CN111355911A - 视频记录系统中多个摄像机之间的自适应存储 - Google Patents

视频记录系统中多个摄像机之间的自适应存储 Download PDF

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Abstract

本发明公开了视频记录系统中多个摄像机之间的自适应存储。用于存储监视系统中的视频数据的方法包括如下步骤。将存储空间划分为用于在一时间段内从每个摄像机所捕获视频数据的分派部分的初始集合。对于每个摄像机，设置视频品质值用于对由摄像机所捕获的视频进行编码。对于每个摄像机且以离散时间间隔，确定维持视频品质是否将会使摄像机输出将会超过在时间段内用于摄像机的存储空间的分派部分的预期量的视频数据。如果针对至少一个摄像机确定预期量的视频数据将会超过存储空间的分派部分，相对于当前视频品质降低视频品质。如果确定来自摄像机的视频品质低于由视频品质阈值所表示的视频品质，将存储空间重新划分为分派部分的新集合。

Description

视频记录系统中多个摄像机之间的自适应存储
技术领域
本发明涉及视频记录系统，且更具体地涉及由视频记录系统中一个或多个摄像机所记录的视频数据的存储。
背景技术
在数字视频系统例如网络摄像机监控系统中，将数据存储性能与存储需求匹配已经随着高清视频和网络摄像机的引入承担了提高的重要性。当尝试提供日或周或者在一些情形中甚至月或年的充足存储时，出现以成本有效方式满足需求的许多挑战。存储的成本通常是数字视频系统成本的重要部分，且因此系统拥有者希望将存储容量保持低，而与此同时尽可能将视频的品质保持良好。
通常，使用长期平均位率来控制摄像机的品质参数，以便使得来自系统中摄像机的所捕获数据在指定的时间段内匹配预定的存储大小。通常，该方法对于控制位率是非常有利的。然而，如果长期平均位率设置得太低，这可能导致对于一些摄像机获得品质不佳的参数，因为它们捕获的场景可能更清晰且包括比系统初始设置时所预期的更多的运动，且可能不精确地估算长期平均位率。相反地，如果长期平均位率设置得太高，将存在大量并未高效使用的存储空间，因为摄像机可能以不必要的高品质或位率捕获具有少量或没有移动的场景，且甚至可能耗尽存储空间。由于至少这些原因，需要用于估算存储需求且在数字视频系统中存储视频数据的改进方法。
发明内容
本发明的目的在于提供以尽可能在不同摄像机之间高效地使用存储空间的方式存储监视系统中的视频数据的技术，该监视系统包括三个或更多摄像机以及包括存储空间的存储服务。通过根据权利要求1的方法、根据权利要求11的存储控制器、根据权利要求12的计算机程序产品、根据权利要求14的摄像机和根据权利要求15的网络视频记录器来实现该目的和其他目的。
根据第一方面，通过用于存储在包括三个或更多摄像机以及包括存储空间的存储服务的监视系统中的视频数据的方法来完全或至少部分地实现这些和其他目的。该方法包括：
将存储空间划分为分派部分的初始集合，分派部分用于存储在一时间段内从三个或更多视频摄像机中的每一个所捕获的视频数据；
针对每个摄像机，设置用于对由摄像机所捕获的视频进行编码的视频品质值；
针对每个摄像机且以离散时间间隔确定维持视频品质值是否将会使摄像机输出将会超过在该时间段内用于摄像机的存储空间的所分派部分的预期量的视频数据；
响应于针对至少一个摄像机确定预期量的视频数据将会超过存储空间的分派部分，将视频品质值调整为表示相对于由当前视频品质值所表示的视频品质而降低的视频品质的视频品质值；以及
响应于确定来自摄像机的视频品质值表示比由视频品质阈值所表示的视频品质低的视频品质，将存储空间重新划分为分派部分的新集合，其中增大的存储空间被分派给具有比由视频品质阈值所表示的视频品质低的视频品质的摄像机，且减小的存储空间被分派给至少一个其他摄像机。
这提供了在数个摄像机之间共享公共存储空间并针对每个摄像机选择期望的视频品质的方式。如果在一些时间之后发现摄像机之一需要使用比其初始分配的更多存储空间，为了维持其期望的视频品质，请求保护的方法使得能够检查任何其他摄像机是否能够放弃一些分派的存储空间而并未危及期望的品质水平，且倘若如此，是否可以将分配至该摄像机的一些存储空间分派给要求更多存储空间的摄像机。这使得能够尽可能高效地使用共享存储空间，且允许所有摄像机维持它们期望的视频品质，通常不由系统管理员进行任何人工干预。
根据一个实施例，在分派部分的初始集合中的分派部分具有相同大小。通过初始地划分共享存储空间使得所有摄像机获得相同存储空间，系统开始于在开始处的“均匀基础”，且与分配至各个摄像机的存储空间量存在大偏差的情况相比，将通常需要重新分布较小量空间。这也使得整个系统与其中需要在不同摄像机之间重新分配较大量存储空间的情形相比更快地“稳定”。
根据一个实施例，基于与视频数据的以下一个或多个特征有关的统计估算来将存储空间划分成分派部分的初始集合：分辨率、编码、初始品质参数和帧率、以及保留时间。通过当进行存储空间的初始划分时考虑这些参数，更可能的是与其中不进行该考虑的场景相比，适当大小的存储空间将会被分配至每个摄像机。
