WO2006114353A1 - Verfahren und system zum verarbeiten von daten - Google Patents

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WO2006114353A1
WO2006114353A1 PCT/EP2006/060778 EP2006060778W WO2006114353A1 WO 2006114353 A1 WO2006114353 A1 WO 2006114353A1 EP 2006060778 W EP2006060778 W EP 2006060778W WO 2006114353 A1 WO2006114353 A1 WO 2006114353A1
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PCT/EP2006/060778
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Wolfgang Niem
Ulrich-Lorenz Benzler
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
    • G08B13/194—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems
    • G08B13/196—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using image scanning and comparing systems using television cameras
    • G08B13/19665—Details related to the storage of video surveillance data
    • G08B13/19671—Addition of non-video data, i.e. metadata, to video stream
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
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    • G08B13/19665—Details related to the storage of video surveillance data
    • G08B13/19667—Details realated to data compression, encryption or encoding, e.g. resolution modes for reducing data volume to lower transmission bandwidth or memory requirements

Definitions

  • the present invention relates to a method for processing data, a data processing system, a computer program and a computer program product.
  • DVRs digital video recorders
  • NVRs network video recorders
  • the video data are encoded using various methods, eg MPEG-2, MPEG-4, whereby typically the same video data are stored in different quality and / or resolution levels, temporally and spatially.
  • MPEG-2 e.g. MPEG-2
  • MPEG-4 e.g. MPEG-4
  • the further temporal treatment of the stored video data is generally the video with the highest quality first, then after a certain period of the video with medium quality and finally the video with deleted the lowest quality. This is called erosion storage or erosion storage method.
  • the invention proposes a method having the features of patent claim 1, a system having the features of patent claim 12, a computer program and a computer program product having the features of patent claims 14 and 15, respectively.
  • Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.
  • raw data for example in a microphone, a video camera, etc.
  • the raw data is processed, in particular digitized, compressed and / or encoded.
  • known methods such as e.g. MPEG, MP3, JPEG, etc. are used.
  • the raw data or the processed data are also analyzed, in particular a content analysis is performed. This step is also called feature extraction.
  • a content analysis is performed.
  • This step is also called feature extraction.
  • video data for example, a color, brightness, movement, face or person recognition can be used. It creates features such as "color”, “brightness”, “person”, “face”, “direction of movement” and so on.
  • Feature extraction is preferably performed automatically, for example by pattern recognition techniques.
  • the analysis results or characteristics are evaluated, in particular, an event recognition is performed in order to create a semantic description of the content, so-called.
  • Metadata in particular the individual features are considered.
  • the description includes, for example, the combination of certain values, such as brightness or color values, vectors or coordinates of a movement.
  • the processed raw data is indexed by means of the semantic description, for which purpose so-called "smart indexing" methods, such as MPEG-7, are preferably used.
  • the video data is combined with the metadata, in particular to provide search and evaluation capability.
  • the indexed data is processed. For example, they are handed over to a digital video recorder (DVR) or a network video recorder (NVR).
  • DVR digital video recorder
  • NVR network video recorder
  • conventional computers, embedded systems, integrated circuits or other computing units are suitable for carrying out all of the mentioned method steps.
  • the inventive method advantageously makes it possible to provide data together with an associated content description for further processing, as a result of which targeted content-dependent further processing steps become possible.
  • a scalable coding in particular according to an MPEG-2, MPEG-4 or MPEG-21 standard, is performed when processing the raw data.
  • data contents after encoding can be easily removed, e.g. to reduce the amount of data without having to recode.
  • video data from a once scalable coded video data stream - with quality loss - data are deleted, the video data stream continues to be decodable, so viewable for the user remains. It makes sense to use the following types alone or in combination.
  • SNR scalability is achieved by encoding each image in multiple layers. Decoding only the lowest layer results in poor image quality.
  • a reduction in the amount of indexed data is performed when processing the indexed data. This advantageously reduces the necessary storage space.
  • scalable encoded video data for example, scalable encoded video data, the local or temporal resolution, color or audio information, especially partially reduced.
  • a storage of the indexed data is performed in a storage device.
  • a storage device it is possible to obtain the recorded and processed raw data permanently or for a predetermined period of time.
  • Processing the indexed data is performed an evaluation of the indexed data.
  • the indexing of the data has resulted in a description of the content which can be used to advantage for a rating.
  • the assessment should be based on the purpose for which the data was collected. For example, video scenes with high motion content could be rated higher than
  • a storage of the indexed data in a memory device is carried out as a function of the evaluation, wherein the memory device has memory areas with different reliability, in particular RAID
  • Arrays where higher-rated data is stored in memory areas with higher reliability.
  • various levels of resilience are well known.
  • the numerical value of a level is not directly related to the quality or functionality of the corresponding RAID Systems can be closed.
  • the significance of the respective levels is known to the person skilled in the art.
  • a so-called “event list” (event list) is created with the aid of defined storage rules. For example, it offers, highly rated Store data on a RAID-I system and low-rated data on a RAID-O system.
  • the memory device is designed as a RAID array and the memory areas are formed with different reliability within this RAID array.
  • memory areas with different reliability or different redundancy levels can be provided within a RAID array.
  • the different levels of redundancy are achieved in particular by suitable data processing, such as e.g. Reed-Solomon codes.
  • New or recoding is required. This can be done by a targeted sorting. For example, high-scoring scenes or scene scans may be stored in memory areas with high reliability, while scenes or snapshots of the same low-scoring video streams are stored in lower-reliability memory areas.
