专利名称：视频监控场景判别方法及其监控图像编码方法、及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及视频监控技术领域，尤其是是涉及一种视频监控场景判别方法及其装置，以及一种视频监控图像编码方法及其装置。
背景技术：
目前，伴随着安防产业的成熟和平安城市、平安校园的大规模建设，实时远程监控越来越得到人们的重视，视频监控得到了越来越广泛的应用。视频监控也从有线发展为无线，以满足不断增加的移动性及便捷性要求。但由于TD-SCDMA等3G无线网络的上行带宽受限，使得视频监控图像的传输质量不佳，极大地影响了视频监控的效果。
在增加无线网络传输带宽的同时，还需要对信源端的视频编码方式进行优化，以提升在现有无线网络状况下的视频图像传输质量。但是通常情况下视频监控的应用场景很多，如白天、夜间，固定、移动等监控场景，不同监控场景下前端摄像装置采集的视频图像特性不相同，对编码器的性能要求也不相同。如果统一采用同一套编码配置方案对诸多种不同监控场景下监控到的视频图像进行相同方式编码，其视频编码质量就不能达到最优效果，且压缩后重建视频图像的质量差别也很大，无法呈现一致的监控视频图像的效果，从而影响了视频监控技术的实施效果。发明内容
本发明实施例提供一种视频监控场景判别方法及其装置，以及一种视频监控图像编码方法及其装置，以实现对室内/室外监控场景下、白天/夜间监控场景下监控到的视频图像采用适应的编码方式，提升视频监控的图像编码质量。
本发明实施例提出的技术方案如下
一种针对室内场景的视频监控图像编码方法，包括获得前端视频监控装置监控到的当前视频图像帧；将获得的当前视频图像帧划分为MXN像素大小的块，其中M、N为自然数；分别确定划分得到的每个块的亮度均值；并根据确定的每个块的亮度均值，选择亮度均值小于第一设定阈值的块及其亮度均值大于第二设定阈值的块，其中第一设定阈值小于第二设定阈值；对选择的块进行编码量化过程中，降低量化步长值；以及基于降低后的量化步长值对选择的块进行编码。
—种针对室内场景的视频监控图像编码装置，包括图像帧获得单元，用于获得前端视频监控装置监控到的当前视频图像帧；块划分单元，用于将图像帧获得单元获得的当前视频图像帧划分为MXN像素大小的块，其中M、N为自然数；亮度均值确定单元，用于分别确定块划分单元划分得到的每个块的亮度均值；并块选择单元，用于根据亮度均值确定单元确定的每个块的亮度均值，选择亮度均值小于第一设定阈值的块及其亮度均值大于第二设定阈值的块，其中第一设定阈值小于第二设定阈值；降低步长值单元，用于对块选择单元选择的块进行编码量化过程中，降低量化步长值；以及视频编码单元，用于基于降低步长值单元降低后的量化步长值对块选择单元选择的块进行编码。
一种视频监控场景判别方法，包括获得前端视频监控装置监控到的当前视频图像帧；将获得的当前视频图像帧划分为MXN像素大小的块，其中M、N为自然数；分别确定划分得到的每个块的亮度均值；并在分别确定的每个块的亮度均值中，确定最大亮度均值Ymax和最小亮度均值Ymin ;^Ymax "Ymm > TH，则判别前端视频监控装置当前所处的监控场景min为室内场景；否则判别前端视频监控装置当前所处的监控场景为室外场景，其中TH为设定的商值阈值。
一种视频监控场景判别装置，包括图像帧获得单元，用于获得前端视频监控装置监控到的当前视频图像帧；块划分单元，用于将图像帧获得单元获得的当前视频图像帧划分为MXN像素大小的块，其中M、N为自然数；亮度均值确定单元，用于分别确定块划分单元划分得到的每个块的亮度均值；最大最小亮度值确定单元，用于在亮度均值确定单元分别确定的每个块的亮度均值中，确定最大亮度均值Ymax和最小亮度均值Ymin ；场景判别单元，用于在最大最小亮度值确定单元确定的最大亮度均值Ymax和最小亮度均值Ymin满足Ymax"Ymm >TH时，判别前端视频监控装置当前所处的监控场景为室内场景；否则判别前min端视频监控装置当前所处的监控场景为室外场景，其中TH为设定的商值阈值。
