CN206117878U - 智能视频分析装置、设备及视频监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智能视频分析装置、设备及视频监控系统。该装置包括外部设备接口、与外部设备接口通过外部总线连接的视频解码器，与视频解码器通过内部总线连接的图像处理器，与图像处理器通过内部总线连接的视频编码器，视频编码器通过外部总线连接外部设备接口；外部总线的传输带宽大于24Mbps，内部总线的传输带宽大于1500Mbps。该智能视频分析设备包括智能视频分析装置；该视频监控系统包括智能视频分析设备。本实用新型具有较低的开发设计成本，及较低的视频监控系统引入实施成本。

Description

智能视频分析装置、设备及视频监控系统

技术领域

本实用新型涉及视频监控技术领域，具体涉及一种智能视频分析装置、设备及视频监控系统。

背景技术

在视频监控技术领域，网络摄像机以预定帧率录像，将监控现场场景画面以视频帧序列的形式予以记录，并通过网络将编码后的视频帧数据传输给视频帧数据存储设备留存，前述视频帧数据存储设备可以是，但不限于网络硬盘录像机。要对监控现场进行监控就需要对存储的视频帧数据进行分析，发现监控现场场景中的异常情况，从而实现监控现场管理。

传统的视频帧数据分析方法，是通过视频图像显示系统将存储在视频帧数据存储设备中的视频帧数据还原显示出来，工作人员通过逐帧查看视频图像，发现视频图像中的异常信息，基于异常信息判断监控现场的异常情况。人力查看视频帧图像的效率非常低，要在大量视频帧图像获得异常信息，就需要消耗大量的人力。同时由于视频图像分析处理效率很低，分析结果获得的时效性差，无法满足现场实时监控的需要。

为了提高视频帧数据的分析效率，本领域的研究人员，基于计算机图像处理技术发展出智能图像分析设备或者系统，将该智能图像分析设备或者系统引入视频监控系统，对视频帧数据存储设备中的视频帧数据进行机器识别处理分析，获得视频帧图像中的异常信息。但，现有的智能图像分析设备或者系统市售价格较高，且将其引入视频监控系统，还需要对现有视频监控系统进行改造，实施成本较高，很难在视频监控领域普及使用。

因此，对现有的用于视频监控的智能图像分析设备或者系统进行改进，是视频监控技术领域期望解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种实施成本低的智能视频分析装置、设备及视频监控系统，以提高智能图像分析在视频监控技术领域的产业应用能力，以提高视频监控系统的现场实时监控能力。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

第一方面，本实用新型提供一种智能视频分析装置，包括：

外部设备接口，用于通过外部总线连接视频帧数据存储设备；

视频解码器，视频解码器通过外部总线连接外部设备接口，对视频帧数据存储设备通过外部设备接口传来的视频流数据解码；

图像处理器，图像处理器通过内部总线连接视频解码器，对解码后的视频流数据进行图像分析，输出图像分析结果；

视频编码器，视频编码器通过内部总线连接图像处理器，通过外部总线连接外部设备接口；视频编码器对图像处理器输出的图像分析结果通过外部设备接口传输给视频帧数据存储设备；

外部总线的传输带宽大于24Mbps，内部总线的传输带宽大于1500Mbps。

第二方面，本实用新型还提供一种智能视频分析设备，其包括视频帧数据存储设备，及通过外部设备接口与视频帧数据存储设备相连的上述智能视频分析装置。

第三方面，本实用新型还提供一种视频监控系统，其包括上述智能视频分析设备。

本实用新型的智能视频分析装置、设备及视频监控系统，基于外部设备接口连接集成的方式设计和制造用于视频帧数据分析的智能视频分析装置，从而在不对现有视频帧数据存储设备和/或视频监控系统进行改造的情况下，直接将智能视频分析装置插接在视频帧数据存储设备，就能为现有的视频帧数据存储设备和/或视频监控系统增加可以定制的视频帧数据分析业务，提高现有视频帧数据存储设备和/或视频监控系统的视频帧数据查看能力，及时发现视频帧数据中的异常信息，从而提高监控现场的管理能力。

与采用价格昂贵的智能网络硬盘录像机替换原来使用的网络硬盘录像机的智能视频分析技术方案相比，或者与在原来使用的网络硬盘录像机的基础上增加价格昂贵的视频服务器的智能视频分析技术方案相比，本实用新型的智能视频分析装置、设备及视频监控系统，不需对原有视频监控节点设备进行改造或者整体更换，仅需通过外部设备接口将智能视频分析装置插接在正使用的视频帧数据存储设备上，就可使正在使用的视频帧数据存储设备和/或视频监控系统增加可以定制的视频帧数据分析业务，不论是硬件实现成本，还是视频帧数据分析业务引入的可操作性和快捷性，及设施成本，本实用新型均远低于现有技术的技术方案。