  • RAID systems and / or RAID arrays also offers the advantage that commercially available and therefore inexpensive hard disks can be used.
  • Amount of indexed data is performed depending on the evaluation, in particular, the amount of higher rated data is reduced less. For example, this is called “erosion” in video data.
  • a so-called “temporal event list” is created with the aid of fixed temporal erosion rules. It should be noted that this
  • Temporal event list may differ from the “event list” discussed above in the memory strategy, but need not differentiate. This "temporal event list” reduces the amount of data and the quality of the indexed video data. Especially in combination with a scalable coding again advantageous effects in terms of memory requirements and long-term storage can be achieved. In the case of a scalable coding, in particular the contents can be distributed in a quality-related manner without the need for time-consuming recoding or recoding. This can be done by targeted deletion of data pieces no longer required. For example, scenes or
  • Scene scans with high rating in better quality i. higher spatial, temporal, color, etc. resolution than scenes or scene slices of the same low-scoring video streams.
  • the stored data are processed at least once more according to one of claims 3 to 8.
  • video surveillance it makes sense, for example, to re-evaluate the stored data at regular intervals and to reduce it accordingly and to store it in areas with different reliability.
  • the required storage space can advantageously be further reduced, with important information, or those that have been rated higher, being available in better quality and for a longer period of time than less important ones.
  • the method according to the invention can be used particularly advantageously if the raw data are video and / or audio data. It should be understood that, in addition, processing of data containing other information is also useful, e.g. Texts, pictures, etc.
  • An inventive data processing system has a recording device for recording raw data, for example a video camera, and at least one processing device for processing, in particular digitizing, compressing and / or encoding, the raw data, for evaluating the analysis results, in particular for performing an event recognition in order to create a semantic description of the content, and for processing the indexed data.
  • the individual processing steps can also be carried out by different processing devices, for which purpose the said DVR and NVR, for example, a conventional computer, an embedded system, an integrated circuit or some other computing unit are suitable.
  • the data processing system has an indexing device for indexing the processed data by means of the semantic description.
  • the receiving device for example, with a processing device for digitizing,
  • Compressing and / or encoding may be combined as a digital video camera or the like, or that all said units may be implemented together or in other combinations in a DVR or NVR without departing from the scope of this invention.
  • At least one processing device has evaluation means, storage means, reducing means and / or storage means, e.g. RAID, NAS systems, on.
  • a computer program according to the invention contains program code means for carrying out the method according to the invention when the computer program is stored on a computer
  • Computer or a corresponding computer unit in particular a data processing device according to the invention or a data processing system according to the invention is executed.
  • a computer program product contains program code means which are stored on a computer-readable data carrier in order to carry out a method according to the invention, when the computer program product is transferred to a computer or to a corresponding computer unit, in particular a data processing apparatus or a computer unit according to the invention Data processing system, is executed.
  • Suitable data carriers are in particular floppy disks, hard disks, flash memories, EEPROMs, CD-ROMs, etc. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).
  • Figure 1 shows a schematic representation of a preferred embodiment of a system according to the invention.
  • FIG. 2 shows a flow chart of a preferred embodiment of the method according to the invention.
  • 100 is designed as a video surveillance system and has a recording device
  • the raw data is transmitted from the video camera 101 to a processor 102 and an analyzer 103.
  • the processing device 102 is designed to encode the raw data.
  • the processing device 102 encodes the raw data scalably, in particular according to the MPEG-4 standard, thereby providing data contents can be easily changed or removed after encoding, for example, to reduce the amount of data without having to recode.
  • the analyzer 103 performs a content analysis.
  • individual features of the video data are extracted, whereby in particular color, brightness,
  • Feature extraction uses automatic pattern recognition techniques. It is understood that other methods may be used as well.
  • the features extracted by the analyzer 103 are sent to a
  • Processing device 104 pass.
  • the processing device 104 performs an event recognition in order to create a semantic description of the content of the video data, so-called metadata.
  • the description is made by evaluating the individual features as handed over by the analyzer 103.
  • the processing device 104 prepares a description of the projects and their
  • the metadata created by the processing device 104 is made available together with the video data encoded by the processing device 102 to an indexing device 105.
  • the indexing means 105 indexes the coded video data by the semantic description, for which a "smart indexing" method, such as e.g. MPEG-7, is used. By indexing the video data using the metadata, a search and evaluation capability is provided.
  • the indexed data is passed to a processing device 106.
  • the processing device 106 is formed in the illustrated embodiment as a digital video recorder (DVR).
  • DVR digital video recorder
  • the DVR 106 has a memory device 110 that provides memory areas with different reliability 110 ', 110 ", 110'” and so on.
  • Memory device 110 is in the form of a RAID array having memory areas 110 ', 110 ", 110'", etc. with different redundancy levels.
  • the memory area 110 'of the RAID array 110 has the highest, the memory area 110 "a medium and the memory area 110'" a low reliability or redundancy.
  • the steps Redundancy is achieved in this example by using a Reed-Solomon code.
  • the DVR 106 is provided with evaluation means 107, storage means 108 and reduction means 109 which access the evaluation means 107. It should be understood that a DVR or NVR may also be configured as a device or system within the meaning of this invention, which may be equipped with other or all units (101 to 110).
  • the storage means 108 together with the evaluation means 107 create a so-called.
  • Event list by means of predetermined storage rules.
  • the scenes and / or scene excerpts of the video data are listed in order of their rating.