一种视频监控场景判别方法，包括获得前端视频监控装置监控到的当前视频图像帧；确定获得的当前视频图像帧中包含的各个像素点的亮度值的均值；若确定的所述均值大于设定的均值阈值，则判别前端视频监控装置当前所处的监控场景为白天场景；否则判别前端视频监控装置当前所处的监控场景为夜间场景。
一种视频监控场景判别装置，包括图像帧获得单元，用于获得前端视频监控装置监控到的当前视频图像帧；亮度值均值确定单元，用于确定图像帧获得单元获得的当前视频图像帧中包含的各个像素点的亮度值的均值；场景判别单元，用于在亮度值均值确定单元确定的所述均值大于设定的均值阈值，判别前端视频监控装置当前所处的监控场景为白天场景；否则判别前端视频监控装置当前所处的监控场景为夜间场景。
一种针对白天夜间场景的视频监控图像编码方法，包括在对前端视频监控装置监控到的当前视频图像帧进行编码量化过程中，降低量化步长值；以及基于降低后的量化步长值对当前视频图像帧进行编码。
一种针对白天夜间场景的视频监控图像编码装置，包括降低步长值单元，用于在对前端视频监控装置监控到的当前视频图像帧进行编码量化过程中，降低量化步长值；以及视频编码单元，用于基于降低步长值单元降低后的量化步长值对当前视频图像帧进行编码。
本发明实施例通过提出室内/室外监控场景、白天/夜间监控场景的识别方案，并针对识别到的室内/室外监控场景、白天/夜间监控场景，提出适应性的有针对性的监控图像编码方案，从而实现了针对室内/室外监控场景、白天/夜间监控场景分别进行图像优化编码，提升了在各种监控场景下的视频监控图像质量，降低了视频图像编码的复杂度，进而有效的提升了视频监控技术的实施效果。
图1为视频监控系统的组成结构示意图2为视频监控系统中视频编码过程示意图3为视频监控系统中详细的视频编码框架示意图4为本发明实施例提出的判别视频监控场景为运动
图5为本发明实施例提出的判别视频监控场景为运动成结构示意图6为本发明实施例提出的判别视频监控场景为白天
图7为本发明实施例提出的判别视频监控场景为白天成结构示意图8为本发明实施例提出的判别视频监控场景为室内
图9为本发明实施例提出的判别视频监控场景为室内成结构示意图10为本发明实施例提出的第一种针对运动场景的视频监控图像编码方法的处理流程图11为本发明实施例提出的第一种针对视频监控场景为运动场景的视频监控图像编码处理装置的组成结构示意图12为本发明实施例提出的第二种针对运动场景的视频监控图像编码方法的实施示意图13为本发明实施例提出的第二种针对运动场景的视频监控图像编码方法的处理流程图14为本发明实施例提出的第二种针对视频监控场景为运动场景的视频监控图像编码处理装置的组成结构示意图15为本发明实施例提出的针对静止场景的视频监控图像编码方法的处理流程图16为本发明实施例提出的针对视频监控场景为静止场景的视频监控图像编码处理装置的组成结构示意图17为本发明实施例对零值区域量化优化调整的示意图18为夜间场景下编码优化流程示意图19为本发明实施例提出的针对视频监控场景为白天夜间场景的视频监控图像编码处理装置的组成结构示意图20为本发明实施例提出的针对视频监控场景为室内场景的视频监控图像编码处理装置的组成结构示意图21为本发明实施例提出的视频监控编码方法的处理流程图22为本发明实施例提出的视频监控编码处理装置的组成结构示意图。
具体实施方式