根据一个实施例，通过量化参数值表示视频品质值。这对于本领域普通技术人员而言是表示视频品质的广泛已知方式，且使其直观地将本发明的各个方面集成至现有视频系统中。
根据一个实施例，视频品质值是针对每个摄像机单独地设置并调整的。这允许系统是灵活的，使得捕获忙碌场景的摄像机与捕获很少或没有活动的场景相比使用高位率(并由此高精度)以高品质完成。
根据一个实施例，时间段是通过表示至少一天的移动时间窗口限定的。也即，不是在由固定开始日期和固定结束日期所限定的时间段期间捕获视频，而是时间段持续发展且可以例如是过去30天、过去一周、过去一年等等。这提高了系统的稳定性，因为可以进行所需的存储空间的估算，而不是在结束日期处面临突然停止并随后在下一个开始日期处需要再次“从零”开始。
根据一个实施例，离散时间间隔的范围可以从近似几秒至近似几小时。也即，确定存储空间应该如何分布可以基本上连续地进行。然而，确定也可以例如在其中由摄像机所监控场景中存在无关紧要的改变的情形中、以及在其中计算资源可能稀缺的情形中较不频繁(也即每小时)发生。
根据一个实施例，每个摄像机具有用于存储由摄像机所捕获视频数据的相关联保留时间。也即，管理员可以以逐个摄像机为基础决定保持由摄像机所记录视频多久。在一些情形中，可以存在法律和商务需求，例如，指示可以保存多久视频。在当系统内不同摄像机具有不同存储需求时的情形中，可以设置不同的保留时间，由此增大了系统的灵活性。
根据一个实施例，初始视频品质值是由系统管理员手动地设置的。在许多情形中，摄像机自身可以设置它们自己的视频品质值，或者具有默认的品质值。然而，也可能存在其中需要重写这些自动设置的情形，且在该情形中具有系统管理员手动地设置初始视频品质值的能力是有利的。
根据一个实施例，初始视频品质值是由摄像机基于由摄像机所捕获的特定监视场景而自动地设置的。具有基于特定监视场景而自动地设置视频品质值的能力促进系统的管理，且也可以提高精确度，因为摄像机可以在人员可能非故意地已经忽略的监视场景中检测特定细节。
根据第二方面，本发明涉及一种存储控制器，用于控制监视系统中的视频数据的存储，监视系统包括三个或更多摄像机以及包括存储空间的存储服务。系统包括存储划分模块、品质值设置模块以及确定模块。存储划分模块被设置为将存储空间划分成用于存储在一时间段内从三个或更多视频摄像机中的每一个所捕获的视频数据的分派部分的初始集合。品质值设置模块被设置为针对每个摄像机设置用于对由摄像机所捕获视频进行编码的视频品质值。确定模块被设置为：针对每个摄像机且以离散时间间隔，确定维持视频品质值是否将会使摄像机输出将会超过在时间段内用于摄像机的存储空间的分派部分的预期量的视频数据；响应于针对至少一个摄像机确定预期量的视频数据将会超过存储空间的分派部分，将视频品质值调整为表示相对于由当前视频品质值所表示的视频品质降低的视频品质的视频品质值；且响应于确定来自摄像机的视频品质值表示比由视频品质阈值所表示的视频品质低的视频品质，将存储空间重新划分为分派部分的新集合，其中增大的存储空间被分派给具有比由视频品质阈值所表示的视频品质低的视频品质的摄像机，且减小的存储空间被分派给至少一个其他摄像机。存储控制器优点对应于方法的那些且可以类似地改变。
根据第三方面，本发明涉及一种用于存储在包括三个或更多摄像机以及包括存储空间的存储服务的监视系统中的视频数据的计算机程序。计算机程序包含对应于以下步骤的指令：
将存储空间划分为分派部分的初始集合，分派部分用于存储在一时间段内从三个或更多视频摄像机中的每一个所捕获的视频数据；
针对每个摄像机，设置用于对由摄像机所捕获的视频进行编码的视频品质值；
针对每个摄像机且以离散时间间隔，确定维持视频品质值是否将会使摄像机输出将会超过在该时间段内用于摄像机的存储空间的分派部分的预期量的视频数据；
响应于针对至少一个摄像机确定预期量的视频数据将会超过存储空间的分派部分，将视频品质值调整为表示相对于由当前视频品质值所表示的视频品质降低的视频品质的视频品质值；以及
响应于确定来自摄像机的视频品质值表示比由视频品质阈值所表示的视频品质低的视频品质，将存储空间重新划分为分派部分的新集合，其中增大的存储空间被分派给具有比由视频品质阈值所表示的视频品质低的视频品质的摄像机，且减小的存储空间被分派给至少一个其他摄像机。
根据第四方面，本发明涉及一种包括如上所述存储控制器的摄像机。摄像机具有与方法的那些对应的优点且可以类似地改变。
根据第五方面，本发明涉及一种包括存储控制器的网络视频记录器。网络视频记录器具有与方法的那些对应的优点且可以类似地改变。
在以下附图和说明书中阐述本发明的一个或多个实施例的细节。本发明的其他特征和优点将从说明书和附图、以及从权利要求而明显。
附图说明
图1示出了根据一个实施例的由摄像机所监控场景的透视图。
图2是根据一个实施例的摄像机系统的图。
图3是根据一个实施例的图2的系统中摄像机的方框图。
图4是根据一个实施例的图2的系统中网络视频记录器的方框图。
图5是根据一个实施例的图2的系统中位率控制器的方框图。
图6是根据一个实施例的用于存储监视系统中的视频数据的方法600的流程图。
相同的附图标记在各个附图中指示相同元件。
具体实施方式