如此，该智能视频分析装置、设备及视频监控系统，能以较低的实现成本为现有视频监控系统增加智能视频分析能力，提升视频监控的视频帧数据查看能力，提高视频监控系统的监控现场管理能力。该智能视频分析装置、设备及视频监控系统具有良好的产业应用能力，能为智能视频分析在视频监控领域提供助力。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1示出了本实用新型实施例应用环境的结构示意图。

图2示出了本实用新型实施例提供的智能视频分析装置的结构示意图。

图3示出了本实用新型实施例提供的智能视频分析设备的结构示意图。

图4示出了本实用新型实施例提供的视频监控系统的结构示意图。

其中，附图标记与组件名称之间的对应关系如下：

视频帧数据存储设备100，存储器110，智能视频分析装置200，外部设备接口210，外部总线220，视频编码器230，内部总线240，图像处理器250，视频解码器260，网络摄像机300。

具体实施方式

现有的智能图像分析设备或者系统，市场购买价格较高，同时将其引入视频监控系统，需要对视频监控系统进行改造，实施成本较高，很难在视频监控领域普及使用。

发明人在研究中发现，现有的智能图像分析设备或者系统，之所以获得成本较高，并非由于具有智能视频图像分析能力的硬件设备或者软件系统必须是开发成本和软硬件实现成本较高的技术方案，真实原因是现有的智能图像分析设备或者系统在具有智能视频图像分析功能的基础上，还具有视频质量分析功能、视频智能检索功能、视频摘要功能、人流分析功能，甚至还具有特征检测功能，例如人脸识别功能。每项功能均对应一定的开发成本和软硬件实现成本，具有以上功能的智能图像分析设备或者系统必然实行较高的市售价格。

发明人在研究中发现，现有的智能图像分析设备或者系统，之所以引入视频监控系统的实施成本非常高，并非由于智能图像分析设备或者系统的易用性较差，真实原因是在将智能图像分析设备或者系统引入视频监控系统时，需要对视频监控系统的存储节点进行改造。例如在现使用的网络硬盘录像机的基础上增加安装有价格昂贵的智能视频分析软件的视频服务器，或者将现使用的网络硬盘录像机更换成价格昂贵的智能网络硬盘录像机，前者会大幅增加视频监控系统的数据存储成本，后者在大幅增加视频监控系统的存储成本的同时还会造成现使用的网络硬盘录像机浪费。

基于计算处理硬件技术理论及业务硬件集成实践经验可以确定，将某项业务数据处理硬件做成具有设备接口的业务处理装置，通过设备接口将其安装在计算机系统的设备上，计算机系统运行时，调用业务处理装置进行业务数据处理，那么就可以在不改变现有计算机系统结构的情况下，实现一项新业务数据处理能力。

发明人基于上述认识，提供一种智能视频分析装置、设备及视频监控系统。该智能视频分析装置，为具有外部设备接口的智能视频分析装置，该外部设备接口可以是，但不限于USB接口、IEEE 394接口；该智能视频分析设备为具有智能视频分析装置的视频帧数据存储设备，例如插接有智能视频分析装置的网络硬盘录像机；该视频监控系统为存储节点采用具有智能视频分析装置的视频帧数据存储设备。

图1示出了本实用新型实施例应用环境的结构示意图。本实用新型实施例提供的智能视频分析装置可应用于该应用环境；本实用新型实施例提供的智能视频分析设备可以是该应用环境的一部分，也可以是该应用环境；本实用新型实施例提供的视频监控系统，可以是该应用环境，也可以是包括该应用环境的系统。

现参照图1所示，该应用环境可以只包括用于存储视频帧数据的视频帧数据存储设备100，这时插接在视频帧数据存储设备100上的智能视频分析装置用于对历史视频帧数据进行分析；该应用环境还可进一步包括网络摄像机300，这时插接在视频帧数据存储设备100上的智能视频分析装置既可用于对历史视频帧数据进行分析，也可用于对网络摄像机300实时获得并存储的视频帧数据进行分析；该应用环境还可进一步包括视频监控系统的其他设备，以便对监控现场进行有效监控管理。本实用新型实施例应用环境结构可以是，但不限于图1所示意的结构，实际应用中，可在图1所示意的结构中增加相应的装置或者设备，以是实现相应的视频监控需求。

