CN117615088A - 一种安全监控的视频数据高效存储方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及监控视频压缩存储领域，具体涉及一种安全监控的视频数据高效存储方法。该方法首先根据监控视频相邻帧的灰度图像之间相同位置的预设滑动窗口中像素点灰度值分布的差异，获得每个预设滑动窗口的有效信息程度，根据每帧灰度图像的预设滑动窗口中像素点灰度值的分布和有效信息程度，获得每种灰度值的灰度重要程度，对每帧灰度图像进行比特分层处理，结合灰度图像中的灰度值以及对应的灰度重要程度，从每帧灰度图像的所有比特层图像中筛选出关键比特层图像，进而基于关键比特层图像对视频数据进行压缩存储。本发明能够去除监控视频的每一帧图像中存在的冗余比特，极大减小了压缩后监控视频数据的大小，实现对监控视频数据的高效存储。
Description
技术领域
本发明涉及监控视频压缩存储领域，具体涉及一种安全监控的视频数据高效存储方法。
背景技术
安全监控是指利用高清摄像头对周围环境进行监视，通常情况下为了便于了解被监视区域的历史情况，需要从存储系统中提取出历史的监控视频，但由于长时间监控或者视频本身的分辨率较高，导致视频数据较大，因此对监控视频的高效存储成为有待解决的问题。
相关技术中通常利用预测编码技术对监控视频数据进行压缩，从而可降低视频数据的空间冗余和时间冗余，并对压缩后的视频数据进行存储，但由于监控视频的每一帧图像还存在过多的冗余比特，导致使用现有技术无法有效减小监控视频数据的存储空间，从而导致对监控视频数据存储的效率较低。
发明内容
为了解决现有技术无法去除监控视频中存在的比特冗余，导致无法有效减小监控视频数据的存储空间，从而导致对监控视频数据存储的效率较低的技术问题，本发明的目的在于提供一种安全监控的视频数据高效存储方法，所采用的技术方案具体如下：
本发明提出了一种安全监控的视频数据高效存储方法，所述方法包括：
获取监控视频中每一帧的灰度图像；
根据灰度图像与时序上相距最近的预设第一数量帧其他灰度图像之间相同位置的预设滑动窗口中像素点灰度值分布的差异，获得灰度图像的每个预设滑动窗口的有效信息程度；根据每帧灰度图像在每一预设滑动窗口的像素点灰度值的分布以及所述有效信息程度，获得每帧灰度图像中每种灰度值的灰度重要程度；
对每帧灰度图像进行比特分层处理，获得灰度图像不同层的比特层图像以及每层比特层图像不同的灰度区间；根据每帧灰度图像中相同灰度值的像素点数量、每层比特层图像包含对应灰度值的灰度区间的长度以及对应灰度值的所述灰度重要程度，获得灰度图像的每层比特层图像的趋近程度；根据灰度图像与时序上相距最近的预设第一数量帧其他灰度图像之间同层比特层图像的趋近程度的差异，从每帧灰度图像的所有比特层图像中筛选出关键比特层图像；
基于每帧灰度图像的所述关键比特层图像对视频数据进行压缩存储。
进一步地，所述根据灰度图像与时序上相距最近的预设第一数量帧其他灰度图像之间相同位置的预设滑动窗口中像素点灰度值分布的差异，获得灰度图像的每个预设滑动窗口的有效信息程度包括：
将每帧灰度图像中每个预设滑动窗口中所有像素点灰度值组成的序列，作为对应预设滑动窗口的灰度向量；
将每帧灰度图像中每个预设滑动窗口中的像素点灰度值的方差，作为对应预设滑动窗口的灰度重复度；
将时序上距离每帧灰度图像最近的预设第一数量帧的其他灰度图像，作为对应灰度图像的参考图像；
将灰度图像与所有参考图像之间相同位置的预设滑动窗口的所述灰度向量的余弦相似度的最小值，作为灰度图像中对应预设滑动窗口的灰度相似度；
将灰度图像中每个预设滑动窗口的所述灰度重复度和所述灰度相似度的乘积值，作为灰度图像的对应预设滑动窗口的有效信息程度。
进一步地，所述根据每帧灰度图像在每一预设滑动窗口的像素点灰度值的分布以及所述有效信息程度，获得每帧灰度图像中每种灰度值的灰度重要程度包括：
统计每帧灰度图像中包含的图像灰度值，将任一图像灰度值作为待测灰度值，计算待测灰度值分别与每个预设滑动窗口中所有像素点灰度值的中位数的比值，作为待测灰度值在每个预设滑动窗口的第一分布趋势；将待测灰度值与每个预设滑动窗口中所有像素点灰度值的平均值的比值，作为待测灰度值在每个预设滑动窗口的第二分布趋势；
将所述第一分布趋势和所述第二分布趋势的差值的绝对值，作为所述待测灰度值在对应预设滑动窗口的分布趋势差异；