本发明的各个实施例属于用于在包括多个摄像机的数字视频系统的中央储存库中高效地存储视频数据的技术。在高层级，由本发明所使用的技术可以描述为响应于检测到用于摄像机的当前品质参数可能导致用于所记录视频的不充足存储空间而改变由数字视频系统中一个或多个摄像机所记录的视频编码中所使用的品质参数。如果视频品质低于设置阈值，在摄像机之间重新分布中央储存库中共享的存储空间，使得可以维持用于摄像机的最小视频品质。
根据本发明的各个实施例，周期性地检查用于每个摄像机的品质参数以查看当前由摄像机所记录的视频的品质是否太低。可以以许多方式检查品质参数。例如，在一个实施例中，可以通过应用编程接口(API)使得品质参数的值可获得。在另一实施例中，可以通过对所记录视频进行解码来确定品质参数值。如果用于摄像机的品质参数低于最小阈值水平，则系统在摄像机之间重新分布存储容量以向具有太低品质参数的摄像机提供更多存储空间。分配给该摄像机的增大的存储容量将随后使得能够增大品质参数，使得摄像机可以保存更高品质的视频。换言之，以满足每个摄像机和每个监视情况的需求的方式在许多摄像机之间自动地对存储空间的集合量进行分割，而视频品质不低于用于任意摄像机的规定阈值。
以下示例可以用于说明本发明各个实施例的一般性原理。假设视频数字视频系统包括五个摄像机，每个在中央储存库中具有由其处置的20GB存储空间。在记录了视频一段时间之后，摄像机已经使用了它们的20GB如下：
摄像机A：10GB
摄像机B：15GB
摄像机C：20GB
摄像机D：20GB
摄像机E：20GB
可见，摄像机C、D和E现在完全使用了它们的分派存储且创建了在它们的场景和可用存储方面的最佳体验。然而，摄像机A和B仍然在它们配额中具有各自10GB和5GB的可用额外存储。也即，存在可以由一些其他摄像机使用的额外15GB存储空间。然后，问题是决定应该如何在摄像机之间分布该额外存储。
在一个实施例中，该问题由每个摄像机报告其QP(量化参数)值而解决，也即，摄像机必须降低其视频品质以做出其预算的努力程度。如本领域普通技术人员广泛已知，QP参数调节多少空间细节被保存。更具体地，QP参数控制帧中每个宏模块的压缩量。大QP值意味着将存在更高量化、更多压缩和更低品质。较低数值意味着相反，也即较低量化、较低压缩和较高品质。如本领域普通技术人员广泛已知，QP值通常在0-51范围内。在本示例中，为了说明目的和便于解释，假设每个摄像机的默认QP值被设置为30。其他QP值自然也是可能的。
接着，假设由摄像机C、D和E所报告的QP值如下(摄像机A和B可以忽略，因为它们并未使用它们所分派的存储空间)：
摄像机C：QP值＝30
摄像机D：QP值＝35
摄像机E：QP值＝45
从这些数字，可以得出结论，摄像机C实际上是平衡的，因为其以原始规定的品质记录视频，且因此无需更多存储空间。摄像机D具有稍微降级的视频品质，且能受益于一些额外存储空间。另一方面，摄像机E具有高QP值，且将受益于大量额外存储空间以便满足其30的目标QP值。因此，采用以下设置重新平衡系统：
摄像机A：10GB
摄像机B：15GB
摄像机C：20GB
摄像机D：22GB
摄像机E：33GB
该存储空间的重新分布使得每个摄像机达到其目标存储和目标QP值，而同时并未超过中央储库存中100GB的可用存储空间。在一个实施例中，如果系统无法重新划分存储空间使得满足30的目标QP值，系统可以替代地尝试增大总目标QP值(也即稍微降低总视频品质)。例如，系统可以尝试重新划分存储空间以对于摄像机替代于30而达到31的目标QP值。应该注意，该示例中使用的数字仅是为了说明本发明一般性原理的目的，且在实际实施方式中，它们可以从该示例重大改变。现在将参照附图进一步详述本发明的各个实施例。
图1示出了由摄像机2所监控的场景1的示意图。图2示出了图1中的摄像机2是其一部分的摄像机系统20的示意图。摄像机系统20包括数个摄像机2，网络视频记录器21，以及包括显示器23的用户站22。摄像机系统20进一步包括将摄像机2连接至网络视频记录器21、并也将摄像机2和网络视频记录器21连接至用户站22的网络24。网络24可以是有线或无线的，且其可以例如是蜂窝网络。网络的不同部分可以使用相同或不同的网络技术。例如，摄像机2可以使用布线连接至网络视频记录器21，且至用户站的连接可以是无线的。
在一些使用情形中，用户站22可以地理地靠近摄像机2和网络视频记录器21设置，例如在同一建筑物中。在其他使用情形中，用户站22可以远程地设置。在一些情形中，摄像机系统20地理地散布，使得一个或多个摄像机被设置在一个位置，(例如在一个城镇中的商店中)，而一个或多个其他摄像机位于别处(例如不同城镇中的不同商店中)。用户站22可以是物理装置或装置的系统。例如，用户站22可以是具有显示器的个人计算机，位于操作者可以实时或者从记录观看所捕获视频序列的控制中心中。可选地或另外地，用户站可以是移动装置，例如智能电话。
图3示出了摄像机2的简化方框图。如图3中可见，摄像机2具有透镜31、图像传感器32、位率控制器33、编码器34、本地存储35以及网络接口36。如本领域技术人员所知晓，摄像机2具有额外部件，但是因为这些对于本发明各个实施例的解释并非必须，在附图中并未包括它们且不会进一步讨论。