针对现有的视频监控方案均没有考虑监控应用的不同场景特点，没有针对不同的监控场景采取不同的编码优化策略，因此不能适用于多种监控场景。此外，视频监控特别是无线视频监控的前端监控设备的种类较多，很多前端监控设备的处理能力较弱，而采用现/静止场景的处理流程图； /静止场景的处理装置的组/夜间场景的处理流程图； /夜间场景的处理装置的组/室外场景的处理流程图； /室外场景的处理装置的组有的基于如H. 264标准的编码方案过于复杂，在这些设备上难以进行实时编码，或是无法进行多路编码，从而影响了视频监控技术的开展。针对现有技术的问题，本方案实施例提出了一套针对视频监控应用的编码优化方案，基于不同的视频监控应用场景进行有针对性的编码优化，以充分提升在每一种监控场景下的视频质量，提供更为良好的用户体验，并进而降低不同应用监控场景下的视频编码复杂度，以有利于前端监控设备产品的实现。
如图1所示，为视频监控系统的组成结构示意图，其中端到端的视频监控应用系统大致包含摄像机、前端视频监控装置、传输网络及客户端设备等，以实现视频采集、编码、 网络传输、解码以及显示输出等功能。
如图2所示，为视频监控系统中视频编码过程示意图，如图3所示，为视频监控系统中详细的视频编码框架示意图。针对这里的一般编码流程，视频监控由于应用场景较为复杂，可针对不同的应用监控场景的特征，对此编码架构进行有针对性的优化，以取得在特定应用场景下的最佳视频质量，并降低编码的复杂度。
本发明实施例这里提出的监控场景可分为静止/运动场景、白天/夜间场景、室内 /室外场景三类，可采用如下方法来分别区分不同的监控场景。
实施例一，运动/静止场景的判别
如图4所示，为本发明实施例提出的判别视频监控场景为运动/静止场景的处理流程图，其中可采用运动检测来判别视频监控场景为运动场景还是为静止场景，即将监控到的视频的当前帧与前一帧图像相减，获得残差帧。如前后两帧图像对应位置没有运动，则获得的残差帧的对应位置像素亮度值(简称为亮度值)为零；如前后两帧图像对应位置没有运动，则获得的残差帧的对应位置像素亮度值为非零的亮度值。将残差帧的每个像素点的亮度值进行统计，如非零亮度值的像素点数目与残差帧中包含的所有像素点数目的比例值大于一定域值，则判别当前视频监控场景为运动场景；反之判别当前视频监控场景为静止场景。具体实现流程如下
步骤40，获得视频监控系统中前端视频监控装置监控到的前一视频图像帧以及当前视频图像帧；
步骤41，将上述获得的当前视频图像帧与前一视频图像帧相减得到图像残差帧；
步骤42，分别确定上述得到的图像残差帧中每个像素点的亮度值；
步骤43，根据上述分别确定的每个像素点的亮度值，确定非零亮度值的像素点数目与残差帧中所有像素点的数目的比例值；
步骤44，若上述确定的比例值大于设定的比例阈值(通常实际应用场景中，该比例阈值可以选定为30% )，则判别前端视频监控装置当前所处的监控场景为运动场景；否则判别前端视频监控装置当前所处的监控场景为静止场景。
相应的，本发明实施例还提出一种判别视频监控场景为运动/静止场景的处理装置，该装置的具体组成结构如图5所示，包括图像帧获得单元50，用于获得视频监控系统中前端视频监控装置监控到的前一视频图像帧以及当前视频图像帧；残差帧获得单元52，用于将图像帧获得单元50获得的当前视频图像帧与前一视频图像帧相减得到图像残差帧; 亮度值确定单元M，用于分别确定残差帧获得单元52得到的图像残差帧中每个像素点的亮度值；比例值确定单元56，用于根据亮度值确定单元M分别确定的每个像素点的亮度值，确定非零亮度值的像素点数目与所述残差帧中所有像素点的数目的比例值；场景判别单元58，用于在比例值确定单元56确定的比例值大于设定的比例阈值时，判别前端视频监控装置当前所处的监控场景为运动场景，否则判别前端视频监控装置当前所处的监控场景为静止场景。