计算所述分布趋势差异与对应预设滑动窗口中待测灰度值的像素点数量的乘积，获得待测灰度值在每个预设滑动窗口的特殊程度；
根据灰度图像中每种图像灰度值在每个预设滑动窗口的特殊程度和对应预设滑动窗口的所述有效信息程度，获得对应灰度图像中每种图像灰度值的灰度重要程度。
进一步地，所述根据灰度图像中每种图像灰度值在每个预设滑动窗口的特殊程度和对应预设滑动窗口的所述有效信息程度，获得对应灰度图像中每种图像灰度值的灰度重要程度包括：
对每帧灰度图像中每个预设滑动窗口的所述有效信息程度进行归一化，获得灰度图像中每个预设滑动窗口的权重系数；
利用所述权重系数对每种所述图像灰度值在预设滑动窗口的所述特殊程度进行加权求和，获得对应灰度图像中每种图像灰度值的灰度重要程度。
进一步地，所述对每帧灰度图像进行比特分层处理，获得灰度图像不同层的比特层图像以及每层比特层图像不同的灰度区间包括：
基于比特平面分层算法，对每帧灰度图像进行分层处理，获得对应灰度图像的不同的比特层图像以及每层比特层图像不同的灰度区间。
进一步地，所述根据每帧灰度图像中相同灰度值的像素点数量、每层比特层图像包含对应灰度值的灰度区间的长度以及对应灰度值的所述灰度重要程度，获得灰度图像的每层比特层图像的趋近程度包括：
所述趋近程度的计算公式为：
其中，表示第/>帧灰度图像的第/>层比特层图像的趋近程度；/>表示第/>帧灰度图像中的灰度值/>在第/>层比特层图像的关键程度；/>表示第/>帧灰度图像的图像灰度值/>的灰度重要程度；/>表示第/>帧灰度图像中灰度值最小值；/>表示第/>帧灰度图像中灰度值最大值；/>表示第/>帧灰度图像中的灰度值/>在第/>层比特层图像的关键程度；/>表示第/>帧灰度图像中为灰度值/>的像素点的数量；/>表示第/>帧灰度图像的第/>层比特层图像包含灰度值/>的灰度区间的长度；/>表示第/>帧灰度图像的第/>层比特层图像包含灰度值/>的灰度区间的长度；/>表示比特层图像的层数。
进一步地，所述根据灰度图像与时序上相距最近的预设第一数量帧其他灰度图像之间同层比特层图像的趋近程度的差异，从每帧灰度图像的所有比特层图像中筛选出关键比特层图像包括：
根据灰度图像与时序上相距最近的预设第一数量帧其他灰度图像之间同层比特层图像的趋近程度的差异，获得灰度图像的每层比特层图像的保留程度；
在每帧灰度图像中，选取所述保留程度最大的预设第二数量个比特层图像，作为关键比特层图像。
进一步地，所述根据灰度图像与时序上相距最近的预设第一数量帧其他灰度图像之间同层比特层图像的趋近程度的差异，获得灰度图像的每层比特层图像的保留程度包括：
将灰度图像和每个所述参考图像之间同层比特层图像的趋近程度的差值的绝对值，作为灰度图像和参考图像之间同层比特层图像的初始差异参数；将灰度图像与所有参考图像之间同层比特层图像的所述初始差异参数的和值，作为灰度图像的对应比特层图像的整体差异参数；
对灰度图像的每层比特层图像的所述整体差异参数和所述趋近程度的比值进行负相关的归一化，获得灰度图像的每层比特层图像的保留程度。
进一步地，所述基于每帧灰度图像的所述关键比特层图像对视频数据进行压缩存储包括：
基于比特平面重构算法，对每帧灰度图像的关键比特层图像进行重构，获取监控视频每帧的重构图像；
基于预测编码算法，对监控视频所有的重构图像进行压缩，获得压缩监控视频数据；
将所述压缩监控视频数据保存至存储器中。
进一步地，所述预设滑动窗口的尺寸为。
本发明具有如下有益效果：
本发明考虑到由于监控视频存在过多的比特冗余，导致使用现有技术无法有效减小监控视频数据的存储空间，从而导致对监控视频数据存储的效率较低，由于监控视频的每帧灰度图像中不同局部区域的有效信息的含量不同，因此可通过获取的有效信息程度反映灰度图像中每个预设滑动窗口中有效信息的含量，同时便于后续获取准确的灰度重要程度，考虑到每帧灰度图像中不同的灰度值所表现的细节信息不同，因此可通过获取的灰度重要程度反映灰度图像中不同灰度值的重要性；考虑到监控视频中存在过多的比特冗余，因此对每帧灰度图像进行比特分层处理，便于后续去除冗余比特，并通过获取的趋近程度反映灰度图像与每个比特层图像之间的接近程度，进而从每帧灰度图像的所有比特层图像中筛选出关键比特层图像，从而实现对像素点灰度值的冗余比特的去除，并保证了后续压缩后的视频的连贯性，进而基于每帧灰度图像的关键比特层图像对视频数据进行压缩存储，进一步降低了监控视频的大小，提高了对监控视频数据存储的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明一个实施例所提供的一种安全监控的视频数据高效存储方法流程图。
