CN1992858A - 在dvr中记录和再现监视图像的方法 - Google Patents

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Abstract

本文公开一种在数字录像机(DVR)中记录和再现监视图像的方法。在本发明的一个实施例中，根据通过相邻帧之间的预测而检测到的监视图像中的对象运动程度来控制监视图像的记录速度，诸如帧速率，并且以关联的方式管理和记录关于受控帧速率的信息和关于使用该帧速率的时间的信息。在本发明的另一实施例中，基于与关于使用帧速率的时间的信息相关联地管理的帧速率相关的信息，从记录介质上的监视图像中选择性地再现特定的帧，并且可选择并再现以高于特定速率的帧速率来记录帧的时段。

Description

在DVR中记录和再现监视图像的方法
技术领域
本发明一般涉及一种在数字录像机(DVR)中记录和再现监视图像的方法，尤其涉及以变化的帧速率记录和再现监视图像的方法。
背景技术
最近，随着数字录像机(DVR)被广泛地商品化，监视摄像机被安装在具有安全性需要的地方以捕捉监视图像并存储所捕捉的图像。
例如，如图1所示，监视摄像机100捕捉特定区域内的对象并将所捕捉的图像输出到远程地方的DVR 200。DVR 200将由监视摄像机100捕捉的监视图像显示在监视器上，并且将它们记录在其中所包含的诸如硬盘或光盘等存储介质中。
一般而言，DVR具有运动事件功能，这种功能在监视图像中的对象没有变化时不记录监视图像或以最小帧速率记录它们，并只有当监视图像中的对象发生变化时才将监视图像记录在存储介质中或发布警告。其原因是为了能高效地利用存储介质并使DVR的操作者能快速和方便地搜索过去的监视图像。
当设置了运动事件模式时，DVR 200将接收自监视摄像机100并被捕捉的监视图像帧序列的相邻帧相互比较，并检测监视图像中对象的运动。
这时，DVR 200通过帧间预测来检测移动对象的运动矢量(包含对象在相邻帧和当前帧中运动的方向和程度的信息)，帧间预测也用于图像压缩。
如果检测到的运动矢量超过预置基准值，即如果对象的运动是显著的，则DVR 200将相应时间点起接收的监视图像帧序列记录在存储介质中。
结果，操作者能在观察显示在监视器屏幕上的监视图像的同时实时监控相应区域，或可通过再现存储在存储介质中的监视图像来检测先前在相应区域中发生的紧急状况。
当运动事件发生时，传统DVR以预置帧速率捕捉监视图像帧。如果帧速率被设置成过高的值，则可能由于存储介质多余容量短缺而无法记录监视图像。然而，如果帧速率被设置成过低值，则在监视图像之间进行区别的能力会降低。
发明内容
因此，本发明是鉴于现有技术中出现的上述问题而作出的，并且本发明的一个目的是提供一种在监视图像被记录时控制帧速率的方法。
本发明的另一个目的是提供高效地再现以变化的帧速率记录的监视图像的方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种在DVR中记录监视图像的方法，该方法包括下列步骤：检测监视图像中的一个或多个对象的运动程度；并根据检测到的运动程度控制监视图像的记录速度。
在一个实施例中，可通过相邻帧之间的预测来检测诸对象的运动程度。
在又一实施例中，可与运动矢量的大小和或/运动矢量的数目成比例地控制监视图像的记录速度。
在另一实施例中，可根据检测到的运动程度来控制监视摄像机的快门速度，并根据快门速度来控制监视摄像机的CCD灵敏度或控制光圈。
在另一实施例中，关于记录速度的信息和关于使用该记录速度的时间的信息可用关联方式进行管理，并且关于记录速度的信息可以是帧速率或帧之间的间隔。在这种情形下，时间信息被记录在每帧监视图像上，并且将记录速度信息与时间信息相关联的信息被记录在记录了监视图像的记录介质上的单独文件中。
为了实现上述目的，本发明提供一种在DVR中再现监视图像的方法，该方法包括下列步骤：检查关于监视图像记录速度的信息；基于检查到的信息从记录在记录介质上的监视图像中选择特定帧；并再现所选择的帧。