借由透镜31和图像传感器32，摄像机2捕获场景1的图像。由编码器34对图像进行编码以形成已编码图像帧的流。位率控制器33设置作为对编码器34的输入的QP值，以便确保编码器34实现期望的位率。QP值可以自动地或者由系统管理员设置，如稍后更详细地解释。本地存储35可以例如是SD卡，且可以可选地用于在将已编码图像帧发送至中央存储之前在摄像机中本地存储。借由网络接口36，摄像机2可以将已编码图像帧发送至网络视频记录器21和/或至用户站22。
图4示出了网络视频记录器21的简化方框图。网络视频记录器21具有网络接口41，网络接口41具有用于连接至摄像机系统20中摄像机2的输入端42以及用于连接至用户站22的输出端43。进一步，网络视频记录器21具有存储单元44和位率控制器45。存储单元44可以例如是磁盘驱动器。与摄像机2的位率控制器33同样，将稍后进一步描述网络视频记录器的位率控制器45的功能。网络视频记录器21也可以具有其他部件，但是因为它们对于解释本发明并非必须，在附图中将不示出且将不进一步讨论它们。
在图5中，示出了位率控制器51的简化方框图。位率控制器51可以是独立单元，可连接至摄像机2和/或网络视频记录器21。可选地，位率控制器51可以集成在摄像机2中，由此替代了图3中所示的位率控制器33，或者其可以集成在网络视频记录器21中，由此替代了图4中所示的位率控制器45。不论位率控制器51的位置，其具有基本上相同部件且以基本上相同方式工作。因此，图5中所示位率控制器51的以下说明也适用于图3的位率控制器33和图4的位率控制器45。
位率控制器51具有预算设置器52，预算设置器52被设置为基于期望的QP值和中央储存库中分派给摄像机的存储空间来设置长期位预算。长期位预算设置对于在某一时间段例如一天或多天之上由位率控制器51所控制的视频编码器可以输出的位数的限制，以确保不超过在时间段内分派给摄像机的存储空间。在一个实施例中，预算设置器52连续地监控已使用预算并估算其是否可能达到限制。在其他实施例中，监控也可以周期性地进行。如果可能超过预算，位率控制器51以延长的时间段(例如小时至周)提升QP参数值以匹配长期位预算。如果预算设置器52发现将不会达到预算，位率控制器51降低QP参数值直至达到目标QP参数值，或者预算不允许较低QP值。
视频编码器可以集成在摄像机中，例如图3中所示的编码器34。然而，该视频编码器也可以以各种其他方式设置。例如，视频编码器可以是可操作地连接至摄像机的分立单元，或者其可以包括在网络视频记录器例如图4中所示的网络视频记录器21中。在网络视频记录器中，视频编码器可以用于对视频数据转码。因此，可以从一个或多个摄像机接收已编码图像帧，在网络视频记录器的编码器中解码，并在存储在网络视频记录器中或发送至用户站之前再一次编码。用于转码的编码器也可以设置在用户站中或处。
位率控制器51进一步包括位率限制确定器53，位率限制确定器53被配置为确定对于视频编码器输出的即时位限制。即时位限制适用于比长期位预算明显短的时间段，且可以例如是用于从视频编码器传输的可用带宽。
位率控制器51进一步包括位率计算器55。位率计算器55被配置为计算待由视频编码器满足、且考虑了QP值、长期位预算和所分派存储空间的输出位率。
位率控制器51的控制输出端56被配置为将计算出的输出位率输出至视频编码器。以该方式，可以向视频编码器指示其被允许使用的输出位率以确保长期位预算和可用存储空间被遵守，由此确保期望的保留时间，并确保对于位率的短期限制例如可用带宽也被遵守，使得已编码图像帧的传输在所有时刻是可能的。应该注意，至少在一些实施例中，初始QP值并不总是被遵守。例如，如上所述，如果无法以令人满意方式重新划分存储空间，则可以增大QP参数值。
如以下将进一步讨论，可以以规则(或可能不规则)的间隔重新计算输出位率，使得视频编码器的控制可以是动态的且QP值不会超过(也即视频品质低于)预定的阈值。位率控制器51可以以硬件、固件、软件或其任意组合而具体化。
图6示出了根据本发明一个实施例的用于存储监视系统中的视频数据的方法600的流程图。该方法600可以例如在包括三个或更多摄像机以及包括存储空间的存储服务的监视系统中被执行，如上所述。如图6中可见，方法600开始于将存储空间划分为分派部分的初始集合，分派部分用于存储在一时间段内从三个或更多视频摄像机中的每一个所捕获的视频数据(步骤602)。该时间段通常称作“保留时间”并通常涉及“移动时间窗口”而非固定日期，例如，应该保存最近30天的视频，而不是说从1月1日至31日，随后从2月1日重新开始。通常，时间窗口的长度可以是至少一天，且通常其可以是周、月或甚至年的长度。应该注意，取决于系统的具体实施方式，不同的摄像机可以均具有相同的保留时间，或者保留时间可以在不同摄像机之间改变，例如，使得监控较高安全性场景的摄像机可以具有较长的保留时间，而监控较低安全性场景的摄像机可以对于它们所记录视频具有较短的保留时间。
在许多情形中，分派部分的初始集合均具有相同大小，因为当首次设置系统时通常不知道在摄像机之中的哪个将需要最多存储空间。自然，也可以存在其中系统管理员知晓或怀疑某些摄像机可能比其他需要更多存储空间的情形，其中可以将不同量的存储空间分派给不同摄像机。
