專利名稱：基于高分辨率攝像頭的數(shù)字視頻智能監(jiān)控設(shè)備及數(shù)據(jù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字視頻智能監(jiān)控設(shè)備，具體來說是具有高分辨攝像頭的監(jiān)控設(shè)備， 通過對高分辨監(jiān)控視頻的實(shí)時處理，得到低分辨圖像并實(shí)時保存，同時根據(jù)算法保存適當(dāng) 的高分辨圖像的具有一定智能的數(shù)字視頻監(jiān)控設(shè)備及其數(shù)據(jù)處理方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字視頻監(jiān)控設(shè)備的使用目前已經(jīng)非常普及，廣泛使用于樓宇監(jiān)控和路口及道路 監(jiān)控中，但是這些視頻的分辨率普遍偏低(通常為V⑶分辨率)，這就導(dǎo)致了目前在應(yīng)用中 普遍存在的一個問題，即在需要察看相關(guān)視頻的細(xì)節(jié)時發(fā)現(xiàn)，因?yàn)橐曨l的分辨率較低，許多 細(xì)節(jié)非常模糊，即使使用肉眼也無法分辨。制約監(jiān)控視頻分辨率的原因，已經(jīng)不是高分辨率攝像頭的價格問題，而是視頻數(shù) 據(jù)的容量問題。因?yàn)楸O(jiān)控視頻需要進(jìn)行實(shí)時的記錄和存儲，若使用高分辨率的視頻記錄，將 占用非常龐大的存儲空間和處理開銷；同時必要性也不大，因而通常情況一般情況下都只 能使用較低分辨率進(jìn)行保存。如果數(shù)字視頻監(jiān)控設(shè)備具有一定的智能性，即在平時按較低分辨率格式保存，在 發(fā)現(xiàn)異常等可能需要分辨細(xì)節(jié)的時機(jī)，保存相應(yīng)的高分辨圖像，則將極大地增強(qiáng)數(shù)字視頻 監(jiān)控設(shè)備的智能程度，增強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)用性。在國內(nèi)到目前為止，尚未檢索到類似技術(shù)或相關(guān)專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)字視頻智能監(jiān)控設(shè)備，旨在將持續(xù)的低分辨率的視頻 監(jiān)控記錄和間斷的高分辨的視頻圖像記錄相結(jié)合，達(dá)到以較小代價達(dá)到提高數(shù)字視頻監(jiān)控 效能的目的。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種數(shù)字視頻智能監(jiān)控設(shè)備，包括，一個具有2048 X 1536高分辨率的攝像頭單元；一個視頻數(shù)據(jù)采集單元與攝像頭單元連接，將攝像頭的模擬或數(shù)字視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換為內(nèi)部統(tǒng)一的數(shù)字視頻格式；一個實(shí)時數(shù)據(jù)處理單元將高分辨攝像頭的視頻數(shù)據(jù)降低分辨率后發(fā)送給數(shù)據(jù)存 儲單元實(shí)現(xiàn)存儲，發(fā)送給顯示單元進(jìn)行顯示；檢測出需要存儲的高分辨圖像并發(fā)送給存儲 單元進(jìn)行保存，發(fā)送給顯示單元進(jìn)行顯示；一個數(shù)據(jù)存儲單元與視頻數(shù)據(jù)采集單元連接，保存實(shí)時視頻、圖像，可根據(jù)參數(shù) 獲取保存的視頻和圖像；一個顯示單元與視頻數(shù)據(jù)采集單元以及數(shù)據(jù)存儲單元連接，對實(shí)時視頻、實(shí)時抓 拍圖像，回放視頻和回放圖像進(jìn)行顯示；一個回放數(shù)據(jù)處理單元給出保存的視頻和圖像信息，根據(jù)指令對存儲的視頻進(jìn)行檢索、讀取、回放顯示、格式轉(zhuǎn)換，在回放的過程中可以顯示是否有抓拍圖像的信息，抓拍 圖像位置的信息。