在一个实施例中，记录在记录介质上的监视图像帧可包括时间信息，并且关于记录速度的信息可与以该记录速度记录的帧的时间信息相关联地记录在记录介质上的单独文件中。在此情形中，记录速度是帧速率或帧之间的间隔。
在一个实施例中，可基于与时间信息相关联地记录的记录速度相关的信息，选择以高于特定记录速度的记录速度记录帧的时段，并再现该时段中所包括的帧。
此外，可基于与时间信息相关联地记录的记录速度相关的信息，选择超过预定时间长度地以高于特定记录速度的记录速度来记录帧的时段，并再现该时段中所包括的帧。
在一个实施例中，以诸帧被记录时的帧速率再现所选择的帧。
附图说明
通过结合附图考虑下面的详细说明，本发明的上述和其它的目的、特征和优点将能更为清楚地理解，在附图中：
图1是示出传统监视摄像机和传统DVR彼此连接的一个例子的视图；
图2是示出可应用本发明的DVR的构造的方框图；
图3是示出以各种帧速率来记录帧的实施例、以及以关联方式管理帧速率和作用时间的实施例的图解；
图4是根据本发明一个实施例的、在DVR中记录监视图像的方法的流程图；以及
图5是根据本发明一个实施例的、在DVR中再现监视图像的方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图并结合优选实施例对根据本发明的在DVR中记录和再现监视图像的方法进行详细说明。
当设置了运动事件模式时，常规DVR监控监视图像中对象的运动，并根据与运动对应的运动矢量大小，或者不记录监视图像(或以最小帧速率记录它们)或者以预置帧速率记录监视图像。
对象运动的监控是通过同样用于图像压缩的帧间预测来实现的。在这种情形下，获得两个图像帧之间的运动信息，即关于两帧之间移动对象的移动方向、位移大小、移动对象数目等的信息。
由于在运动事件模式中连续检测这样的运动信息，因此它们能被高效地用来控制记录监视图像的速率，即记录帧速率。
因此在本发明中，用关于在运动事件模式下连续检测到的运动矢量大小(运动程度)、和/或在一个监视图像中执行了程度大于预置值的运动的对象的数目的信息来控制记录监视图像的速率即记录帧速率。
图2是示出可应用根据本发明一个实施例的记录和再现监视图像的方法的DVR构造的方框图。
DVR 200可包括模/数(A/D)转换器210、数字信号处理器(DSP)220、存储器230和微处理器240。
A/D转换器210将从监视摄像机100的电荷耦合器件(CCD)接收的模拟视频信号转换成数字图像信号。存储230存储由DSP编码的数据。诸如硬盘或光盘等大容量记录介质可被用作存储230。
DSP 220将监视图像的数字数据转换成图像帧并将图像帧输出至外部显示设备，例如监视器。DSP 220将数字图像数据编码以将其记录在存储230中，或将记录在存储230中的数据解码。此外，DSP 220从数字图像数据检测移动对象的运动，通知微处理器240运动事件的发生，并传送运动信息。
DSP 220可被分成能够检测对象的运动的运动检测器221和负责数据转换、编码和解码的编解码器222。即使DSP 220被分成运动检测器221和编解码器222，也能以相同方式用帧间预测来进行运动检测和数据的编解码，因此，与帧间预测相关的过程被共享。
运动检测器221基于数字图像数据构建图像帧，并将所构建的图像帧与前一帧相比较以检测关于帧中对象运动矢量的信息。如果比较结果是至少一个运动矢量的大小大于第一基准值，则运动检测器221生成指示运动事件发生的信号并将该信号输出至微处理器240。运动检测器221基于检测到的运动矢量信息计算运动程度和移动对象的数目，并输出关于计算出的程度和数目的信息。
如果未从运动检测器221接收到关于运动事件发生的信息，则微处理器240控制编解码器222以使监视图像不被记录，或以最小记录帧速率(例如6帧/秒的帧速率)被编码。