于本实用新型实施例中，视频帧数据存储设备100，为用于存储视频帧数据的设备，当然，其通常还拥有视频帧数据管理能力。其可以是网络硬盘录像机(Network VideoRecorder，NVR)、硬盘录像机(Digital Video Recorder，DVR)、具有磁盘矩阵的服务器中的一种。其中，网络硬盘录像机，其用于通过网络接收网络摄像机300、视频编码器传输的数字视频码流，并进行存储、管理，可以同时观看、浏览、回放、管理、存储多个网络摄像机300采集的现场视频图像数据。

于本实用新型实施例中，网络摄像机300(IP Camera，IPC)，是一种基于IP网际协议的摄像机，其将采集到的现场视频图像通过有线或无线网络传输给其他相关方，例如网络硬盘录像机、视频服务器、视频监控客户端，其被广泛用于视频监控领域。网络摄像机300包括镜头、图像传感器、声音传感器、A/D转换器、图像控制器、声音控制器、网络适配器、控制接口。

于本实用新型实施例中，视频帧数据存储设备100具有外部设备接口。该外部设备接口，可以是，但不限于USB接口、IEEE 1394。其中，USB接口支持即插即用和热插拔功能。USB接口，可以是USB2.0接口、USB3.0接口、Type-C接口、以及后续发展的USB接口中的一种；其中，USB2.0包括Micro USB2.0、Mini USB2.0，USB3.0包括Micro USB3.0，Type-C接口通常称作USB3.1。

下面将结合实际应用，参照本实用新型实施例附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

第一实施例

所述第一实施例提供一种智能视频分析装置。该智能视频分析装置可应用于前述应用环境。

图2示出了本实用新型实施例提供的智能视频分析装置的结构示意图。该智能视频分析装置通过外部设备接口，例如USB接口，插接安装在视频帧数据存储设备上。智能视频分析装置通过外部设备接口接收视频帧数据存储设备传来的需要分析的视频流数据，智能视频分析装置的解码器对视频流数据进行解码，智能视频分析装置的图像处理器对解码后的视频流数据进行智能分析，智能分析结果经编码器汇总后再经外部设备接口传输给视频帧数据存储设备。

现参照图2所示，该智能视频分析装置200，包括：

外部设备接口210，用于通过外部总线220连接视频帧数据存储设备；

视频解码器260，视频解码器260通过外部总线220连接外部设备接口210，对视频帧数据存储设备通过外部设备接口210传来的视频流数据解码；

图像处理器250，图像处理器250通过内部总线240连接视频解码器260，对解码后的视频流数据进行图像分析，输出图像分析结果；

视频编码器230，视频编码器230通过内部总线240连接图像处理器250，通过外部总线220连接外部设备接口210；视频编码器230对图像处理器250输出的图像分析结果通过外部设备接口210传输给视频帧数据存储设备；

外部总线220的传输带宽大于24Mbps，内部总线240的传输带宽大于1500Mbps。

在本实用新型第一实施例中，智能视频分析装置200，既可内置于视频帧数据存储设备，也可外置于视频帧数据存储设备，无论哪种方式，智能视频分析装置200通过其具有的外部设备接口210与视频帧数据存储设备连接，通过外部总线220进行数据通信。

为了提高智能视频分析装置200的易用性，智能视频分析装置200优选的方式为棒状结构，也即形似U盘的棒状结构。

在本实用新型第一实施例中，外部设备接口210，是视频帧数据存储设备与智能视频分析装置200进行数据通信的接口。其通过外部总线220与视频帧数据存储设备进行数据通信。前述外部总线220为计算机设备与外部设备通信的总线，其可以是但不限于USB总线、IEEE 1394总线。外部总线220与外部设备接口210相对应，如果外部总线220为USB总线，那么外部设备接口210为USB接口，如果外部总线220为IEEE 1394总线，那么外部设备接口210为IEEE 1394接口。

目前主流的高清格式视频流的分辨率为1080P，帧率为25帧/秒。由于分辨率为1080P帧率为25的视频流的主流码率为6Mbps，对其进行4倍速视频分析时，视频流解码所需带宽为24Mbps，因此，在外部总线220的传输带宽大于24Mbps的情况下，就能满足视频帧数据解码的正常需要。USB2.0总线、USB 3.0总线、USB 3.1总线、IEEE 1394总线中，带宽最小的USB2.0总线的带宽是480Mbps，远远大于24Mbps。因此，外部总线220，优选的方案是USB2.0总线、USB 3.0总线、USB 3.1总线、IEEE 1394总线中的一种，相应地，外部设备接口210优选的方案是SB2.0接口、USB 3.0接口、Type-C接口、IEEE 1394接口中的一种。