本發(fā)明的另一目的是提供上述數(shù)字視頻智能監(jiān)控設(shè)備的數(shù)據(jù)處理方法。本發(fā)明的另一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種如權(quán)利要求1所述監(jiān)控設(shè)備的實(shí)時數(shù)據(jù)處 理方法，按以下步驟進(jìn)行通過對攝像頭視頻數(shù)據(jù)的連續(xù)監(jiān)視，得到監(jiān)控區(qū)域的背景圖像；通過當(dāng)前圖像與 背景圖像的比較，得到監(jiān)控視頻的場景變化信息；當(dāng)場景變化信息超過預(yù)先設(shè)定的閾值時， 則認(rèn)為此時是場景的保存時機(jī)，此時直接保存一幀高分辨圖像；當(dāng)場景變化信息未超過預(yù) 先設(shè)定的閾值時，則將高分辨圖像降為低分辨圖像進(jìn)行保存；其中，閾值dl等于圖像總像 素?cái)?shù)乘以5% 10% ；上述場景變化信息的判定方法如下第一步在輸入的連續(xù)視頻中獲取當(dāng)前圖像，按以下公式計(jì)算背景圖像，并保存，
fb(iJ) = -\n-V)fb{i,j) + f{i,j)] η其中，f(i, j)為當(dāng)前時刻位置(i，j)的像素值，fb' (i，j)為保存的背景圖像，η 為用于背景計(jì)算的圖像個數(shù)，小于等于預(yù)設(shè)的最大值nmax，一般設(shè)為2400，fb (i，j)為計(jì)算出 的背景圖；在只有第一幀視頻圖像時，計(jì)算出的背景就等于當(dāng)前視頻圖像；第二步用當(dāng)前圖像減去背景圖像，作為前景圖像，如以下公式所示ff(i, j) = f(i, j)"fb(i, j)其中，ff(i，j)、f(i，j)、fb(i，j)分別為前景圖像、當(dāng)前圖像、背景圖像中位置為 (i，j)的像素值；第三步二值化處理，按以下公式處理y (i，j) = 0. 299R (i，j) +0. 587G (i，j) +0. 114B (i，j)
(· .、 /255 y(i,j)>d2y(l,j) = \動態(tài)閾值d2 = (yf+yb)/2 ；其中，R(i，j)、G(i，j)、B(i，j)為前景圖中位置為(i，j)像素的紅、綠、藍(lán)分量值， y(i，j)為計(jì)算出的灰度值以及二值化后的灰度值；yf為前景圖像平均灰度值，yb為背景圖 像平均灰度值；第四步將二值化后圖像中黑色像數(shù)的個數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，作為場景的變化值。本發(fā)明通過采用高分辨率攝像頭和連續(xù)記錄低分辨視頻、間斷記錄高分辨圖像的 方式，最大限度地減少了增加高分辨率監(jiān)控圖像帶來的數(shù)據(jù)量增加問題，同時也保證了對 監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行高分辨圖像細(xì)節(jié)分辨的需求，極大地提高了監(jiān)控效能。本發(fā)明的有益效果是1、采用了一個高分辨率攝像頭，可實(shí)現(xiàn)對視頻圖像以高分辨率方式保存和細(xì)節(jié)分 辨的目的。2、增加了視頻圖像實(shí)時檢測功能，可實(shí)現(xiàn)對高分辨率圖像記錄時機(jī)的確定，并可 實(shí)現(xiàn)確定局部重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域的能力。
