p，再次与元数据时间戳比对，直至元数据时间戳小于或等于视频时间戳。
本实施例中，所述将多帧监控视频图像进行编码的步骤具体包括：
对获取的视频图像进行编码处理，生成视频图像帧；
存储视频图像帧。
通过编码单元对原始数据YUV_n进行编码，H.264编码器生成VideoFram_n(对应时间戳VideoFram_n.t_i为69953458830)，然后将视频帧存入缓存区VideoFrame_buffer。
进一步地，每隔40ms，循环处理上述步骤，该步骤对YUV视频进行编码，每秒钟生成25帧编码图片数据，如，H.264编码器生成的I帧和P帧，设备启动后一直以40ms的频率循环生成实时编码图片。
本实施中，所述分析每帧视频图像的YUV数据，生成目标人脸的元数据信息包括如下步骤：
生成目标元数据，获取目标人脸的元数据信息，所述元数据信息包括位置信息、人脸图像数据、人脸置信度和元数据时间戳；
存储所述元数据信息。
脸检测单元对摄像机抓拍到的每帧YUV数据进行分析，生成目标元数据，得到目标人脸的元数据信息，所述元数据信息包括位置信息Pos_m、人脸Id_m、人脸置信度C_m以及时间戳T_m等。将元数据存储入缓存区Meta_buffer。
进一步地，每隔80ms，循环处理上述生成目标人脸的元数据信息的步骤，实时输出人脸元数据信息，人脸检测单元每秒分析12.5帧YUV视频数据，并生成元数据，设备启动后一直循环生成元数据信息。
更进一步地，如图1所示，每隔10ms，从按照时间顺序提取元数据步骤至存储新建的图像帧并写入元数据信息步骤循环处理1次，实时将元数据填充到sei单元，添加sei单元到时间戳相同的I帧或P帧之间，监控设备启动后，一直循环同步实时元数据至I帧或P帧之间。
实施例2
本实施提供一种实时同步视频流和元数据的人脸抓拍系统，请参阅图2，所述系统包括：
视频图像获取模块1，用于获取多帧监控视频图像并在视频图像上标记抓拍时的时间戳；
编码模块2，用于将获取的多帧监控视频图像进行编码；
数据分析模块3，用于分析每帧视频图像的YUV数据，生成目标人脸的元数据信息；
元数据提取模块4，用于按照时间顺序提取元数据；
视频图像提取模块5，用于按照时间顺序提取视频图像；
比对分析模块6，按照时间先后顺序对视频图像和元数据进行排序,用于比对元数据的时间戳与视频图像的时间戳，判断元数据时间戳是否小于或等于视频图像的时间戳，若是，则创建一帧新的SEI_i帧(元数据),并将新的SEI_i帧存储到存储模块(含有视频和元数据),若否,则将新建的视频帧存储到存储模块(含有视频和元数据)；
存储模块7，用于存储新建的SEI_i帧(即元数据)和视频帧。
其中，视频图像获取模块1为设置在监控区域的监控摄像头，用于实时获取监控视频和图像。所述编码模块2用于对原始视频数据进行编码，其包括编码器(H.264)和视频缓存模块VideoFrame_buffer。所述数据分析模块3用于通过智能算法对视频图像帧进行分析，生成元数据信息，其包括数据计算模块和元数据缓存模块Meta_buffer。所述元数据提取模块4用于按照时间顺序从元数据缓存模块中提取元数据，所述视频图像图区模块5用于按照时间顺序从视频缓存模块中提取视频图像。
本实施例中，通过比对分析模块6对从元数据缓存模块中提取的元数据和从视频缓存模块中提取的视频帧，比较元数据时间戳是否小于或等于视频帧时间戳，如果小于或等于，则创建新的SEI_i帧(元数据)，将新建的SEI_i帧存储到存储模块(含有视频和元数据)，如果大于，则重新提取一幅视频帧，将新建的视频帧存储到存储模块(含有视频和元数据)，再次进行比对，直至得到元数据时间戳小于或等于视频帧时间戳的视频图像，将新建的图像帧存储与存储模块。
通过将元数据和视频数据分别缓存，在两个缓存去进行时间同步，再将元数据存入视频帧的SEI单元，并存入含有元数据信息的视频缓存区，监控系统获取到含有元数据信息的视频数据，对视频和元数据是统一存储的，节省了存储空间，监控系统对实时视频显示和录像回放时，元数据和视频时间戳是同步的，无需进行时间同步处理，更加简单高效。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种实时同步视频流和元数据的人脸抓拍方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
以设定抓拍周期连续获取多帧监控视频图像并在视频图像上标记抓拍时的时间戳；
将多帧监控视频图像进行编码；
分析每帧视频图像的YUV数据，生成目标人脸的元数据信息，所述元数据信息包括元数据时间戳；
按照时间顺序提取元数据；
按照时间顺序提取视频图像；
比较元数据时间戳与视频图像的时间戳，判断元数据时间戳是否小于或等于视频图像的时间戳，若是，则创建一帧新的图像帧，若否，则再次提取视频图像，直至元数据时间戳小于或等于视频图像的时间戳；
存储新建的图像帧并写入元数据信息；
其中，所述分析每帧视频图像的YUV数据，生成目标人脸的元数据信息包括如下步骤：
生成目标元数据，获取目标人脸的元数据信息，所述元数据信息包括位置信息、人脸图像数据、人脸置信度和元数据时间戳；
存储所述元数据信息。
2.根据权利要求1所述的实时同步视频流和元数据的人脸抓拍方法，其特征在于，所述将多帧监控视频图像进行编码的步骤具体包括：
对获取的视频图像进行编码处理，生成视频图像帧；
存储视频图像帧。
3.根据权利要求2所述的实时同步视频流和元数据的人脸抓拍方法，其特征在于，每隔40ms，循环图像编码的步骤。
4.根据权利要求3所述的实时同步视频流和元数据的人脸抓拍方法，其特征在于，每隔80ms，循环生成目标人脸的元数据信息的步骤。
5.根据权利要求3或4所述的实时同步视频流和元数据的人脸抓拍方法，其特征在于，每隔10ms，循环处理由提取元数据到存储新建的图像帧的步骤。
6.一种实时同步视频流和元数据的人脸抓拍系统，其特征在于，包括：
视频图像获取模块，用于获取多帧监控视频图像并在视频图像上标记抓拍时的时间戳；
编码模块，用于将获取的多帧监控视频图像进行编码；
数据分析模块，用于分析每帧视频图像的YUV数据，生成目标人脸的元数据信息，所述分析每帧视频图像的YUV数据，生成目标人脸的元数据信息包括如下步骤：
生成目标元数据，获取目标人脸的元数据信息，所述元数据信息包括位置信息、人脸图像数据、人脸置信度和元数据时间戳；
存储所述元数据信息；
元数据提取模块，用于按照时间顺序提取元数据；
视频图像提取模块，用于按照时间顺序提取视频图像；
比对分析模块，按照时间先后顺序对视频和元数据进行排序，用于比对元数据的时间戳与视频图像的时间戳，判断元数据时间戳是否小于或等于视频图像的时间戳，若是，则创建一帧新的SEI_i帧，并将新建的SEI_i帧存储到存储模块，若否，将新建的视频帧存储到存储模块；
存储模块，用于存储新建的SEI_i帧和视频帧。
7.根据权利要求6所述的实时同步视频流和元数据的人脸抓拍系统，其特征在于，所述编码模块还包括视频缓存模块。
8.根据权利要求7所述的实时同步视频流和元数据的人脸抓拍系统，其特征在于，所述数据分析模块还包括元数据缓存模块。
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