具体实施方式
为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种安全监控的视频数据高效存储方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种安全监控的视频数据高效存储方法的具体方案。
请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种安全监控的视频数据高效存储方法流程图，该方法包括：
步骤S1：获取监控视频中每一帧的灰度图像。
通常情况下为了便于了解被监视区域的历史情况，需要从监控存储系统中提取出历史的监控视频，但由于长时间监控或者视频本身的分辨率较高，导致视频数据较大，相关技术中通常利用预测编码技术对监控视频数据进行压缩，降低视频数据的空间冗余和时间冗余，但由于监控视频每帧图像的像素点通道值的某些比特位对反映该帧图像信息的作用不大，导致每帧图像还存在过多的比特冗余，使得通过现有技术无法进一步减小监控视频数据的大小，从而降低对监控视频数据存储的效率，因此本发明实施例提出一种安全监控的视频数据高效存储方法，以解决该问题。
本发明实施例首先从被监控区域的摄像头中获取完整的监控视频，并将监控视频导入专业视频软件例如Adobe Premiere软件中，利用软件中的单帧图像提取功能对导入的监控视频进行处理，从而提取出整个监控视频连续的每一帧的图像，为了降低后续图像处理的计算量，提高处理速度，在本发明的一个实施例中将每一帧的图像进行灰度化处理，转化为单通道的灰度图像，从而获得监控视频每一帧的灰度图像。需要说明的是，灰度化处理是本领域技术人员熟知的技术手段，在此不再赘述。
获取到监控视频每一帧的灰度图像后，在后续中便可针对每帧灰度图像进行处理，从而去除每帧灰度图像中像素点灰度值的冗余比特，实现对监控视频更高效的存储。
步骤S2：根据灰度图像与时序上相距最近的预设第一数量帧其他灰度图像之间相同位置的预设滑动窗口中像素点灰度值分布的差异，获得灰度图像的每个预设滑动窗口的有效信息程度；根据每帧灰度图像在每一预设滑动窗口的像素点灰度值的分布以及有效信息程度，获得每帧灰度图像中每种灰度值的灰度重要程度。
由于在每一帧的灰度图像中不同局部区域的有效信息的含量不同，并且为了提高后续使用预测编码技术对监控视频进行压缩的效果，需要保证相邻帧的灰度图像具有较高的相似性，因此本发明首先通过设置预设滑动窗口从每帧灰度图像的左上角开始进行滑动遍历，在遍历的过程中每次滑动的步长为1，进而对灰度图像与时序上相距最近的预设第一数量帧其他灰度图像之间相同位置的预设滑动窗口中像素点灰度值分布的差异进行分析，通过获取的有效信息程度反映每帧灰度图像中每个预设滑动窗口中包含有效信息的程度，便于后续通过基于每个预设滑动窗口的有效信息程度对灰度图像中每种灰度值的重要性进行分析，并提高后续筛选比特层图像的结果的准确性，在本发明的一个实施例中预设滑动窗口的尺寸设置为，预设第一数量设置为2，预设滑动窗口的具体尺寸和预设第一数量的具体数值也可根据具体实施场景由实施者自行设置，在此不作限定。
优选地，在本发明的一个实施例中灰度图像的每个预设滑动窗口的有效信息程度的获取方法具体包括：
可从每个预设滑动窗口的左上角位置的像素点开始，按照从左到右从上到下的顺序，将对应位置处像素点灰度值组成的序列作为预设滑动窗口的灰度向量，也可在预设滑动窗口中按照例如从上到下从左到右等其他顺序选取像素点灰度值，组成对应的灰度向量，在此不作限定，但需要保证在所有预设滑动窗口内像素点的选取顺序相同；将每帧灰度图像中每个预设滑动窗口中的像素点灰度值的方差，作为对应预设滑动窗口的灰度重复度；将距离每帧灰度图像最近的两帧其他灰度图像，作为对应灰度图像的参考图像；将灰度图像与所有参考图像之间相同位置的预设滑动窗口的灰度向量的余弦相似度的最小值，作为灰度图像中对应预设滑动窗口的灰度相似度；将灰度图像中每个预设滑动窗口的灰度重复度和灰度相似度的乘积值，作为灰度图像的对应预设滑动窗口的有效信息程度。有效信息程度的表达式可以具体例如为：