为了使智能视频分析装置200最大限度地适用于视频帧数据存储设备，优选的方案是，外部设备接口210为USB接口。USB接口，其接口驱动通用性强，支持即插即用和热插拔功能，是目前绝大多数计算机及电子设备均具有的外部设备接口。智能视频分析装置200的外部设备接口210采用USB接口，可进一步提升智能视频分析装置200的适用性和可普及性。

在本实用新型第一实施例中，内部总线240为视频编码器230、视频解码器260与图像处理器250通信的总线。将分辨率为1080P，帧率为25帧/秒的解码后的视频帧数据传输给图像处理器250进行图像分析处理，所需要的传输带宽为1492.992Mbps，因此，内部总线240的传输带宽大于1500Mbps的情况下，就能满足解码后的视频帧数据传输需要。满足前述条件的常用计算机设备的内部总线240，优选的方案有USB 3.0总线、USB 3.1总线、PCI-E总线中的一种。USB 3.0总线、USB 3.1总线、PCI-E总线的任何一种均满足上述要求。

在本实用新型第一实施例中，图像处理器250，为对视频图像进行分析处理的集成电路芯片。该图像处理器250，可根据业务需求定制相应的视频图像分析，例如视频浓缩分析、视频摘要分析、绊线检测分析。就类型而言，图像处理器250，可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA)、专用集成电路(ASIC)，还可以是其他可编程逻辑器件，例如CPLD。

于本实用新型实施例中，绊线检测分析，是指在视频帧图像中设置虚拟线，该虚拟线为拌线，检测运动目标的素点集是否与绊线像素点集存在交集。

于本实用新型实施例中，视频摘要分析，是指剔除视频帧序列中没有运动目标的视频帧，把具有运动目标的视频帧的提取出来，将运动目标的活动轨迹合成在不动的背景之上，从而最大程度的缩短视频时间。

在本实用新型第一实施例中，视频解码器260为硬件视频解码器260，视频解码器260为硬件。现有的视频监控系统多采用H264或者H265编解码标准，因此，优选的方案是，视频解码器260为能进行H264和H265解码的硬件解码器，视频编码器230为能进行H264和H265编码的硬件编码器。为了有效减小智能视频分析装置200的体积，进一步的方案是，视频编码器230、视频解码器260为集成在同一视频编解码芯片中的视频编码器230、视频解码器260。

本实用新型实施例提供的智能视频分析装置200的工作过程为：

视频帧数据存储设备读取编码后的视频帧数据，进行视频帧数据分发，将其中一份视频帧数据通过发给智能视频分析装置200，视频帧数据经外部设备接口210及外部总线220传输给视频解码器260，视频解码器260通常将视频帧数据解码成YUV数据，并通过内部总线240传输给图像处理器250，图像处理器250，对YUV数据进行图像分析，输出图像分析结果，图像分析结果经内部总线240传输给视频编码器230，视频编码器230根据图像分析结果判断视频帧数据中是否包含异常信息，如果有则对包含异常信息的视频帧进行编码，视频编码器230将图像分析结果和编码后的视频帧数据推送给视频帧数据存储设备，从而在不对原有视频帧数据存储设备进行改造的情况下，通过外接的智能视频分析装置200，实现视频帧数据的智能分析。

于本实用新型实施例中，YUV，是欧洲电视系统所采用的一种相对于RGB信号占用传输带宽极少的颜色编码方法。其中，Y表示明亮度(Luma)，也即是灰阶值，U和V表示表示色度(Chroma)，用于描述影像色彩及饱和度及用于指定像素的颜色。

本实用新型第一实施例提供的智能视频分析装置，可用于网络硬盘录像机、硬盘录像机、具有磁盘矩阵的视频服务器对历史视频帧数据或者实时采集得到的视频帧数据进行分析。在不对现有视频监控系统进行改造的情况下，直接通过外部设备接口将其插接在现有视频监控系统的视频帧存储设备上，就可以对网络摄像机录制得到的视频帧数据进行智能分析。