实施例二，白天/夜间场景的判别
如图6所示，为本发明实施例提出的判别视频监控场景为白天/夜间场景的处理流程图，本发明实施例基于图像帧中亮度值代表了图像亮度，通过统计一帧图像中所有像素点的亮度值均值，如统计得到的亮度值均值大于一定域值，则可以判别前端视频监控装置所处的监控场景为白天场景；如统计得到的亮度值均值低于该域值，则可以判别前端视频监控装置所处的监控场景为夜间场景。具体实现流程如下
步骤60，获得视频监控系统中前端视频监控装置监控到的当前视频图像帧；
步骤61，确定上述获得的当前视频图像帧中包含的各个像素点的亮度值的均值；
步骤62，若上述确定的亮度值的均值大于设定的均值阈值(通常实际应用场景中，该均值阈值可以选定为1观)，则可以判别前端视频监控装置当前所处的监控场景为白天场景；否则可以判别前端视频监控装置当前所处的监控场景为夜间场景。
此外，也可以通过对时间段的检测来判别视频监控的场景为白天场景或者夜间场景，例如在6:00 19:00的时间段内，可以判别视频监控场景为白天场景，其余时间段内为夜间监控场景。
相应的，本发明实施例还提出一种判别视频监控场景为白天/夜间场景的处理装置，该装置的具体组成结构如图7所示，具体包括图像帧获得单元70，用于获得视频监控系统中前端视频监控装置监控到的当前视频图像帧；亮度值均值确定单元72，用于确定图像帧获得单元70获得的当前视频图像帧中包含的各个像素点的亮度值的均值；场景判别单元74，用于在亮度值均值确定单元确定的亮度值的均值大于设定的均值阈值时，判别前端视频监控装置当前所处的监控场景为白天场景；否则判别前端视频监控装置当前所处的监控场景为夜间场景。
实施例三，室内/室外场景的判别
如图8所示，为本发明实施例提出的判别视频监控场景为室内/室外场景的处理流程图，本发明实施例区分室内监控场景或室外监控场景主要关注视频图像帧是否照度均勻，其中室内监控场景下监控到的视频图像帧一般照度不均勻，如灯光等影响。将监控到的一帧图像划分为16x16像素的块(当然也可以划分为其他大小的块，例如8X8、4X4等大小的像素块)，并计算每个划分得到的像素块的亮度均值Y，获得一帧图像中像素块的最大亮度均值Ymax和最小亮度均值Ymin，如获得的Ymax和Ymin满足下式，则判别前端视频监控装置当前监控的场景为室内场景；否则判别前端视频监控装置当前监控的场景为室外场景。
权利要求
1.一种针对室内场景的视频监控图像编码方法，其特征在于，包括 获得前端视频监控装置监控到的当前视频图像帧；将获得的当前视频图像帧划分为MXN像素大小的块，其中M、N为自然数； 分别确定划分得到的每个块的亮度均值；并根据确定的每个块的亮度均值，选择亮度均值小于第一设定阈值的块及其亮度均值大于第二设定阈值的块，其中第一设定阈值小于第二设定阈值； 对选择的块进行编码量化过程中，降低量化步长值；以及基于降低后的量化步长值对选择的块进行编码。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按照下述公式确定划分得到的每个块的亮度均值