其中，表示第/>帧灰度图像中第/>个预设滑动窗口的有效信息程度；/>表示第帧灰度图像中第/>个预设滑动窗口的灰度向量；/>表示第/>帧灰度图像的其中一个参考图像中第/>个预设滑动窗口的灰度向量；/>表示第/>帧灰度图像的另一个参考图像中第/>个预设滑动窗口的灰度向量；/>表示第/>帧灰度图像中第/>个预设滑动窗口中像素点灰度值的方差，即灰度重复度；/>表示取最小值函数；/>表示取余弦相似度的函数，计算余弦相似度的函数为现有函数，在此不做赘述。
在灰度图像的每个预设滑动窗口的有效信息程度的获取过程中，由于不同的灰度值在灰度图像中所表现的信息的重要性不同，因此可通过有效信息程度能够反映预设滑动窗口所包含的视频信息的有效程度，有效信息程度/>越大，说明该预设滑动窗口中所包含的视频信息越有效，其中每帧灰度图像分别与两个参考图像之间相同位置的预设滑动窗口的灰度向量的余弦相似度/>和/>越大，说明灰度图像与对应参考图像之间在该预设滑动窗口中灰度值的分布情况越相似，因此从/>和中选取最小值作为灰度相似度/>，灰度相似度越大，说明灰度图像与参考图像之间在相同位置的预设滑动窗口的灰度值分布情况越相似，进而说明该灰度图像的该预设滑动窗口中包含的信息越重要或有效，则有效信息程度/>就越大，灰度重复度/>越大，说明该灰度图像在对应预设滑动窗口中的灰度分布越混乱，相同灰度值的像素点数量越少，进而说明预设滑动窗口中重复的信息越少，有效的信息越多，则有效信息程度/>就越大。
由于每帧灰度图像中包含的信息是通过像素点灰度值进行表现的，而不同灰度值对每一帧灰度图像的贡献存在差异，因此不同灰度值在每帧灰度图像中的重要程度不同，所以本发明对每帧灰度图像的预设滑动窗口中相同灰度值的像素点数量、对应预设滑动窗口的像素点灰度值的分布进行分析，并结合每个预设滑动窗口的有效信息程度，通过获取的灰度重要程度反映每帧灰度图像中每种灰度值的重要性，便于后续基于灰度重要性，对每层比特层图像与对应灰度图像之间所包含的信息的相似性进行分析。
优选地，在本发明的一个实施例中灰度图像中每种灰度值的灰度重要程度的获取方法具体包括：
首先统计每帧灰度图像中包含的图像灰度值，将任一图像灰度值作为待测灰度值，将待测灰度值与每个预设滑动窗口中所有像素点灰度值的中位数的比值，作为待测灰度值在每个预设滑动窗口的第一分布趋势；将待测灰度值与每个预设滑动窗口中所有像素点灰度值的平均值的比值，作为待测灰度值在每个预设滑动窗口的第二分布趋势；将第一分布趋势和第二分布趋势的差值的绝对值，作为待测灰度值在对应预设滑动窗口的分布趋势差异；计算分布趋势差异与对应预设滑动窗口中待测灰度值的像素点数量的乘积，获得待测灰度值在每个预设滑动窗口的特殊程度；对每帧灰度图像中每个预设滑动窗口的有效信息程度进行归一化，获得灰度图像中每个预设滑动窗口的权重系数；利用权重系数对每种图像灰度值在对应预设滑动窗口的特殊程度进行加权求和，获得对应灰度图像中每种图像灰度值的灰度重要程度。灰度重要程度的表达式可以具体例如为：
其中，表示第/>帧灰度图像的图像灰度值/>的灰度重要程度；/>表示第/>帧灰度图像中第/>个预设滑动窗口的有效信息程度；/>表示第/>帧灰度图像中第/>个预设滑动窗口的有效信息程度；/>表示第/>帧灰度图像的图像灰度值/>在第/>个预设滑动窗口的特殊程度；/>表示灰度图像中预设滑动窗口的数量，不同灰度图像的预设滑动窗口的数量相同；/>表示灰度图像中存在的图像灰度值的数值；/>表示第/>帧灰度图像中第/>个预设滑动窗口中所有像素点灰度值的中位数；/>表示第/>帧灰度图像中第/>个预设滑动窗口中所有像素点灰度值的平均值；/>表示第/>帧灰度图像中第/>个预设滑动窗口中图像灰度值为/>的像素点的数量。
在每帧灰度图像中每种灰度值的灰度重要程度的获取过程中，灰度重要程度越大，说明图像灰度值/>在该帧灰度图像所表现的信息越多，即图像灰度值/>对该帧灰度图像越重要，其中/>表示图像灰度值/>在每个预设滑动窗口中的第一分布趋势，第一分布趋势越接近1，说明图像灰度值/>越接近预设滑动窗口中像素点灰度值的中值或中位数，/>表示图像灰度值/>在每个预设滑动窗口中的第二分布趋势，第二分布趋势越接近1，说明图像灰度值/>越接近预设滑动窗口中像素点灰度值的平均值，对第一分布趋势和第二分布趋势作差并取绝对值，分布趋势差异/>越大，说明图像灰度值/>在该预设滑动窗口中的分布越特殊，同时/>越大，说明图像灰度值为/>的像素点在该预设滑动窗口中分布的越多，因此特殊程度/>越大，说明图像灰度值/>在该预设窗滑动窗口中越特殊，图像灰度值在该预设滑动窗口不可被替代，进而说明图像灰度值/>在灰度图像中越重要，则灰度重要程度/>就越大，/>为灰度图像中每个预设滑动窗口的权重系数，其中/>用于对进行归一化，有效信息程度/>越大，说明该预设滑动窗口包含的灰度信息越重要，因此可通过权重系数对图像灰度值/>在对应预设滑动窗口的特殊程度/>进行加权，得到灰度重要程度/>。