  • the storage means 108 stores the scenes and / or scene sections of the video data corresponding to their evaluation in the storage areas 110 ', 110 ", 110'", etc. of the RAID array 110. So will the
  • Scenes and scene scans with highest rating are stored in memory area 110 'with maximum reliability, etc.
  • the reduction means 109 reduces the amount of video data depending on a score created by the evaluation means 107.
  • Reducing agent 109 a so-called “temporal event list” (temporal event list) by means of fixed temporal erosion rules.
  • the temporal event list reduces the data volume of the video data.
  • the performed scalable coding allows the video data from the reduction means 109 to be reduced without the need for expensive recoding or recoding. Based on the temporal
  • Event list can be deleted at predetermined time intervals deliberately no longer required data portions of the video data.
  • high quality scores or scene scans are obtained in better quality (high spatial, temporal, color, etc. resolutions) than scenes or scene scans of the same lower scoring video data, i. the lower scoring scenes or scenes are reduced more.
  • the evaluation means 107 of the DVR 106 evaluate the indexed data based on their content description. The rating depends on the purpose for which the Data were taken. If it is video data from a surveillance device, video scenes with high motion content are rated higher than scenes with low motion content. Similarly, scenes with detected faces or people are rated higher than scenes in which there are no people.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a method according to the invention.
  • the raw data is recorded.
  • a video camera can be used for this purpose.
  • the captured data is processed, i. digitized, compressed and / or encoded using scalable encoding. This step could also be done completely or partially in the video camera.
  • step 203 a content analysis of the video data is performed.
  • the individual features are extracted.
  • step 204 event recognition is performed based on the extracted features, whereby a semantic description of the content is made.
  • step 205 the coded data is merged with the semantic description or metadata and indexed in this way.
  • step 206 an evaluation of the indexed data is performed. The evaluation is carried out in the manner already explained in detail.
  • step 207 the indexed data is reduced based on the score and finally stored in step 208 based on the same or a further score.
  • the method steps 206 to 208 are executed again after a predetermined period of time, wherein in a video surveillance the stored data are regularly re-evaluated and correspondingly reduced and stored, i. on areas with different

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Verarbeiten von Daten vorgestellt, mit Aufnehmen (201) von Rohdaten, Verarbeiten (202), insbesondere Digitalisieren, Komprimieren und/oder Kodieren, der Rohdaten, Analysieren (203), insbesondere Durchführen einer Inhaltsanalyse, der Roh- oder der verarbeiteten Daten, Auswerten (204), insbesondere Durchführen einer Ereignis-Erkennung, der Analyseergebnisse um eine semantische Beschreibung des Inhalts zu erstellen, Indizieren (205) der verarbeiteten Daten mittels der semantischen Beschreibung, Verarbeiten (206, 207, 208) der indizierten Daten sowie ein Datenverarbeitungssystem (100) mit einer Aufnahmeeinrichtung (101) zum Aufnehmen (201) von Rohdaten, wenigstens einer Verarbeitungseinrichtung (102, 104, 106) zum Verarbeiten (202), insbesondere Digitalisieren, Komprimieren und/oder Kodieren, der Rohdaten; zum Auswerten (294) der Analyseergebnisse, insbesondere zum Durchführen einer Ereignis-Erkennung, um eine semantische Beschreibung des Inhalts zu erstellen; und zum Verarbeiten (206, 207, 208) der indizierten Daten; einer Analyseeinrichtung (103) zum Analysieren (203), insbesondere Durchführen einer Inhaltsanalyse, der Roh- oder der verarbeiteten Daten und einer Indizierungseinrichtung (105) zum Indizieren (205) der verarbeiteten Daten mittels der semantischen Beschreibung. Mit diesem Verfahren und diesem System wird eine verbesserte Datenverarbeitung, insbesondere von Audio- und/oder Videodaten bereitgestellt.

Description

Verfahren und System zum Verarbeiten von Daten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten von Daten, ein Datenverarbeitungssystem, ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt.
Stand der Technik
Nachfolgend wird im wesentlichen auf Videoarchivierung Bezug genommen, ohne dass die Erfindung auf diese Anwendung beschränkt ist.
Videoüberwachungssysteme im Stand der Technik weisen angeschlossene Archivierungseinrichtungen auf, wie z.B. digitale Videorekorder (DVR) oder Netzwerkvideorekorder (NVR), die eine verteilte Speicherung im Netzwerk bereitstellen. Bei der Überwachung entstehen große Datenmengen, die abgespeichert bzw. archiviert werden müssen. Es existieren daher Strategien zum Reduzieren und Löschen von
Videodaten nach festgelegten Zeiträumen sowie zur Optimierung des benötigten physikalischen Speicherplatzes.
In Überwachungssystemen werden bspw. die Videodaten mit verschiedenen Verfahren, z.B. MPEG-2, MPEG-4, kodiert, wobei typischerweise dieselben Videodaten in unterschiedlichen Qualitäts- und/oder Auflösungsstufen, zeitlich und räumlich, abgespeichert werden. Bei der weiteren zeitlichen Behandlung der abgespeicherten Videodaten wird im allgemeinen das Video mit der höchsten Qualität zuerst, dann nach einem bestimmten Zeitraum das Video mit mittlerer Qualität und zuletzt das Video mit der geringsten Qualität gelöscht. Dies wird als Erosionsspeicher bzw. Erosionsspeicherverfahren bezeichnet.