3.一种针对室内场景的视频监控图像编码装置，其特征在于，包括 图像帧获得单元，用于获得前端视频监控装置监控到的当前视频图像帧；块划分单元，用于将图像帧获得单元获得的当前视频图像帧划分为MXN像素大小的块，其中M、N为自然数；亮度均值确定单元，用于分别确定块划分单元划分得到的每个块的亮度均值；并块选择单元，用于根据亮度均值确定单元确定的每个块的亮度均值，选择亮度均值小于第一设定阈值的块及其亮度均值大于第二设定阈值的块，其中第一设定阈值小于第二设定阈值；降低步长值单元，用于对块选择单元选择的块进行编码量化过程中，降低量化步长值；以及视频编码单元，用于基于降低步长值单元降低后的量化步长值对块选择单元选择的块进行编码。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，亮度均值确定单元按照下述公式确定划分得到的每个块的亮度均值
5.一种视频监控场景判别方法，其特征在于，包括 获得前端视频监控装置监控到的当前视频图像帧；将获得的当前视频图像帧划分为MXN像素大小的块，其中M、N为自然数； 分别确定划分得到的每个块的亮度均值；并在分别确定的每个块的亮度均值中，确定最大亮度均值Ymax和最小亮度均值Ymin ； 若
6.一种视频监控场景判别装置，其特征在于，包括图像帧获得单元，用于获得前端视频监控装置监控到的当前视频图像帧； 块划分单元，用于将图像帧获得单元获得的当前视频图像帧划分为MXN像素大小的块，其中M、N为自然数；亮度均值确定单元，用于分别确定块划分单元划分得到的每个块的亮度均值； 最大最小亮度值确定单元，用于在亮度均值确定单元分别确定的每个块的亮度均值中，确定最大亮度均值Ymax和最小亮度均值Ymin ；场景判别单元，用于在最大最小亮度值确定单元确定的最大亮度均值Ymax和最小亮度均值Ymin满足
7.一种视频监控场景判别方法，其特征在于，包括 获得前端视频监控装置监控到的当前视频图像帧；确定获得的当前视频图像帧中包含的各个像素点的亮度值的均值； 若确定的所述均值大于设定的均值阈值，则判别前端视频监控装置当前所处的监控场景为白天场景；否则判别前端视频监控装置当前所处的监控场景为夜间场景。
8.一种视频监控场景判别装置，其特征在于，包括图像帧获得单元，用于获得前端视频监控装置监控到的当前视频图像帧； 亮度值均值确定单元，用于确定图像帧获得单元获得的当前视频图像帧中包含的各个像素点的亮度值的均值；场景判别单元，用于在亮度值均值确定单元确定的所述均值大于设定的均值阈值，判别前端视频监控装置当前所处的监控场景为白天场景；否则判别前端视频监控装置当前所处的监控场景为夜间场景。
9.一种针对白天夜间场景的视频监控图像编码方法，其特征在于，包括在对前端视频监控装置监控到的当前视频图像帧进行编码量化过程中，降低量化步长值；以及基于降低后的量化步长值对当前视频图像帧进行编码。
10.一种针对白天夜间场景的视频监控图像编码装置，其特征在于，包括降低步长值单元，用于在对前端视频监控装置监控到的当前视频图像帧进行编码量化过程中，降低量化步长值；以及视频编码单元，用于基于降低步长值单元降低后的量化步长值对当前视频图像帧进行编码。
全文摘要
本发明公开了一种视频监控场景判别方法及装置、一种监控图像编码方法及装置，其中视频监控场景判别方法包括获得前端视频监控装置监控到的当前视频图像帧；将获得的当前视频图像帧划分为M×N像素大小的块，其中M、N为自然数；分别确定划分得到的每个块的亮度均值；并在分别确定的每个块的亮度均值中，确定最大亮度均值Ymax和最小亮度均值Ymin；若则判别前端视频监控装置当前所处的监控场景为室内场景；否则判别前端视频监控装置当前所处的监控场景为室外场景，其中TH为设定的商值阈值。本发明可以实现对不同监控场景下监控到的视频图像采用适应的编码方式，提升视频监控的图像编码质量。
文档编号H04N7/50GK102547225SQ20101061207
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者张俭, 杨黎波, 柴鑫刚 申请人:中国移动通信集团公司