通常，当分配分派部分的初始集合时，基于统计估算来完成，这涉及视频数据的不同特征，例如分辨率、编码、初始品质参数和帧率以及保留时间。做出这种估算的方式有许多，这对于本领域普通技术人员是明显的。在一些实施例中，可以使用查找表，查找表是通过在大量项目之上并在大量不同环境中从多个摄像机收集经验数据来创建的。例如，用户可以声明“我希望24小时记录、30fps的繁忙场景和1080p帧率，且我在夜晚使用红外光”。使用这些输入参数，系统可以咨询查找表并得出用户将需要每周100GB视频存储等的结论。应该注意，这仅是为了说明目的的假设示例，且所有数字可以基于手边特定情形而改变。
接着，针对每个摄像机设置初始品质参数值(步骤604)。初始品质参数值被设置以允许在分派给摄像机的空间中保存足够量的视频。如上所述，视频品质值通常表示为品质参数(QP)值，QP值反比于视频的品质，也即高QP值对应于低视频品质，且反之亦然。应该注意，可以针对每个摄像机将QP值设置为相同数字，或者基于摄像机记录的场景、摄像机的期望视频保留时间等，不同摄像机可以具有不同QP值。在一个实施例中，针对所有摄像机将初始QP值设置为30。QP值可以由系统管理员手动地设置，或者在一些实施方式中，例如，QP值可以由摄像机自身设置，作为用于摄像机的默认值，或者基于摄像机捕获的场景。应该注意，在一些实施例中，用户可以不设置实际QP参数值，而是替代地被要求选择0和100之间的数值，例如，该数值随后由系统转换为QP参数值。选择0和100之间的数值可以在概念上对于终端用户是容易的，且可以因此导致更佳的用户体验。
在分派存储空间并设置初始QP值之后，系统针对每个摄像机并以离散时间间隔确定维持视频品质值是否将会使摄像机输出将会在时间段内超过用于摄像机的存储空间的分派部分的预期量的视频数据(步骤606)。做出该确定的频率可以取决于特定实施方式和系统所使用环境而改变。通常，在每秒至每分钟的范围中做出该确定，使得该确定基本上连续，但是该确定也可以每小时或甚至每天进行，取决于手边特定情形。
如果在步骤606中确定没有摄像机将产生超过针对所请求保留时间的存储空间的分派部分的预期量的视频数据，不采取动作且进程结束。另一方面，如果在步骤606中确定至少一个摄像机将产生超过针对所请求保留时间的存储空间的分派部分的预期量的视频数据，则增大该摄像机的QP值使得与当前品质相比降低视频的品质(步骤608)。
在调整了QP值之后，系统检查用于摄像机的已调整QP值是否已经增大得太多，以至于超过用于摄像机的预定阈值(步骤610)。通常，该阈值已经由管理员预先设置，且其表示针对由摄像机所监控的特定监视情形的最低可接受视频品质。如上所述，通常在系统层级上设置阈值(例如30的QP值)，但是其可以针对各个摄像机改变，例如，如果不同摄像机具有不同视频品质需求(例如，面部识别需要较高品质图像，或较高帧率用于交通应用)。
如果确定该QP值不超过阈值，也即，已调整视频品质仍然是可接受的且存在足够空间以在所分派存储空间中保存视频，则不采取进一步动作且进程结束。然而，如果QP值超过阈值，则以增大的存储空间被分派给具有超过其阈值的QP值的摄像机且减小的存储空间被分派给至少一个其他摄像机的方式，将存储空间重新划分为分派部分的新集合(步骤612)，这结束进程600。
如何完成存储空间的重新分布可以取决于特定实施方式而改变。然而作为一般经验法则，系统首先尝试确定并未具有足够存储空间的摄像机将会需要多少额外空间，以便该摄像机能够在保留时间段内存储足够品质的视频。一旦确定该需求，系统检查哪些其他摄像机在它们配额中具有未使用的存储空间，如上所述，并尝试将任何这样的未使用空间重新分布至需要更多存储空间的摄像机。如果无法满足摄像机的需求，则系统尝试查看是否可以降低来自其他摄像机的视频品质(而不低于这些摄像机的最小视频品质)，且由此释放可以分派给需要更多空间的摄像机的甚至更多空间。随后，基于这些确定，在系统中摄像机之间重新分派存储空间。
应该注意，本领域普通技术人员可以找到用于重新划分存储空间的各种类型的算法。例如，在以上示例中，可以首先均匀地划分摄像机D和E(两者具有降级的视频品质)上的存储，且随后等待并观望。一段时间之后，这可能导致摄像机D具有比所需更多的存储，且随后在后续步骤中分配给摄像机D的一些存储可以替代地重新分配给摄像机E，仅提出一种可能的可选实施方式。
应该注意，尽管在此所述的技术可以作用于仅具有两个摄像机的系统，它们有利地实施在具有至少三个摄像机的系统中。如此的主要原因在于这提供了额外的灵活性，例如，针对一些摄像机(例如两个摄像机)，可以修改分派的存储空间，而针对一些摄像机(例如三个摄像机)，可以保持分派的存储空间并未从其原始分派的存储空间变化。这提供了系统的更精细的控制，因为可以改变各个QP值，与改变“全局”QP值并针对系统中所有摄像机降低视频品质相反。此外，具有至少三个摄像机也使其能够将来自例如摄像机2和摄像机3的不同量存储空间添加至摄像机1，而不是如系统中仅具有两个摄像机的情形中具有一对一关系。
如技术熟练的读者所认知的，作为使用上述技术的结果，在一些时间之后，整个视频系统在每个摄像机结束于工作在最佳水平(也即相对于系统中其他摄像机具有最佳图像品质和存储需求)下的意义上作为整体变得“平衡”。如果使用优化算法，则系统通常能够在近似1-3个循环内自身平衡。如果使用更“自然