Es besteht ein erhöhter Kodier- und Speicheraufwand durch die Kodierung der Videodaten in mehreren verschiedenen Videodatenströmen mit unterschiedlicher
Qualität. Daneben werden bei den Erosionsspeicherverfahren die Videodaten rein zeitgesteuert und damit vollkommen willkürlich reduziert und gelöscht.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung schlägt ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12, ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 bzw. 15 vor. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verarbeiten von Daten werden Rohdaten, beispielsweise in einem Mikrofon, einer Videokamera usw., aufgenommen; die Rohdaten verarbeitet, insbesondere digitalisiert, komprimiert und/oder kodiert. Es können insbesondere bekannte Verfahren wie z.B. MPEG, MP3, JPEG, usw. verwendet werden.
Die Rohdaten oder die verarbeiteten Daten werden ebenfalls analysiert, insbesondere wird eine Inhaltsanalyse durchgeführt. Dieser Schritt wird auch als Merkmalsextraktion bezeichnet. Bei Videodaten bietet sich beispielsweise eine Färb-, Helligkeits-, Bewegungs-, Gesichts- oder Personenerkennung an. Dabei werden Merkmale "Farbe", "Helligkeit", "Person", "Gesicht", "Bewegungsrichtung" usw. erstellt. Die
Merkmalsextraktion wird vorzugsweise automatisch, beispielsweise durch Verfahren der Mustererkennung, ausgeführt. Anschließend werden die Analyseergebnisse bzw. Merkmale ausgewertet, insbesondere wird eine Ereignis-Erkennung durchgeführt, um eine semantische Beschreibung des Inhalts, sog. Metadaten, zu erstellen, wobei insbesondere die einzelnen Merkmale betrachtet werden. Die Beschreibung enthält beispielsweise die Kombination bestimmter Werte, wie z.B. Helligkeits- oder Farbwerte, Vektoren oder Koordinaten einer Bewegung. Damit werden beispielsweise bei Videodaten Objekte und deren Bewegungen, Ereignisse oder die Handlungen von Personen beschrieben. Im weiteren Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die verarbeiteten Rohdaten mittels der semantischen Beschreibung indiziert, wozu vorzugsweise sogenannte "Smart Indexing"-Verfahren, wie z.B. MPEG-7, verwendet werden. Dabei werden die Videodaten mit den Metadaten kombiniert, insbesondere um eine Such- und Bewertbarkeit bereitzustellen. Schließlich werden die indizierten Daten verarbeitet. Sie werden dazu beispielsweise einem digitalen Videorekorder (DVR) oder einem Netzwerk- Videorekorder (NVR) übergeben. Zur Ausführung aller genannten Verfahrensschritte eignen sich weiterhin insbesondere herkömmliche Computer, Embedded Systems, integrierte Schaltungen oder sonstige Recheneinheiten. Das erfϊndungsgemäße Verfahren ermöglicht vorteilhaft, Daten zusammen mit einer zugehörigen Inhaltsbeschreibung einer weiteren Verarbeitung zur Verfügung zu stellen, wodurch gezielte inhaltsabhängige weitere Verarbeitungsschritte möglich werden.
Es ist besonderes vorteilhaft, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren beim Verarbeiten der Rohdaten eine skalierbare Kodierung, insbesondere nach einem MPEG-2, MPEG-4 oder MPEG-21 Standard, durchgeführt wird. Bei einer skalierbaren Kodierung können Dateninhalte nach der Kodierung auf einfache Weise entfernt werden, um z.B. die Datenmenge zu verringern, ohne eine Neukodierung durchführen zu müssen. So können z.B. bei Videodaten aus einem einmal skalierbar kodierten Videodatenstrom - unter Qualitätsverlust - Daten gelöscht werden, wobei der Videodatenstrom weiterhin dekodierbar, also für den Anwender betrachtbar, bleibt. Es bietet sich an, folgende Arten in Alleinstellung oder Kombination zu verwenden. Eine "SNR scalability" wird durch die Kodierung jedes Bildes in mehreren Schichten ("layers") erreicht. Wird nur die unterste Schicht dekodiert, ergibt sich eine schlechte Bildqualität. Durch zusätzliche Dekodierung der darüberliegenden Schichten wird die Qualität schrittweise erhöht. Bei einer "Temporal scalability" werden wenige Bilder pro Zeiteinheit in der untersten Schicht und zusätzliche Bilder pro Zeiteinheit in den höheren Schichten einkodiert. Bei einer "Spatial scalability" wird ein Bild mit verschiedenen Pixel- Auflösungen kodiert. Die "Data partinioning" ermöglicht eine Skalierbarkeit bezüglich der Fehlerresistenz. Die wichtigsten Bestandteile des Datenstromes werden in der untersten Schicht übertragen, weniger wichtige Teile in den höheren Schichten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Verarbeiten der indizierten Daten eine Reduzierung der Menge der indizierten Daten durchgeführt. Damit wird vorteilhafterweise der notwendige Speicherplatz reduziert. - A -
Dazu können beispielsweise bei skalierbar kodierten Videodaten die örtliche oder zeitliche Auflösung, Färb- oder Audioinformationen, insbesondere partiell, reduziert werden.
Es ist besonders zweckmäßig, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beim
Verarbeiten der indizierten Daten ein Abspeichern der indizierten Daten in einer Speichereinrichtung durchgeführt wird. Somit ist es möglich, die aufgenommenen und verarbeiteten Rohdaten dauerhaft oder eine vorbestimmte Zeitdauer lang zu erhalten.