然而，如果从运动检测器221接收到关于运动事件发生的信息和运动信息，则微处理器240基于运动信息(即运动对象的运动程度和/或数目)确定记录监视图像的速率(即记录帧速率)，并将关于记录帧速率的信息提供给编解码器222以使监视图像能以所确定的记录帧速率被记录在存储230中。
微处理器240可基于从运动检测器221接收到的关于移动对象的运动程度和数目的信息将包括执行相对明显的运动的对象或是大量运动对象的监视图像的记录帧速率设置成高值，或可将包括执行相对不明显的运动的对象或少量移动对象的监视图像的记录帧速率设置成低值。
例如，如果在以30帧/秒的速率通过A/D转换器210接收到数字图像数据的同时检测到不明显的运动，则可将记录帧速率调节至低值，例如10帧/秒。相反，如果检测到明显运动，则将记录帧速率调节至高值，例如30帧/秒。
编解码器222根据从微处理器240接收到的关于记录帧速率的信息将数字图像数据编码，并将已编码数据记录到存储230中。
详细地说，编解码器222以与记录帧速率对应的时间间隔从数字图像数据构建图像帧序列，并对所构建的图像帧序列编码。在这种情形下，可使用诸如帧间预测等图像压缩方案对所构建的图像帧序列进行编码。
例如，在数字图像数据以30帧/秒的速率通过A/D转换器210输入并且记录帧速率被设置成15帧/秒的速率的情况下，编解码器222只从由两个相继帧组成的图像数据中提取一个图像帧，构建与15帧/秒速率对应的图像帧序列，并编码所构建的图像帧序列。
如果检测到的对象运动程度大于第二预置基准值，微处理器26可提高监视摄像机的快门速度，例如从1/60秒提到1/120秒，从而能正常地捕捉明显移动的对象。在这种情形下，微处理器26可控制镜头的光圈以获得必要的光量，或可控制监视摄像机以提高CCD的灵敏度。
同时，在用于确定记录帧速率的图像帧(即用于计算运动矢量的图像帧)和以所确定的记录帧速率记录的图像帧之间可能存在时间间隔。
即，由于运动检测器221中运动矢量的计算以及移动对象的运动程度及数目的计算，微处理器240中记录帧速率的确定、编解码器222中记录帧速率的作用所需的待机时间等，所确定的记录帧速率是被作用于用来确定记录帧速率的图像帧之后的图像帧。
一般而言，时间间隔不明显到以至能被忽略。然而如有必要，可将用于暂存从A/D转换器210输出的数字图像数据的缓冲器设置在A/D转换器210和DSP 220之间以消除该时间间隔。
在这种情形下，运动检测器221将关于相应图像帧的信息(例如关于图像帧的时间信息)连同关于运动事件发生的信息和运动信息一起提供给微处理器240，并且微处理器240还将关于所确定的记录帧速率的信息连同关于相应图像帧的信息一起提供给编解码器222。
编解码器222进而基于存储在缓存中的数字图像数据，以对应于记录帧速率的间隔来从与与记录帧速率信息一起由微处理器240提供的时间信息对应的图像帧构建图像帧，并编码所构建的图像帧。
当将由编解码器222编码的图像帧记录在存储230中时，微处理器240将DVR 200内部的系统时间作为该图像帧的记录时间与该图像帧关联地记录。微处理器240可将系统时间记录在每个图像帧的头部，如图3(a)所示那样。
微处理器240将关于帧速率或帧之间的时间间隔的信息与关于最先作用了该帧速率的图像帧的记录时间相关联，并将它们作为单独的数据管理以指示最先作用了所确定的记录帧速率的图像帧，并将它们记录在存储器230中或单独的非易失性存储器中，如图3(b)所示那样。
由于其中将关于帧速率(或帧间隔)的信息与关于记录时间的信息相关联的数据被连续更新，因此将其以特定时间间隔(例如1天或12小时的时间间隔)以单独文件的形式记录在存储230中。
图4是示出根据本发明一个实施例的、在DVR中记录监视图像的方法的流程图。
微处理器240在步骤S10依用户请求设置帧速率变化模式，并控制运动检测器221的操作。
运动检测器221从来自A/D转换器210的数字数据输出构建监视图像帧，将所构建的图像帧与前一帧比较，并在步骤S11检测运动矢量(即监视图像上的对象的运动分量)。