Figure BDA0002278580950000111
”的算法，则系统通常在近似10个循环内自身平衡。进一步，可用的存储空间越多，越容易找到满足所有需求的解决方案。例如，如果替代于以上示例中100GB而存在110GB可用，则将更易于找到其中每个摄像机达到30的期望QP参数值的正确解决方案。也应该注意，如果由摄像机监控的场景在相当长的时间内发生变化，则将需要重新平衡系统。该场景的典型示例是记录空办公空间并随后记录满员办公空间的摄像机。
也应该注意，尽管在基于估算在某一时间段内并以某一品质设置每个摄像机需要多少存储空间而重新分布存储空间的上下文中已经描述了本发明的各个实施例，但是这些技术也可以适用于其他上下文。例如，如果为了各种原因添加存储或者从系统移除存储，则可以根据上述原理重新分派空间。
应该注意，可以直接地从捕获摄像机接收由编码器编码的图像，或者可以更早捕获它们并在将它们发送至图像处理单元之前存储。因此，图像的直接来源可以是图像传感器或数据文件。
摄像机可以是诸如捕获可见光的摄像机、捕获NIR(近红外)辐射的摄像机、热摄像机的任何类型的摄像机，或诸如屏幕捕获软件应用、将视频和其他类型的元数据混合在同一视频流中的软件应用(在元数据中刻录)、或者在H.264流中产生雷达图像的雷达的任何类型的视频产生装置。摄像机有利地是数字摄像机，但是其可以替代地是连接至数字化单元的模拟摄像机。在监控摄像机、有时也称作监视摄像机的上下文中已经描述了本发明的各个实施例，但是其可以有利地用于其他摄像机应用。
网络视频记录器已经被描述为物理装置，但是其可以替代地是云服务。尽管摄像机系统已经被示出为包括网络视频记录器，但是完全可能设置不具有网络视频记录器的摄像机系统。在该系统中，存储可以本地地出现在摄像机中，和/或远程地出现，诸如在控制中心中。在一些实施例中，可以存在本地存储与外部VMS存储的组合。也应该注意，本发明的原理也可以应用在单个摄像机内，该摄像机装备有多个传感器并在摄像机内的本地存储器例如SD卡中存储来自不同传感器的数据。
尽管上述实施例聚焦于具有中央存储单元的视频系统，但是在一些实施例中，附图中所示和以上所述的摄像机2包括本地存储35，本地存储35可以用于备份和冗余。在一些摄像机系统中，摄像机中不包括本地存储，且仅使用网络视频记录器或其他外部存储。
可以连续地执行视频的记录或存储，但是在许多情形中有利的是仅当由事件触发时存储视频，例如视频移动检测或来自警报装置例如PIR传感器的输入。以该方式，可以通过仅存储潜在感兴趣的视频序列而当场景中没有发生事情时不存储视频来节省存储容量。
可以将已编码图像帧连续地发送至用户站，但是这也可以受限于事件触发。在一些视频系统中，可以将已编码图像帧连续地发送至控制中心，用于存储和/或由操作者即时观看，且可以仅基于事件触发而额外地发送至移动装置，使得当在场景中发生事件时可以向用户报警。
摄像机中本地存储可以用于所谓的故障切换记录。这意味着如果从摄像机正常连续地发送已编码的图像帧，如果丢失了至网络的连接则本地存储可以开始。一旦恢复网络连接，可以将存储在本地存储中的视频数据发送至用户站，且可以恢复完整的视频序列。
编码器可以根据采用运动估算和运动补偿的任何编码标准而工作。编码器可以例如是基于块的混合编码器，例如H.264、H.265或VP9编码器。
也应该注意，在一些实施例中，摄像机可以不同地压缩图像的不同部分，例如，在由Axis Communications AB of Lund,Sweden开发的“Zipstream”技术中所进行的。当与Zipstream组合使用本发明的各个实施例时，初始QP参数值可以用作整个图片的开始值，并随后将较高的QP参数值(也即较低的视频品质)分配给无论什么原因都不被认为是“重要”的图像部分。当对于图像的不同部分使用不同量的压缩时，通常设置阈值QP值使得图像的被认为具有“最感兴趣”内容的区域确定QP阈值应该是什么。
本发明可以是处于任何可能的集成技术细节层级的系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括其上具有用于使得处理器执行本发明方面的计算机可读程序指令的计算机可读存储介质。
计算机可读存储介质可以是可以保留并存储指令以由指令执行装置所用的有形装置。计算机可读存储介质可以例如是但不限于电子存储装置、磁性存储装置、光学存储装置、电磁存储装置、半导体存储装置或者前述的任意合适组合。计算机可读存储介质的更具体示例的非排他性列表包括以下：硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式小型盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用盘(DVD)、记忆棒以及前述的任何合适组合。如在此所使用的，计算机可读存储介质不应解释为本质上是临时信号，例如无线电波或其他自由传播的电磁波，通过波导或其他传输介质(例如穿过光纤的光脉冲)而传播的电磁波，或者是通过布线发送的电信号。