第二实施例

所述第二实施例提供一种智能视频分析设备。该智能视频分析设备可以是前述智能视频分析装置实施例的应用环境，也可以是前述智能视频分析装置实施例的应用环境的一部分。

图3示出了本实用新型实施例提供的智能视频分析设备的结构示意图。该设备设置在监控系统中，储存网络摄像机采集到的视频帧数据，并通过视频帧数据传输给智能视频分析装置进行智能视频分析，以发现监控现场场景中的异常情况，从而实现监控现场管理。

现参照图3所示，该设备包括视频帧数据存储设备100，及通过外部设备接口与视频帧数据存储设备100相连的前述实施例中的任意一种智能视频分析装置200。

在本实用新型第二实施例中，视频帧数据存储设备100，具有存储器110，其可以是网络硬盘录像机、硬盘录像机、具有磁盘矩阵的服务器中的一种。其中，网络硬盘录像机是视频帧数据存储设备100的优选实施方式。网络硬盘录像机，用于通过网络接收网络摄像机、视频编码器传输的数字视频码流，并进行存储、管理，可以同时观看、浏览、回放、管理、存储多个网络摄像机采集的现场视频图像数据。

本实用新型第二实施例中，有关智能视频分析装置200的说明，可参照本实用新型第一实施例中智能视频分析装置200的相关说明，在此不再赘述。

第三实施例

所述第三实施例提供一种视频监控系统。该视频监控系统可以是前述智能视频分析装置实施例或者前述智能视频分析设备实施例的应用环境，也可以是应用环境的一部分。

图4示出了本实用新型实施例提供的视频监控系统的结构示意图。该视频监控系统的网络摄像机以预定帧率录像，将监控现场场景画面以视频帧序列的形式予以记录，并通过网络将编码后的视频帧数据传输给视频帧数据存储设备留存；视频帧数据存储设备将视频数据传输给智能视频分析设备的智能视频分析装置，智能视频分析装置对视频数据进行分析处理后，输出分析结果并传输给视频帧数据存储设备。

现参照图4所示，该视频监控系统包括网络摄像机300，及与网络摄像机网络连接的前述实施例中的任意一种智能视频分析设备。

当然，本实用新型第三实施例提供的视频监控系统，不限于上述组件，其还包括根据监控需要增加的现有视频监控系统的组件。

综上相对于现有智能视频分析技术方案，本实用新型的智能视频分析装置、设备及视频监控系统，以极低实现成本、极易实现方式获得智能视频分析能力，提升视频帧数据的事后查看能力，为监控现场管理提供助力。

Claims (10)

1.智能视频分析装置，其特征在于，包括：

外部设备接口，用于通过外部总线连接视频帧数据存储设备；

视频解码器，所述视频解码器通过所述外部总线连接外部设备接口，对所述视频帧数据存储设备通过所述外部设备接口传来的视频流数据解码；

图像处理器，所述图像处理器通过内部总线连接视频解码器，对解码后的视频流数据进行图像分析，输出图像分析结果；

视频编码器，所述视频编码器通过内部总线连接图像处理器，通过外部总线连接外部设备接口；所述视频编码器对图像处理器输出的图像分析结果通过外部设备接口传输给视频帧数据存储设备；

所述外部总线的传输带宽大于24Mbps，所述内部总线的传输带宽大于1500Mbps。

2.根据权利要求1所述的智能视频分析装置，其特征在于，所述内部总线为USB 3.0总线、USB 3.1总线、PCI-E总线中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的智能视频分析装置，其特征在于，所述外部设备接口为USB2.0接口、USB 3.0接口、Type-C接口、IEEE 1394接口中的一种。

4.根据权利要求1或2所述的智能视频分析装置，其特征在于，所述外部总线为USB2.0总线、USB 3.0总线、USB 3.1总线、IEEE 1394总线中的一种。

5.根据权利要求1或2所述的智能视频分析装置，其特征在于，所述智能视频分析装置为棒状结构。

6.根据权利要求1或2所述的智能视频分析装置，其特征在于，所述视频解码器为能进行H264和H265解码的硬件解码器，所述视频编码器为能进行H264和H265编码的硬件编码器。

7.根据权利要求1或2所述的智能视频分析装置，其特征在于，所述视频编码器、视频解码器为集成在同一视频编解码芯片中的视频编码器、视频解码器。

8.智能视频分析设备，其特征在于，包括视频帧数据存储设备，及通过外部设备接口与视频帧数据存储设备相连的权利要求1至7中任意一项所述的智能视频分析装置。

9.根据权利要求8所述的智能视频分析设备，其特征在于，所述视频帧数据存储设备为网络硬盘录像机。

10.视频监控系统，其特征在于，包括权利要求8或9所述的智能视频分析设备。