获取到每帧灰度图像中每种灰度值的灰度重要程度后，便可在后续中基于灰度重要程度对每层比特层图像和对应灰度图像之间所有包含的信息的相似性进行分析，从而去除每帧灰度图像中的冗余比特，实现对监控视频数据的高效存储。
步骤S3：对每帧灰度图像进行比特分层处理，获得灰度图像不同层的比特层图像以及每层比特层图像不同的灰度区间；根据每帧灰度图像中相同灰度值的像素点数量、每层比特层图像包含对应灰度值的灰度区间的长度以及对应灰度值的灰度重要程度，获得灰度图像的每层比特层图像的趋近程度；根据灰度图像与时序上相距最近的预设第一数量帧其他灰度图像之间同层比特层图像的趋近程度的差异，从每帧灰度图像的所有比特层图像中筛选出关键比特层图像。
在灰度图像中每个像素点灰度值对应的二进制比特码中，存在部分比特位对表现灰度图像信息的作用不大，导致每一帧的灰度图像中存在过多的比特冗余，在后续中需要对冗余比特进行去除，因此本发明实施例首先对每帧灰度图像进行比特分层处理，获得灰度图像不同的比特层图像，后续中可针对比特层图像进行分析，从而实现对冗余比特的去除。
优选地，在本发明的一个实施例中基于比特平面分层算法，对每帧灰度图像进行分层处理，从而获得对应灰度图像的不同的比特层图像，比特平面分层算法是本领域技术人员熟知的技术手段，在此不做赘述。
需要说明的是，灰度图像经过比特平面分层算法分层后，获取的比特分层图像为二值图像，即比特分层图像中像素点灰度值在计算机中以1位二进制比特码的形式表示，而灰度图像的像素点灰度值以8位二进制比特码的形式表示，因此每帧灰度图像对应8个比特层图像，即把灰度图像分为8层，例如灰度图像某个像素点位置的灰度值为80，对应的二进制比特码为01010000，分层之后按照比特位从高到低的顺序，第8层比特层图像中同一像素点位置的比特码为0，第7层比特层图像中同一像素点位置的比特码为1，第6层比特层图像中同一像素点位置的比特码为0，第5层比特层图像中同一像素点位置的比特码为1，第4~1层比特层图像中同一像素点位置的比特码均为0。
通过上述分析可知，灰度图像经过比特平面分层后，不同灰度值在比特层图像中会对应相同的比特码，因此每层比特层图像会存在不同的灰度区间，例如第8层比特层图像的每个灰度区间的长度为128，其中比特码0对应的灰度区间为0~127，二进制形式为00000000~01111111，,比特码1对应的灰度区间为128~255，二进制形式为10000000~11111111；第7层比特层图像的每个灰度区间的长度为64，其中比特码0对应的灰度区间分别为0~63，二进制形式为00000000~00111111，以及灰度区间为128~191，二进制形式为10000000~10111111，比特码1对应的灰度区间分别为64~127，二进制形式为01000000~01111111，以及灰度区间为192~255，二进制形式为11000000~11111111，需要说明的是，其他层的比特层图像的灰度区间与上述类似，均可由比特平面分层算法获取，在此不做赘述。
获取到每帧灰度图像对应不同层的比特层图像后，由于一部分比特层图像中表现的信息与对应的灰度图像存在较大的差距，因此需要对这部分比特层图像进行去除，从而实现对每帧灰度图像的冗余比特的去除，而灰度图像中的信息主要通过像素点灰度值来表现，同时灰度值在比特层图像中的重要性可通过对应比特层图像包含该灰度值的灰度区间的长度来反映，灰度值在灰度图像中的重要性可通过该灰度值的像素点数量以及该灰度值的灰度重要程度来反映，因此可每帧灰度图像中相同灰度值的像素点数量、每层比特层图像包含对应灰度值的灰度区间的长度以及对应灰度值的灰度重要程度分析，通过获取的趋近程度反映每层比特层图形与对应的灰度图像之间的相似性。