在此所述的计算机可读程序指令可以通过网络例如互联网、局域网、广域网和/或无线网络来从计算机可读存储介质被下载至各自的计算/处理装置，或者被下载至外部计算机或外部存储装置。网络可以包括铜传输电缆、传输光纤、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。在每个计算/处理装置中的网络适配器卡或网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发计算机可读程序指令以存储在各自计算/处理装置内的计算机可读存储介质中。
用于执行本发明操作的计算机可读程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、用于集成电路的配置数据、或以一个或多个编程语言的任意组合而编写的源代码或目标代码，编程语言包括面向对象的编程语言例如Smalltalk、C++等等，以及过程编程语言例如“C”编程语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地执行在用户的计算机上，部分地在用户的计算机上，作为独立的软件包，部分地在用户的计算机上且部分地在远程计算机上，或者完全在远程计算机或服务器上。在后者的场景中，远程计算机可以通过任何类型的网络连接至用户的计算机，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者可以实现至外部计算机的连接(例如，通过使用互联网服务提供者的互联网)。在一些实施例中，包括例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)的电子电路可以通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化电子电路，从而执行计算机可读程序指令，以便执行本发明的方面。
在此参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图描述了本发明的方面。应该理解，流程图和/或方框图的每个方框、以及流程图和/或方框图中方框的组合可以由计算机可读程序指令实施。
可以将这些计算机可读程序指令提供至通用计算机、专用计算机的处理器或者其他可编程数据处理设备以产生机器，使得通过计算机的处理器或其他可编程数据处理设备执行的指令创建用于实施流程图和/或方框图方框中所规定的功能/动作。这些计算机可读程序指令也可以被存储在计算机可读存储介质中，其可以指引计算机、可编程数据处理设备和/或其他装置以特定方式起作用，使得其中存储有指令的计算机可读存储介质包括包含了实施流程图和/或方框图方框中所规定功能/动作的方面的指令的制造品。
计算机可读程序指令也可以被加载至计算机、其他可编程数据处理设备或其他装置上以使得在计算机、其他可编程设备或其他装置上执行一系列可操作步骤以产生计算机实施的进程，使得执行在计算机、其他可编程设备或其他装置上的指令实施流程图和/或方框图中所规定的功能/动作。
附图中的流程图和方框图说明了根据本发明各个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方式的架构、功能和操作。在这一点上，流程图或方框图中每个方框可以表示指令的模块、片段或部分，其包括用于实施所规定逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些可选实施方式中，方框中标注的功能可以以不同于附图中所标注顺序而发生。例如，连续示出的两个方框可以实际上实质上同时地执行，或者可以有时以相反顺序执行方框，取决于所涉及的功能。也应该注意，方框图和/或流程图中每个方框、以及方框图和/或流程图中方框的组合可以由基于执行所规定功能或动作的专用硬件的系统实施，或者执行专用硬件与计算机指令的组合。
为了说明的目的已经展示了本发明的各个实施例的描述，但是并非意在对于所公开实施例的穷举或限制。许多修改和变化将对于本领域普通技术人员是明显的，而不脱离所述实施例的范围和精神。选择在此使用的术语以最佳解释在市场上发现的技术之上实施例、实践应用或技术改进的原理，或者使得本领域普通技术人员理解在此所公开的实施例。

Claims (14)

1.一种用于存储监视系统中的视频数据的方法，所述监视系统包括三个或更多摄像机以及包括存储空间的存储服务，所述方法包括：
将所述存储空间划分为分派部分的初始集合，所述分派部分用于存储在一时间段内从所述三个或更多视频摄像机中的每一个所捕获的视频数据，其中所述分派部分的初始集合中的每个分派部分被配置为存储来自所述三个或更多摄像机中的一个摄像机的视频数据；
针对每个摄像机，设置用于对由所述摄像机捕获的视频进行编码的视频品质值；
针对每个摄像机并以离散时间间隔，确定维持所述视频品质值是否将会使所述摄像机输出将会超过在所述时间段内用于所述摄像机的存储空间的分派部分的预期量的视频数据；
响应于针对至少一个摄像机确定所述预期量的视频数据将会超过所述存储空间的分派部分，将所述视频品质值调整为表示相对于由当前视频品质值所表示的视频品质降低的视频品质的视频品质值；以及