如果在步骤S12，至少一个检测到的运动矢量的大小大于第一预置基准值，则运动检测器221分析发生了运动事件的监视图像中的运动矢量以在步骤S13计算移动对象的运动程度及数目，在步骤S14生成指示运动事件发生的检测信号并将检测信号连同关于移动对象的运动程度及数目的信息一起输出至微处理器240。
微处理器240在步骤S15计算与移动对象的运动程度及数目成比例的记录帧速率。例如，如图3(a)所示，记录帧速率Z可以是“Z＝k(a*X+b*Y)+c”，其中“k”是自适应运动系数，“a”是运动程度系数，“b”是移动对象数目系数，而“c”是最小帧速率。
微处理器240控制编解码器222，以使监视图像在步骤S16以所确定的记录帧速率被编码和记录。如图3所示，以与移动对象的运动程度及数目成比例的可变记录帧速率将监视图像记录在存储器230中。
换句话说，如果移动对象的运动程度及数目较大，则以较高帧速率执行编码和记录操作，而如果移动对象的运动程度及数目较小，则以较低帧速率执行编码和记录操作，并且当移动对象的运动程度和数目为中等时，以中等帧速率执行编码和记录操作。在这种情形下，监视图像的帧序列能以特定时间间隔(例如6或12小时的间隔)、以单独文件的形式存入存储器230中。
如图3所示，微处理器240将记录时间信息添加至每帧的头部信息，在步骤S17将所确定的帧速率与最先作用了该帧速率的图像帧的记录时间相关联，管理它们并将它们记录在存储器或存储230中。
如果在步骤S18释放了帧速率变化模式，则微处理器240在步骤S19执行正常的监视图像记录操作。
如上所述，明显移动的对象的监视图像以较高帧速率被记录在存储230中，而不明显移动的对象的监视图像以较低帧速率被记录在存储230中。结果，能够更高效地使用容量有限的存储介质。
图5是示出根据本发明一个实施例的、在DVR中再现监视图像的方法的流程图。
如果在步骤S20用户请求再现特定时间的监视图像，则微处理器240在步骤S21搜索记录在存储器230中的数据以寻找与所请求的时间对应的监视图像。如果监视图像数据是以特定时间间隔记录在文件中的，则与用户请求的时间对应的文件被打开，并且通过包含在每帧头部信息中的记录时间信息来标识与由用户请求的时间对应的图像帧。
微处理器240在步骤S22还搜索并读取存储在DVR的存储器或存储230中的、其中将帧速率和记录时间彼此关联的数据。
微处理器240在步骤S23控制编解码器222，以使记录在存储器230中的图像帧从所标识的图像帧起顺序地再现。
在这种情形下，帧之间的记录时间间隔可根据在图像帧被记录时所作用的记录帧速率而改变。如果必要的话，记录的时间间隔可由用户改变。
可用记录在图像帧头部中的记录帧速率再现相应的图像帧。例如，可用6帧/秒的速率再现以6帧/秒记录帧速率记录的图像帧，并且可用15帧/秒的速率再现以15帧/秒记录速率记录的图像帧。
或者，可不考虑记录在图像帧头部中的记录帧速率而以恒定速率(或固定速度)再现图像帧。例如，其中以6帧/秒的记录帧速率记录的图像帧与以15帧/秒的记录帧速率记录的图像帧彼此混合的图像帧序列可统一以15帧/秒的速率再现。在这种情形下，以6帧/秒的记录帧速率记录的图像帧就被比以15帧/秒的记录帧速率记录的图像帧快两倍以上地再现。
同时，微处理器240可用其中将帧速率和记录时间彼此关联的数据来选择性地仅再现以高于特定基准值的记录帧速率记录的图像帧(即，仅再现包含明显移动对象的监视图像帧)。这种再现模式可被称为“摘要再现模式”。
如果在步骤S24再现模式被设置成摘要再现模式，则微处理器240在步骤S25基于所读取的其中将帧速率和记录时间彼此关联的数据来搜索以由用户设置(或预置)的记录帧速率(例如以15帧/秒的记录帧速率)记录图像帧的时段。在图3(b)的例子中，以15帧/秒或更高的记录帧速率记录图像帧的时段的范围是从3:19:42:75至3:21:43:20。
微处理器240从存储器230顺序地读取所找到的时段中的图像帧，控制编解码器222，以使顺序读取的图像帧被解码，并将已解码的图像帧输出至监视器。在这种情形下，在步骤S26以记录于图像帧头部的记录帧速率再现图像帧。