Besonders bevorzugt ist es, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beim
Verarbeiten der indizierten Daten eine Bewertung der indizierten Daten durchgeführt wird. Durch die Indizierung der Daten ist eine Inhaltsbeschreibung entstanden, die vorteilhaft für eine Bewertung verwendet werden kann. Die Bewertung sollte abhängig von dem Zweck, zu dem die Daten aufgenommen wurden, sein. So könnten beispielsweise Videoszenen mit hohem Bewegungsinhalt höher bewertet werden als
Szenen mit niedrigem Bewegungsinhalt. Sind beispielsweise Gesichter oder Personen detektiert worden, werden diesen Videodaten höher bewertet als Szenen, in denen keine Personen vorhanden sind. Handelt es beispielsweise um Videoüberwachung, wobei unterschiedliche Ereignisse detektiert und indiziert wurden, kann eine Bewertung auf Grundlage dieser Ereignisse durchgeführt werden.
Es erweist sich darüber hinaus als zweckmäßig, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Abspeichern der indizierten Daten in einer Speichereinrichtung in Abhängigkeit von der Bewertung durchgeführt wird, wobei die Speichereinrichtung Speicherbereiche mit unterschiedlicher Ausfallsicherheit aufweist, insbesondere RAID-
Arrays, wobei höher bewertete Daten in Speicherbereichen mit höherer Ausfallsicherheit abgespeichert werden. Bei RAID-Arrays sind verschiedene Stufen der Ausfallsicherheit allgemein bekannt. Hier sind beispielhaft die Levels 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 50 zu nennen, wobei beachtet werden muss, dass vom Zahlenwert eines Levels nicht direkt auf die Qualität oder auf die Funktionalität des entsprechenden RAID-Systems geschlossen werden kann. Die Bedeutung der jeweiligen Levels ist dem Fachmann bekannt. Vorteilhafterweise wird bei der Bewertung eine sog. "event list" (Ereignisliste) mit Hilfe von festgelegten Speicherregeln erstellt. Es bietet sich beispielsweise an, hoch bewertete Daten auf einem RAID-I System und niedrig bewertete Daten auf einem RAID-O System abzuspeichern.
Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, in der die Speichereinrichtung als RAID-Array ausgebildet ist und die Speicherbereiche mit unterschiedlicher Ausfallsicherheit innerhalb dieses RAID-Arrays ausgebildet sind. Dabei können vorteilhaft Speicherbereiche mit unterschiedlicher Ausfallsicherheit oder unterschiedlichen Redundanz-Leveln innerhalb eines RAID-Arrays bereitgestellt werden. Die unterschiedlichen Redundanz-Level werden insbesondere durch geeignete Datenverarbeitung erreicht, wie z.B. Reed-Solomon-Codes.
Insbesondere in Kombination mit einer skalierbaren Kodierung können bei beiden vorher genannten Ausgestaltungen somit vorteilhafte Effekte in Bezug auf den Speicherbedarf und die Ausfallsicherheit erreicht werden. Bei einer skalierbaren Kodierung können insbesondere die Inhalte qualitätsbezogen aufgeteilt werden, ohne dass eine aufwendige
Neu- oder Umkodierung erforderlich ist. Dies ist durch eine gezielte Sortierung zu bewerkstelligen. Beispielsweise können Szenen oder Szenenausschnitte mit hoher Bewertung in Speicherbereichen mit hoher Ausfallsicherheit abgespeichert werden, während Szenen oder Szenenausschnitte derselben Videodatenströme mit niedriger Bewertung in Speicherbereichen mit niedrigerer Ausfallsicherheit abgespeichert werden.
Die Verwendung von RAID-Systemen und/oder RAID-Arrays bietet darüber hinaus den Vorteil, dass handelsübliche und daher preisgünstige Festplatten verwendet werden können.
Vorteilhafterweise wird bei dem erfϊndungsgemäßen Verfahren eine Reduzierung der
Menge der indizierten Daten in Abhängigkeit von der Bewertung durchgeführt, wobei insbesondere die Menge höher bewerteter Daten weniger stark reduziert wird. Dies wird beispielsweise bei Videodaten als "Erosion" bezeichnet. Vorteilhafterweise wird bei der Bewertung eine sog. "temporal event list" (zeitliche Ereignisliste) mit Hilfe von festgelegten zeitlichen Erosionsregeln erstellt. Es sei angemerkt, dass sich diese
"temporal event list" von der oben im Rahmen der Speicherstrategie behandelten "event list" unterscheiden kann, aber nicht unterscheiden muss. Mittels dieser "temporal event list" werden die Datenmengen und einhergehend die Qualität der indizierten Videodaten reduziert. Insbesondere in Kombination mit einer skalierbaren Kodierung können wiederum vorteilhafte Effekte in Bezug auf den Speicherbedarf und die Langzeitaufbewahrung erreicht werden. Bei einer skalierbaren Kodierung können insbesondere die Inhalte qualitätsbezogen aufgeteilt werden, ohne dass eine aufwendige Neu- oder Umkodierung erforderlich ist. Dies ist durch gezielte Löschung von nicht mehr benötigten Datenanteilen zu bewerkstelligen. Beispielsweise können Szenen oder
Szenenausschnitte mit hoher Bewertung in besserer Qualität, d.h. höherer räumlicher, zeitlicher, farblicher, usw. Auflösung erhalten werden als Szenen oder Szenenausschnitte derselben Videodatenströme mit niedriger Bewertung.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die abgespeicherten Daten wenigstens ein weiteres mal gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8 verarbeitet. Bei einer Videoüberwachung bietet es sich beispielsweise an, die abgespeicherten Daten in regelmäßigen Abständen erneut zu bewerten und entsprechend zu reduzieren und auf Bereiche mit unterschiedlicher Ausfallsicherheit verteilt abzuspeichern. Damit kann der benötigte Speicherplatz vorteilhaft weiter reduziert werden, wobei wichtige Informationen, bzw. solche, die höher bewertet wurden, in besserer Qualität und über einen längeren Zeitraum zur Verfügung stehen als weniger wichtige.
Es ist zweckmäßig, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beim Auswerten der
Analyseergebnisse, insbesondere beim Durchführen einer Ereignis-Erkennung, Parameter aus der Gruppe Audio-, Infrarot-, Radarsignale verwendet werden. Es bietet sich an, Daten von Bewegungsmeldern, Infrarot- bzw. Wärmesensoren, Ultraschallsensoren usw. zu verwenden, die ebenfalls Indizien für Bewegung, Personen usw. zur Verfügung stellen. Dadurch kann eine Ereigniserkennung vorteilhaft verbessert werden.
Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden, wenn es sich bei den Rohdaten um Video- und/oder Audiodaten handelt. Es versteht sich, dass daneben auch eine Verarbeitung von anderen Information enthaltenden Daten sinnvoll ist, wie z.B. Texte, Bilder, usw.
Ein erfϊndungsgemäßes Datenverarbeitungssystem weist eine Aufhahmeeinrichtung zum Aufnehmen von Rohdaten, beispielsweise eine Videokamera, und wenigstens eine Verarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten, insbesondere Digitalisieren, Komprimieren und/oder Kodieren, der Rohdaten, zum Auswerten der Analyseergebnisse, insbesondere zum Durchfuhren einer Ereignis-Erkennung, um eine semantische Beschreibung des Inhalts zu erstellen, und zum Verarbeiten der indizierten Daten auf. Es versteht sich, dass die einzelnen Verarbeitungsschritte auch von unterschiedlichen Verarbeitungseinrichtungen durchgeführt werden können, wozu sich beispielsweise die genannten DVR und NVR, ein herkömmlicher Computer, ein Embedded System, eine integrierte Schaltung oder ein sonstige Recheneinheit eignen, auf. Weiterhin weist das Datenverarbeitungssystem eine Indizierungseinrichtung zum Indizieren der verarbeiteten Daten mittels der semantischen Beschreibung auf. Ebenso versteht es sich, dass die Aufnahmeeinrichtung bspw. mit einer Verarbeitungseinrichtung zum Digitalisieren,
Komprimieren und/oder Kodieren kombiniert als digitale Videokamera oder der gleichen ausgeführt sein kann oder dass alle genannten Einheiten zusammen oder in anderen Kombinationen in einem DVR oder NVR ausgeführt sein können, ohne den Rahme dieser Erfindung zu verlassen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems weist wenigstens eine Verarbeitungseinrichtung Bewertungsmittel, Speichermittel, Reduzierungsmittel und/oder eine Speichereinrichtung, wie z.B. RAID-, NAS-Systeme, auf.
Für die weitere Erläuterung der Funktionsweise und der Vorteile der erfindungsgemäßen
Vorrichtung und des Systems sei explizit auf die Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm enthält Programmcodemittel, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem
Computer oder einer entsprechenden Rechnereinheit, insbesondere einer erfindungsgemäßen Datenverarbeitungsvorrichtung oder einem erfindungsgemäßen Datenverarbeitungssystem, ausgeführt wird.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt beinhaltet Programmcodemittel, die auf einen computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einen Computer oder auf einer entsprechenden Rechnereinheit, insbesondere einer erfindungsgemäßen Datenverarbeitungsvorrichtung oder einem erfindungsgemäßen Datenverarbeitungssystem, ausgeführt wird. Geeignete Datenträger sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Figurenbeschreibung
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems; und
Figur 2 ein Flussdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Figur 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Datenverarbeitungssystems insgesamt mit 100 bezeichnet. Das Datenverarbeitungssystem
100 ist als Videoüberwachungssystem ausgebildet und weist eine Aufnahmeeinrichtung
101 zum Aufnehmen von Rohdaten auf, die im Falle von Videodaten vorzugsweise als Videokamera ausgebildet ist. Die Rohdaten werden von der Videokamera 101 an eine Verarbeitungseinrichtung 102 und eine Analyseeinrichtung 103 übertragen.
Die Verarbeitungseinrichtung 102 ist zum Kodieren der Rohdaten ausgebildet. In der abgebildeten bevorzugten Ausführungsform kodiert die Verarbeitungseinrichtung 102 die Rohdaten skalierbar, insbesondere nach dem MPEG-4 Standard, wodurch Dateninhalte nach der Kodierung auf einfache Weise verändert oder entfernt werden können, um z.B. die Datenmenge zu verringern, ohne eine Neukodierung durchführen zu müssen.
Die Analyseeinrichtung 103 führt eine Inhaltsanalyse durch. Dabei werden einzelne Merkmale der Videodaten extrahiert, wobei insbesondere Färb-, Helligkeits-,
Bewegungs-, Gesichts- oder Personenmerkmale verwendet werden. Für die Merkmalsextraktion werden automatische Verfahren der Mustererkennung verwendet. Es versteht sich, dass ebenso andere Verfahren verwendet werden können.