响应于确定来自摄像机的降低的视频品质值表示比由视频品质阈值所表示的视频品质低的视频品质，将所述存储空间重新划分为分派部分的新集合，其中增大的存储空间被分派给具有比由视频品质阈值所表示的视频品质低的视频品质的摄像机，并且减小的存储空间被分派给至少一个其他摄像机。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分派部分的初始集合中的分派部分具有相同大小。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，基于与所述视频数据的以下一个或多个特征有关的统计估算来将所述存储空间划分为分派部分的初始集合：分辨率、编码、初始品质参数和帧率、以及保留时间。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，通过量化参数值表示所述视频品质值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述视频品质值是针对每个摄像机单独地设置并调整的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述时间段是通过表示至少一天的移动时间窗口限定的。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述离散时间间隔的范围从近似秒至近似小时。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，每个摄像机具有用于存储由所述摄像机所捕获的视频数据的相关联保留时间。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，初始视频品质值是由系统管理员手动地设置的。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，初始视频品质值是由所述摄像机基于由所述摄像机所捕获的特定监视场景而自动地设置的。
11.一种存储控制器，用于控制监视系统中的视频数据的存储，所述监视系统包括三个或更多摄像机以及包括存储空间的存储服务，所述存储控制器包括：
存储划分模块，被设置为将所述存储空间划分为分派部分的初始集合，所述分派部分用于存储在一时间段内从所述三个或更多视频摄像机中的每一个所捕获的视频数据，其中所述分派部分的初始集合中的每个分派部分被配置为存储来自所述三个或更多摄像机中的一个摄像机的视频数据；
品质值设置模块，被设置为针对每个摄像机设置用于对由所述摄像机捕获的视频进行编码的视频品质值；
确定模块，被设置为：
针对每个摄像机并以离散时间间隔，确定维持所述视频品质值是否将会使所述摄像机输出将会超过在所述时间段内用于所述摄像机的存储空间的分派部分的预期量的视频数据；
响应于针对至少一个摄像机确定所述预期量的视频数据将会超过所述存储空间的分派部分，将所述视频品质值调整为表示相对于由当前视频品质值所表示的视频品质降低的视频品质的视频品质值；以及
响应于确定所述来自摄像机的降低的视频品质值表示比由视频品质阈值所表示的视频品质低的视频品质，将所述存储空间重新划分为分派部分的新集合，其中增大的存储空间被分派给具有比由视频品质阈值所表示的视频品质低的视频品质的摄像机，并且减小的存储空间被分派给至少一个其他摄像机。
12.一种计算机程序产品，用于存储监视系统中的视频数据，所述监视系统包括三个或更多摄像机以及包括存储空间的存储服务，所述计算机程序产品包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质被具体化有程序指令，所述程序指令由处理器可执行以使所述处理器执行一方法，所述方法包括：
将所述存储空间划分为分派部分的初始集合，所述分派部分用于存储在一时间段内从所述三个或更多视频摄像机中的每一个所捕获的视频数据；
针对每个摄像机，设置用于对由所述摄像机所捕获的视频进行编码的视频品质值，其中所述分派部分的初始集合中的每个分派部分被配置为存储来自所述三个或更多摄像机中的一个摄像机的视频数据；
针对每个摄像机并以离散时间间隔，确定维持所述视频品质值是否将会使所述摄像机输出将会超过在所述时间段内用于所述摄像机的存储空间的分派部分的预期量的视频数据；
响应于针对至少一个摄像机确定所述预期量的视频数据将会超过所述存储空间的分派部分，将所述视频品质值调整为表示相对于由当前视频品质值所表示的视频品质降低的视频品质的视频品质值；以及
响应于确定来自摄像机的降低的视频品质值表示比由视频品质阈值所表示的视频品质低的视频品质，将所述存储空间重新划分为分派部分的新集合，其中增大的存储空间被分派给具有比由视频品质阈值所表示的视频品质低的视频品质的摄像机，并且减小的存储空间被分派给至少一个其他摄像机。
13.一种摄像机，包括根据权利要求11所述的存储控制器。
14.一种网络视频记录器，包括根据权利要求11所述的存储控制器。
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