同时，微处理器240可选择性地再现超过特定时间长度地以比适用于监视图像中不存在移动对象的情形的最小帧速率更高的帧速率记录的图像帧。因此可通过摘要再现来缩短察看监视图像所用的时间。
作为参考，可在选择了所要再现的监视图像数据的时候、再现操作开始的时候、或在再现操作过程中显示用于设置所希望的再现模式或所希望的再现速率的菜单屏幕。
因此，根据本发明，可高效地使用存储监视图像的图像介质的有限容量，并且能高效地察看监视图像，从而提高监视性能。
尽管为说明目的公开了本发明的若干优选实施例，然而本领域内技术人员可以理解可有各种修改、添加和替换而不会脱离如所附权利要求书所公开的本发明的范围和精神。

Claims (14)

1.一种在数字录像机(DVR)中记录监视图像的方法，所述方法包括下列步骤：
检测所述监视图像中的一个或多个对象的运动程度；以及
根据所检测到的运动程度控制所述监视图像的记录速度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对象的运动程度是通过相邻帧之间的预测来检测的。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述监视图像的记录速度是与运动矢量的大小和或/运动矢量的数目成比例地控制的。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：根据所检测到的运动程度控制监视摄像机的快门速度。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述快门速度来控制所述监视摄像机的电荷耦合器件(CCD)的灵敏度或控制光圈。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：以关联的方式管理关于记录速度的信息和关于使用所述记录速度的时间的信息。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述关于记录速度的信息是帧速率或帧之间的间隔。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：
所述时间信息被记录在所述监视图像的每一帧上；并且
将所述记录速度信息与所述时间信息相关联的信息记录在记录有所述监视图像的记录介质上的单独文件中。
9.一种在DVR中再现监视图像的方法，所述方法包括下列步骤：
检查关于所述监视图像的记录速度的信息；以及
基于所检查到的信息从记录在记录介质上的所述监视图像中选择特定的多个帧，并再现所选择的帧。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，
所述记录在记录介质上的监视图像的多个帧包括时间信息；以及
所述关于记录速度的信息被与以所述记录速度记录的帧的时间信息相关联地记录在所述记录介质上的单独文件中。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述记录速度是帧速率或帧之间的间隔。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，基于与所述时间信息相关联地记录的记录速度相关的信息，选择以高于特定记录速度的记录速度来记录帧的时段，并再现所述时段中所包括的帧。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，基于与所述时间信息相关联地记录的记录速度相关的信息，选择超过预定时间长度地以高于特定记录速度的记录速度来记录帧的时段，并再现所述时段中所包括的帧。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，以所述帧被记录时的帧速率来再现所选择的帧。
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