优选地，在本发明的一个实施例中灰度图像的每层比特层图像的趋近程度的获取方法具体包括：
首先可根据每帧灰度图像中相同灰度值的像素点数量，以及每个比特层图像包含该灰度值的灰度区间的长度，获得对应灰度值在每层比特层图像的关键程度，关键程度越大，说明该灰度值在每层比特层图像中越重要，进而可结合灰度图像中所有灰度值的灰度重要程度以及在每层比特层图像的关键程度，得到灰度图像的每层比特层图像的趋近程度。趋近程度的表达式可以具体例如为：
其中，表示第/>帧灰度图像的第/>层比特层图像的趋近程度；/>表示第/>帧灰度图像中的灰度值/>在第/>层比特层图像的关键程度；/>表示第/>帧灰度图像中图像灰度值/>的灰度重要程度；/>表示第/>帧灰度图像中图像灰度值的最小值；/>表示第/>帧灰度图像中图像灰度值的最大值；/>表示第/>帧灰度图像中的图像灰度值/>在第/>层比特层图像的关键程度；/>表示第/>帧灰度图像中图像灰度值为/>的像素点的数量；/>表示第/>帧灰度图像的第/>层比特层图像包含图像灰度值/>的灰度区间的长度；/>表示第/>帧灰度图像的第/>层比特层图像包含图像灰度值/>的灰度区间的长度；/>表示比特层图像的层数，每帧灰度图像的比特层图像的数量/>。
在灰度图像的每层比特层图像的趋近程度的获取过程中，趋近程度越大，说明该比特层图像与对应的灰度图像之间表现的信息越相似，即比特层图像与对应灰度图像越相似，其中灰度图像中图像灰度值为/>的像素点的数量/>越大，说明该图像灰度值在灰度图像中所表现的信息越多，则该图像灰度值对灰度图像越重要，同时/>越大，说明该图像灰度值在该比特层图像中所在的灰度区间的长度，占该图像灰度值在所有比特层图像中所在的灰度区间的长度和值的比重越大，进而说明该图像灰度值对该比特层图像越重要，因此可通过获取的关键程度/>反映每种图像灰度值在每层比特层图像中的重要性，同时结合灰度图像中所有图像灰度值的关键程度/>和灰度重要程度/>,关键程度和灰度重要程度的乘积值越大，说明该图像灰度值对灰度图像和该比特层图像越重要，该图像灰度值在灰度图像和该比特层图像所表现的信息越相似，则趋近程度/>就越大。
获取到每帧灰度图像的每层比特层图像的趋近程度后，为了实现对冗余比特的去除，同时保证去除后视频的连贯性，可根据相邻帧的灰度图像之间同层比特层图像的趋近程度的差异，从每帧灰度图像的所有比特层图像中筛选出关键比特层图像，从而丢弃对视频每帧灰度图像的信息表达贡献不大其他比特层图像，保留关键比特层图像，同时避免后续压缩后的视频出现大面积失真和不连贯的现象。
优选地，在本发明的一个实施例中关键比特层图像的获取方法具体包括：
将灰度图像和每个参考图像之间同层比特层图像的趋近程度的差值的绝对值，作为灰度图像和参考图像之间同层比特层图像的初始差异参数；将灰度图像与所有参考图像之间同层比特层图像的初始差异参数的和值，作为灰度图像的对应比特层图像的整体差异参数；对灰度图像的每层比特层图像的整体差异参数和趋近程度的比值进行负相关的归一化，获得灰度图像的每层比特层图像的保留程度；在每帧灰度图像中，选取保留程度最大的预设第二数量个比特层图像，作为每帧灰度图像的关键比特层图像，预设第二数量设置为3，预设第二数量的具体数值也可根据具体实施场景由实施者自行设置，在此不作限定。其中，保留程度的表达式可以具体例如为：
其中，表示第/>帧灰度图像的第/>层比特层图像的保留程度；/>表示第/>帧灰度图像的第/>层比特层图像的趋近程度；/>表示第/>帧灰度图像的其中一个参考图像的第/>层比特层图像的趋近程度；/>表示第/>帧灰度图像的另一个参考图像的第/>层比特层图像的趋近程度；/>表示以自然常数/>为底的指数函数。
在灰度图像的每层比特层图像的保留程度的获取过程中，保留程度越大，说明该比特层图像越关键，越需要被保留，其中趋近程度/>越大，说明该比特层图像与对应的灰度图像越相似，进而说明该比特层图像越关键，则保留程度/>就越大；同时在后续利用视频压缩算法进行压缩存储时，需要保证相邻帧的灰度图像的比特层图像尽可能的相似，以提高最终的压缩效果，由于相邻帧的灰度图像的差异较小，因此灰度图像和参考图像之间同层比特层图像的初始差异参数/>和/>的和值越小，即整体差异参数越小，说明该灰度图像的比特层图像与相邻帧灰度图像的同层比特层图像越相似，则该比特层图像越关键，则保留程度/>就越大，因此可对整体差异参数和趋近程度的比值进行负相关的归一化处理，将保留程度/>限定在/>范围内，便于后续的筛选过程。