Die von der Analyseeinrichtung 103 extrahierten Merkmale werden an eine
Verarbeitungseinrichtung 104 übergeben. Die Verarbeitungseinrichtung 104 führt eine Ereigniserkennung durch, um eine semantische Beschreibung des Inhalts der Videodaten, sog. Metadaten, zu erstellen. Die Beschreibung wird durch Auswerten der einzelnen Merkmale, wie sie von der Analyseeinrichtung 103 übergeben wurden, erstellt. Die Verarbeitungseinrichtung 104 erstellt eine Beschreibung der Projekte und deren
Bewegungen, der Ereignisse und der Handlungen von Personen.
Die von der Verarbeitungseinrichtung 104 erstellten Metadaten werden zusammen mit den von der Verarbeitungseinrichtung 102 kodierten Videodaten einer Indizierungs- einrichtung 105 zur Verfügung gestellt. Die Indizierungseinrichtung 105 indiziert die kodierten Videodaten mittels der semantischen Beschreibung, wozu ein "smart indexing"- Verfahren, wie z.B. MPEG-7, verwendet wird. Durch die Indizierung der Videodaten mittels der Metadaten wird eine Such- und Bewertbarkeit bereitgestellt.
Schließlich werden die indizierten Daten einer Verarbeitungseinrichtung 106 übergeben.
Die Verarbeitungseinrichtung 106 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als digitaler Videorekorder (DVR) ausgebildet.
Der DVR 106 weist eine Speichereinrichtung 110 auf, die Speicherbereiche mit unterschiedlicher Ausfallsicherheit 110', 110", 110'" usw. bereitstellt. Die
Speichereinrichtung 110 ist als RAID-Array ausgebildet, das die Speicherbereiche 110', 110", 110'", usw. mit unterschiedlichen Redundanz-Leveln aufweist. Der Speicherbereich 110' des RAID-Arrays 110 weist die höchste, der Speicherbereich 110" eine mittlere und der Speicherbereich 110'" eine niedrige Ausfallsicherheit bzw. Redundanz auf. Die Stufen der Redundanz werden in diesem Beispiel durch Verwendung eines Reed-Solomon- Codes erreicht.
Weiterhin ist der DVR 106 mit Bewertungsmitteln 107, Speichermitteln 108 und Reduzierungsmitteln 109 ausgestattet, die auf die Bewertungsmittel 107 zugreifen. Es versteht es sich, dass ein DVR oder NVR ebenso im Sinne dieser Erfindung als Vorrichtung oder System ausgebildet sein kann, die bzw. das mit anderen oder allen Einheiten (101 bis 110) ausgestattet sein kann.
Die Speichermittel 108 erstellen zusammen mit den Bewertungsmitteln 107 eine sog.
"event list" (Ereignisliste) mittels vorbestimmter Speicherregeln. In der Ereignisliste werden die Szenen und/oder Szenenausschnitte der Videodaten in Reihenfolge ihrer Bewertung aufgeführt. Die Speichermittel 108 speichern die Szenen und/oder Szenenausschnitte der Videodaten korrespondierend mit ihrer Bewertung in den Speicherbereichen 110', 110", 110'", usw. des RAID-Arrays 110 ab. So werden die
Szenen und Szenenausschnitte mit höchster Bewertung in dem Speicherbereich 110' mit höchster Ausfallsicherheit abgespeichert, usw.
Die Reduzierungsmittel 109 reduzieren die Menge der Videodaten in Abhängigkeit von einer Bewertung, die von den Bewertungsmitteln 107 erstellt wurde. Dabei erstellen die
Reduzierungsmittel 109 eine sog. "temporal event list" (zeitliche Ereignisliste) mittels festgelegter zeitlicher Erosionsregeln. Anhand der zeitlichen Ereignisliste wird die Datenmenge der Videodaten reduziert. Durch die durchgeführte skalierbare Kodierung können die Videodaten von den Reduzierungsmitteln 109 reduziert werden, ohne dass eine aufwendige Neu- oder Umkodierung erforderlich wäre. Anhand der zeitlichen
Ereignisliste können so in vorbestimmten zeitlichen Abständen gezielt nicht mehr benötigte Datenanteile der Videodaten gelöscht werden. Dabei werden Szenen oder Szenenausschnitte mit hoher Bewertung in besserer Qualität (hohe räumliche, zeitliche, farbige, usw. Auflösungen) erhalten, als Szenen oder Szenenausschnitte derselben Videodaten mit niedrigerer Bewertung, d.h. die Szenen oder Szenenausschnitte mit niedrigerer Bewertung werden stärker reduziert.
Die Bewertungsmittel 107 des DVR 106 bewerten die indizierten Daten anhand ihrer Inhaltsbeschreibung. Dabei wird die Bewertung abhängig von dem Zweck, zu dem die Daten aufgenommen wurden, durchgeführt. Handelt es sich um Videodaten einer Überwachungseinrichtung, werden Videoszenen mit hohem Bewegungsinhalt höher bewertet als Szenen mit niedrigem Bewegungsinhalt. Ebenso werden Szenen mit detektierten Gesichtern oder Personen höher bewertet als Szenen, in denen keine Personen vorhanden sind.
In Figur 2 wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Im Schritt 201 werden die Rohdaten aufgenommen. Dazu kann insbesondere eine Videokamera verwendet werden. Im Schritt 202 werden die aufgenommenen Daten verarbeitet, d.h. digitalisiert, komprimiert und/oder kodiert, wobei eine skalierbare Kodierung verwendet wird. Dieser Schritt könnte auch ganz oder teilweise in der Videokamera erfolgen.
Im Schritt 203 wird eine Inhaltsanalyse der Videodaten durchgeführt. Dabei werden, wie oben erläutert, die einzelnen Merkmale extrahiert. Im Schritt 204 wird auf Grundlage der extrahierten Merkmale eine Ereingiserkennung durchgeführt, wobei eine semantische Beschreibung des Inhalts erstellt wird.