3、增加了普通視頻數(shù)據(jù)和高分辨視頻圖像進(jìn)行同步保存的能力。4、增加了普通視頻數(shù)據(jù)和高分辨視頻圖像聯(lián)合檢索、回放和顯示的能力。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明實(shí)時數(shù)據(jù)處理的流程圖；圖3是本發(fā)明的場景變化的計(jì)算流程圖；圖4是本發(fā)明的動態(tài)閾值調(diào)整計(jì)算流程圖；圖5是本發(fā)明抓拍區(qū)域示意圖；圖6是本發(fā)明高分辨檢索/回放示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1說明本發(fā)明由包括一個高分辨率的攝像頭組成的攝像頭單元，一個攝像頭 微調(diào)控制單元，兩個視頻數(shù)據(jù)采集單元，一個實(shí)時數(shù)據(jù)處理單元，一個數(shù)據(jù)存儲單元，一個 顯示單元，一個回放數(shù)據(jù)處理單元。圖2 處理流程圖圖2說明第一步將輸入的高分辨率攝像頭的連續(xù)視頻，降低分辨率直接記錄到 存儲單元；第二步，根據(jù)圖3所示算法，確定場景的變化值。第三步，判斷場景變化值是否超過預(yù)設(shè)的閾值dl，其計(jì)算如下。若未超過，本次處 理結(jié)束，否則轉(zhuǎn)第四步。dl =圖像總像素?cái)?shù)*rr = 5% -10%,可手動調(diào)整；第四步，直接保存當(dāng)前的高分辨攝像頭的視頻。圖3 場景變化的計(jì)算流程圖3說明第一步在輸入的連續(xù)視頻中獲取當(dāng)前圖像，按以下公式計(jì)算背景圖 像，并保存。fb (i, j) = -[( -1)/； (/, j) + /(/, j)
η其中，f (i，j)為當(dāng)前時刻位置(i，j)的像素值，fb' (i，j)為保存的背景圖像，η 為用于背景計(jì)算的圖像個數(shù)，小于等于預(yù)設(shè)的最大值nmax(—般設(shè)為2400)，fb(i，j)為計(jì)算 出的背景圖。在只有第一幀視頻圖像時，計(jì)算出的背景就等于當(dāng)前視頻圖像。第二步用當(dāng)前圖像減去背景圖像，作為前景圖像，如以下公式所示。ff(i, j) = f(i, j)"fb(i, j)其中，ff(i，j)、f(i，j)、fb(i，j)分別為前景圖像、當(dāng)前圖像、背景圖像中位置為 (i，j)的像素值。第三步二值化處理，即按照圖4所示算法中確定的閾值d2，按以下公式處理y (i，j) = 0. 299R (i，j) +0. 587G (i，j) +0. 114B (i，j)
其中，R(i，j)、G(i，j)、B(i，j)為前景圖中位置為(i，j)像素的紅、綠、藍(lán)分量值， y(i，j)為計(jì)算出的灰度值以及二值化后的灰度值。第四步將二值化后圖像中黑色像數(shù)的個數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，作為場景的變化值。圖4 動態(tài)閾值調(diào)整計(jì)算流程圖圖4說明第一步計(jì)算背景圖像平均灰度值yb。第二步計(jì)算前景圖像平均灰度值yf。第三步按以下公式計(jì)算動態(tài)閾值d2 d2 = (yf+yb) /2圖5 抓拍區(qū)域示意圖抓拍區(qū)域?yàn)槠胀ㄒ曨l監(jiān)控?cái)z像頭監(jiān)控范圍內(nèi)高分辨攝像頭監(jiān)控區(qū)域。圖6高分辨檢索/回放示意圖第一步，讀取低分辨視頻信息，包括時間信息；第二步，讀取高分辨圖像數(shù)據(jù)，得到包含時間的列表信息；第三步，在列表中或視頻進(jìn)度條中顯示高分辨圖像數(shù)據(jù)位置信息；第四步，可以進(jìn)行高分辨圖像檢索，以及低分辨視頻和高分辨圖像聯(lián)合回放。
權(quán)利要求
一種數(shù)字視頻智能監(jiān)控設(shè)備，其特征是包括，一個具有2048×1536高分辨率的攝像頭單元；一個視頻數(shù)據(jù)采集單元與攝像頭單元連接，將攝像頭的模擬或數(shù)字視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為內(nèi)部統(tǒng)一的數(shù)字視頻格式；一個實(shí)時數(shù)據(jù)處理單元將高分辨攝像頭的視頻數(shù)據(jù)降低分辨率后發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲單元實(shí)現(xiàn)存儲，發(fā)送給顯示單元進(jìn)行顯示；檢測出需要存儲的高分辨圖像并發(fā)送給存儲單元進(jìn)行保存，發(fā)送給顯示單元進(jìn)行顯示；一個數(shù)據(jù)存儲單元與視頻數(shù)據(jù)采集單元連接，保存實(shí)時視頻、圖像，可根據(jù)參數(shù)獲取保存的視頻和圖像；一個顯示單元與視頻數(shù)據(jù)采集單元以及數(shù)據(jù)存儲單元連接，對實(shí)時視頻、實(shí)時抓拍圖像，回放視頻和回放圖像進(jìn)行顯示；一個回放數(shù)據(jù)處理單元給出保存的視頻和圖像信息，根據(jù)指令對存儲的視頻進(jìn)行檢索、讀取、回放顯示、格式轉(zhuǎn)換，在回放的過程中可以顯示是否有抓拍圖像的信息，抓拍圖像位置的信息。
2.一種如權(quán)利要求1所述監(jiān)控設(shè)備的實(shí)時數(shù)據(jù)處理方法，其特征是按以下步驟進(jìn)行通過對攝像頭視頻數(shù)據(jù)的連續(xù)監(jiān)視，得到監(jiān)控區(qū)域的背景圖像；通過當(dāng)前圖像與背景 圖像的比較，得到監(jiān)控視頻的場景變化信息；當(dāng)場景變化信息超過預(yù)先設(shè)定的閾值時，則認(rèn) 為此時是場景的保存時機(jī)，此時直接保存一幀高分辨圖像；當(dāng)場景變化信息未超過預(yù)先設(shè) 定的閾值時，則將高分辨圖像降為低分辨圖像進(jìn)行保存；其中，閾值dl等于圖像總像素?cái)?shù) 乘以5% 10% ；上述場景變化信息的判定方法如下第一步在輸入的連續(xù)視頻中獲取當(dāng)前圖像，按以下公式計(jì)算背景圖像，并保存， η其中，f(i，j)為當(dāng)前時刻位置(i，j)的像素值，fb' (i，j)為保存的背景圖像，η為用 于背景計(jì)算的圖像個數(shù)，小于等于預(yù)設(shè)的最大值nmax，一般設(shè)為2400，fb (i，j)為計(jì)算出的背 景圖；在只有第一幀視頻圖像時，計(jì)算出的背景就等于當(dāng)前視頻圖像； 第二步用當(dāng)前圖像減去背景圖像，作為前景圖像，如以下公式所示 ff(i, j) = f(i，j)-fb(i, j)其中，ff(i，j)、f(i，j)、fb(i，j)分別為前景圖像、當(dāng)前圖像、背景圖像中位置為(i，j) 的像素值；第三步二值化處理，按以下公式處理 y(i, j) = 0. 299R(i, j)+0. 587G(i, j)+0. 114B(i, j) /255 y(i,j)>d2 I 0 y(i,j)<=d2 動態(tài)閾值 d2 = (yf+yb)/2 ；其中，R(i，j)、G(i，j)、B(i，j)為前景圖中位置為(i，j)像素的紅、綠、藍(lán)分量值，y(i，j)為計(jì)算出的灰度值以及二值化后的灰度值；yf為前景圖像平均灰度值，yb為背景圖像平 均灰度值；第四步將二值化后圖像中黑色像數(shù)的個數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，作為場景的變化值。
全文摘要
一種基于高分辨率攝像頭的數(shù)字視頻智能監(jiān)控設(shè)備及數(shù)據(jù)處理方法，由一個具有2048×1536高分辨率的攝像頭單元、一個視頻數(shù)據(jù)采集單元、一個實(shí)時數(shù)據(jù)處理單元、一個數(shù)據(jù)存儲單元、一個顯示單元、一個回放數(shù)據(jù)處理單元組成；本發(fā)明通過采用高分辨率攝像頭和連續(xù)記錄低分辨視頻、間斷記錄高分辨圖像的方式，最大限度地減少了增加高分辨率監(jiān)控圖像帶來的數(shù)據(jù)量增加問題，同時也保證了對監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行高分辨圖像細(xì)節(jié)分辨的需求，極大地提高了監(jiān)控效能。
文檔編號H04N7/18GK101917602SQ20101026345
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者馮子亮, 潘衛(wèi)軍, 蒲亮 申請人:四川大學(xué)