在后续中可基于关键比特层图像对视频的每一帧图像进行重构，从而去除每帧图像的冗余比特，实现对视频数据的高效存储。
步骤S4：基于每帧灰度图像的关键比特层图像对视频数据进行压缩存储。
获取的关键比特层图像中所包含的信息与对应的灰度图像中所包含的信息相差不大，因此可基于每帧灰度图像的关键比特层图像对视频数据进行压缩存储，从而实现去除监控视频中过多的冗余比特，进一步减小了监控视频数据的大小，提高了对监控视频数据存储的效率。
优选地，在本发明的一个实施例中对监控视频数据进行压缩存储方法具体包括：
基于比特平面重构算法，对每帧灰度图像的关键比特层图像进行重构，获取监控视频每帧的重构图像；基于预测编码算法，对监控视频所有的重构图像进行压缩，获得压缩监控视频数据，并将压缩监控视频数据保存至存储器中，由于监控视频每帧的重构图像中的冗余比特已经去除，因此在对监控视频所有的重构图像进行压缩后，可极大减小监控视频数据的大小，同时保证了压缩后的监控视频与原始的监控视频之间的信息差别更小，从而提高了对监控视频数据存储的效率。
综上所述，本发明实施例首先根据监控视频相邻帧的灰度图像之间相同位置的预设滑动窗口中像素点灰度值分布的差异，获得灰度图像的每个预设滑动窗口的有效信息程度；根据每帧灰度图像的预设滑动窗口中相同灰度值的像素点数量、对应预设滑动窗口的像素点灰度值的分布以及有效信息程度，获得对应灰度图像中每种灰度值的灰度重要程度；对每帧灰度图像进行比特分层处理，获得灰度图像不同层的比特层图像以及每层比特层图像不同的灰度区间；根据每帧灰度图像中相同灰度值的像素点数量、每层比特层图像包含对应灰度值的灰度区间的长度以及对应灰度值的灰度重要程度，获得灰度图像的每层比特层图像的趋近程度；根据相邻帧的灰度图像之间同层比特层图像的趋近程度的差异，从每帧灰度图像的所有比特层图像中筛选出关键比特层图像；基于每帧灰度图像的关键比特层图像对视频数据进行压缩存储。
需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
Claims (9)
1.一种安全监控的视频数据高效存储方法，其特征在于，所述方法包括：
获取监控视频中每一帧的灰度图像；
根据灰度图像与时序上相距最近的预设第一数量帧其他灰度图像之间相同位置的预设滑动窗口中像素点灰度值分布的差异，获得灰度图像的每个预设滑动窗口的有效信息程度；根据每帧灰度图像在每一预设滑动窗口的像素点灰度值的分布以及所述有效信息程度，获得每帧灰度图像中每种灰度值的灰度重要程度；
对每帧灰度图像进行比特分层处理，获得灰度图像不同层的比特层图像以及每层比特层图像不同的灰度区间；根据每帧灰度图像中相同灰度值的像素点数量、每层比特层图像包含对应灰度值的灰度区间的长度以及对应灰度值的所述灰度重要程度，获得灰度图像的每层比特层图像的趋近程度；根据灰度图像与时序上相距最近的预设第一数量帧其他灰度图像之间同层比特层图像的趋近程度的差异，从每帧灰度图像的所有比特层图像中筛选出关键比特层图像；
基于每帧灰度图像的所述关键比特层图像对视频数据进行压缩存储；
所述根据每帧灰度图像中相同灰度值的像素点数量、每层比特层图像包含对应灰度值的灰度区间的长度以及对应灰度值的所述灰度重要程度，获得灰度图像的每层比特层图像的趋近程度包括：
所述趋近程度的计算公式为：
其中，表示第/>帧灰度图像的第/>层比特层图像的趋近程度；/>表示第/>帧灰度图像中的灰度值/>在第/>层比特层图像的关键程度；/>表示第/>帧灰度图像的图像灰度值/>的灰度重要程度；/>表示第/>帧灰度图像中灰度值最小值；/>表示第/>帧灰度图像中灰度值最大值；/>表示第/>帧灰度图像中的灰度值/>在第/>层比特层图像的关键程度；/>表示第/>帧灰度图像中为灰度值/>的像素点的数量；/>表示第/>帧灰度图像的第/>层比特层图像包含灰度值/>的灰度区间的长度；/>表示第/>帧灰度图像的第/>层比特层图像包含灰度值/>的灰度区间的长度；/>表示比特层图像的层数。
2.根据权利要求1所述的一种安全监控的视频数据高效存储方法，其特征在于，所述根据灰度图像与时序上相距最近的预设第一数量帧其他灰度图像之间相同位置的预设滑动窗口中像素点灰度值分布的差异，获得灰度图像的每个预设滑动窗口的有效信息程度包括：