Im Schritt 205 werden die codierten Daten mit der semantischen Beschreibung bzw. den Metadaten zusammengeführt und auf diese Weise indiziert.
Im Verfahrensschritt 206 wird eine Bewertung der indizierten Daten durchgeführt. Die Bewertung erfolgt auf die bereits ausführlich erläuterte Weise. Im Verfahrensschritt 207 werden die indizierten Daten auf Grundlage der Bewertung reduziert und schließlich im Schritt 208 auf Grundlage derselben oder einer weiteren Bewertung abgespeichert.
In Abhängigkeit vom Anwendungszweck des Verfahrens werden die Verfahrensschritte 206 bis 208 nach einem vorbestimmten Zeitraum erneut ausgeführt, wobei bei einer Videoüberwachung die abgespeicherten Daten regelmäßig erneut bewertet und entsprechend reduziert und abgespeichert, d.h. auf Bereiche mit unterschiedlicher
Ausfallsicherheit verteilt werden. Damit wird der zur Videoüberwachung notwendige Speicherplatz vorteilhaft reduziert, wobei wichtige, d.h. mit hoher Bewertung versehene Informationen in besserer Qualität und über einen längeren Zeitraum zur Verfügung stehen als weniger wichtige Informationen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Verarbeiten von Daten mit folgenden Schritten:
- Aufnehmen (201) von Rohdaten;
- Verarbeiten (202), insbesondere Digitalisieren, Komprimieren und/oder Kodieren, der Rohdaten;
- Analysieren (203), insbesondere Durchführen einer Inhaltsanalyse, der Roh- oder der verarbeiteten Daten;
- Auswerten (204), insbesondere Durchführen einer Ereignis-Erkennung, der Analyseergebnisse, um eine semantische Beschreibung des Inhalts zu erstellen;
- Indizieren (205) der verarbeiteten Daten mittels der semantischen Beschreibung;
- Verarbeiten (206, 207, 208) der indizierten Daten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verarbeiten (202) der Rohdaten eine skalierbare Kodierung, insbesondere nach einem MPEG, MPEG-
2, MPEG-4 oder MPEG-21 Standard, durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verarbeiten (206, 207, 208) der indizierten Daten eine Reduzierung der Menge der indizierten Daten durchgeführt wird (207).
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verarbeiten (206, 207, 208) der indizierten Daten ein Abspeichern der indizierten Daten in einer Speichereinrichtung (110) durchgeführt wird (208).
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verarbeiten (206, 207, 208) der indizierten Daten eine Bewertung der indizierten Daten durchgeführt wird (206).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abspeichern (208) der indizierten Daten in einer Speichereinrichtung (110) in Abhängigkeit von der Bewertung durchgeführt wird, wobei die Speichereinrichtung (110) Speicherbereiche mit unterschiedlicher Ausfallsicherheit aufweist (110', 110", 110'"), insbesondere RAID- Arrays, wobei höher bewertete Daten in Speicherbereichen mit höherer Ausfallsicherheit abgespeichert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Speichereinrichtung (110) als RAID-Array ausgebildet ist und die Speicherbereiche mit unterschiedlicher Ausfallsicherheit (110', 110", 110'") innerhalb des RAID-Arrays ausgebildet sind.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reduzierung der Menge der indizierten Daten in Abhängigkeit von der Bewertung durchgeführt wird, wobei insbesondere die Menge höher bewerteter Daten weniger reduziert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die abgespeicherten Daten wenigstens ein weiteres mal gemäß einem der Ansprüche 3 bis
8 verarbeitet werden (206, 207, 208).
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auswerten (204), insbesondere Durchführen einer Ereignis-Erkennung, der Analyseergebnisse Parameter aus der Gruppe Audio-, Infrarot-, Radarsignale verwendet werden.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohdaten Video- und/oder Audiodaten sind.
12. Datenverarbeitungssystem (100) mit:
- einer Aufnahmeeinrichtung (101) zum Aufnehmen (201) von Rohdaten;
- wenigstens einer Verarbeitungseinrichtung (102, 104, 106) zum Verarbeiten (202), insbesondere Digitalisieren, Komprimieren und/oder Kodieren, der Rohdaten; zum Auswerten (294) der Analyseergebnisse, insbesondere zum Durchführen einer Ereignis-
Erkennung, um eine semantische Beschreibung des Inhalts zu erstellen; und zum Verarbeiten (206, 207, 208) der indizierten Daten;
- einer Analyseeinrichtung (103) zum Analysieren (203), insbesondere Durchführen einer Inhaltsanalyse, der Roh- oder der verarbeiteten Daten;
- einer Indizierungseinrichtung (105) zum Indizieren (205) der verarbeiteten Daten mittels der semantischen Beschreibung.
13. Datenverarbeitungsvorrichtung (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Verarbeitungseinrichtung (106) Bewertungsmittel (107), Speichermittel (108), Reduzierungsmittel (109) und/oder eine Speichereinrichtung (110) aufweist.
14. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um die Schritte eines
Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Rechnereinheit, insbesondere einem erfindungsgemäßen Datenverarbeitungssystem (100) gemäß Anspruch 12, ausgeführt wird.
15. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer oder auf einer entsprechenden Rechnereinheit, insbesondere einem erfϊndungsgemäßen Datenverarbeitungssystem (100) gemäß Anspruch 12, ausgeführt wird.
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