将每帧灰度图像中每个预设滑动窗口中所有像素点灰度值组成的序列，作为对应预设滑动窗口的灰度向量；
将每帧灰度图像中每个预设滑动窗口中的像素点灰度值的方差，作为对应预设滑动窗口的灰度重复度；
将时序上距离每帧灰度图像最近的预设第一数量帧的其他灰度图像，作为对应灰度图像的参考图像；
将灰度图像与所有参考图像之间相同位置的预设滑动窗口的所述灰度向量的余弦相似度的最小值，作为灰度图像中对应预设滑动窗口的灰度相似度；
将灰度图像中每个预设滑动窗口的所述灰度重复度和所述灰度相似度的乘积值，作为灰度图像的对应预设滑动窗口的有效信息程度。
3.根据权利要求1所述的一种安全监控的视频数据高效存储方法，其特征在于，所述根据每帧灰度图像在每一预设滑动窗口的像素点灰度值的分布以及所述有效信息程度，获得每帧灰度图像中每种灰度值的灰度重要程度包括：
统计每帧灰度图像中包含的图像灰度值，将任一图像灰度值作为待测灰度值，计算待测灰度值分别与每个预设滑动窗口中所有像素点灰度值的中位数的比值，作为待测灰度值在每个预设滑动窗口的第一分布趋势；将待测灰度值与每个预设滑动窗口中所有像素点灰度值的平均值的比值，作为待测灰度值在每个预设滑动窗口的第二分布趋势；
将所述第一分布趋势和所述第二分布趋势的差值的绝对值，作为所述待测灰度值在对应预设滑动窗口的分布趋势差异；
计算所述分布趋势差异与对应预设滑动窗口中待测灰度值的像素点数量的乘积，获得待测灰度值在每个预设滑动窗口的特殊程度；
根据灰度图像中每种图像灰度值在每个预设滑动窗口的特殊程度和对应预设滑动窗口的所述有效信息程度，获得对应灰度图像中每种图像灰度值的灰度重要程度。
4.根据权利要求3所述的一种安全监控的视频数据高效存储方法，其特征在于，所述根据灰度图像中每种图像灰度值在每个预设滑动窗口的特殊程度和对应预设滑动窗口的所述有效信息程度，获得对应灰度图像中每种图像灰度值的灰度重要程度包括：
对每帧灰度图像中每个预设滑动窗口的所述有效信息程度进行归一化，获得灰度图像中每个预设滑动窗口的权重系数；
利用所述权重系数对每种所述图像灰度值在预设滑动窗口的所述特殊程度进行加权求和，获得对应灰度图像中每种图像灰度值的灰度重要程度。
5.根据权利要求1所述的一种安全监控的视频数据高效存储方法，其特征在于，所述对每帧灰度图像进行比特分层处理，获得灰度图像不同层的比特层图像以及每层比特层图像不同的灰度区间包括：
基于比特平面分层算法，对每帧灰度图像进行分层处理，获得对应灰度图像的不同的比特层图像以及每层比特层图像不同的灰度区间。
6.根据权利要求2所述的一种安全监控的视频数据高效存储方法，其特征在于，所述根据灰度图像与时序上相距最近的预设第一数量帧其他灰度图像之间同层比特层图像的趋近程度的差异，从每帧灰度图像的所有比特层图像中筛选出关键比特层图像包括：
根据灰度图像与时序上相距最近的预设第一数量帧其他灰度图像之间同层比特层图像的趋近程度的差异，获得灰度图像的每层比特层图像的保留程度；
在每帧灰度图像中，选取所述保留程度最大的预设第二数量个比特层图像，作为关键比特层图像。
7.根据权利要求6所述的一种安全监控的视频数据高效存储方法，其特征在于，所述根据灰度图像与时序上相距最近的预设第一数量帧其他灰度图像之间同层比特层图像的趋近程度的差异，获得灰度图像的每层比特层图像的保留程度包括：
所述保留程度的计算公式为：
其中，表示第/>帧灰度图像的第/>层比特层图像的保留程度；/>表示第/>帧灰度图像的第/>层比特层图像的趋近程度；/>表示第/>帧灰度图像的其中一个参考图像的第/>层比特层图像的趋近程度；/>表示第/>帧灰度图像的另一个参考图像的第/>层比特层图像的趋近程度；/>表示以自然常数/>为底的指数函数。
8.根据权利要求1所述的一种安全监控的视频数据高效存储方法，其特征在于，所述基于每帧灰度图像的所述关键比特层图像对视频数据进行压缩存储包括：
基于比特平面重构算法，对每帧灰度图像的关键比特层图像进行重构，获取监控视频每帧的重构图像；
基于预测编码算法，对监控视频所有的重构图像进行压缩，获得压缩监控视频数据；
将所述压缩监控视频数据保存至存储器中。
9.根据权利要求1所述的一种安全监控的视频数据高效存储方法，其特征在于，所述预设滑动窗口的尺寸为。
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