专利名称：多路实时监控单视频文件录制方法
技术领域：
本发明公开ー种视频监控录制方法，特别是一种用于教育领域的多路实时监控单视频文件录制方法。
背景技术：
随着人们生活水平和生活质量的提高，人们的安全意识也逐渐增强，视频监控在人们日常生活中的应用也越来越广泛，应用领域也越来越多，不仅涉及到安防领域，还延伸到其他领域，如教育等。目前的应用于教育领域视频监控系统，通常都是采用摄像机采集视频信号，如教师讲课情况、学生课堂表现情况等等，经编码器编码后，发送给监视器(如校长室或通过网络发送至教育局等部门)进行显示，有些监控系统为了能够对监控内容进行回放，采用录像机对摄像机采集的视频信号进行录制，以供以后回放。现有技术中的录像机通常都是对所有的摄像机采集的视频信号进行全时段录制，但是，摄像机采集的视频信号并不是时时都有用的，可能仅是某一时段采集的视频信号才有价值，而录像机对摄像机采集的视频信号进行全部录制，势必会录制大量的无用信息，这样不仅浪费了录像机的存储空间，而且，在日后回放时，还会浪费大量时间去剪辑、提取有用信息进行重新编辑、录制。 在教育领域中尤为如此，可能某ー节课中，仅需某ー时段对老师表现进行监控，另ー时段对学生表现进行监控，中间插入其他视频，如教师建议、课件等等，就需要对采集到的视频信息等进行重新剪辑、整合，会浪费大量时间和精力。
发明内容
针对上述提到的现有技术中应用于教育领域的视频监控系统对所有的视频信号均进行录制，会造成不必要的浪费的缺点，本发明提供一种新的多路实时监控单视频文件录制方法，其可以仅对多路监控中的有用信息进行切換录制，生成单个视频文件，不仅信息的有用率高，而且还可以节省剪辑时间和存储空间。本发明解决其技术问题采用的技术方案是一种多路实时监控单视频文件录制方法，方法包括下述步骤
A、ー个以上的视频源采集视频信号，并通过编码器进行编码后输出给服务器，服务器输出视频信号给显示装置进行显示；
B、显示装置通过大窗ロ显示当前视频源的视频信号，并通过小窗ロ显示其他视频源的视频信号，同吋，服务器对当前视频源的视频信号进行录制；
C、通过操作能够切換显示装置的大窗ロ显示视频信号的视频源，切換显示装置的大窗 ロ显示视频信号的视频源的同吋，服务器对切換后的视频源的视频信号进行录制，直至下一次切換或录制完成，形成单个视频文件。本发明解决其技术问题采用的技术方案进ー步还包括所述的切換显示装置的大窗ロ显示视频信号的视频源时，显示装置将目标视频源的编码器编号发送给服务器，服务器对相应编号的编码器输入的视频信号进行录制。所述的服务器收到切換视频源信号后，发送信号给对应编号的编码器，编码器在收到服务器的信号后，立即编码一个视频I帧，并将I帧发送给服务器，服务器将I帧数据写入视频文件，并将I帧之后的该编码器数据都写入视频文件。所述的当服务器和编码器连接之后，会发送ー个输出分辨率指令给编码器，无论编码器的前段视频源是多少的分辨率，当其收到服务器发送的输出分辨率指令后，会按照服务器发送的输出分辨率指令中设定的分辨率调整其输出的视频信号的分辨率，将其调整为服务器发送的输出分辨率指令中设定的分辨率后输出给服务器。所述的显示装置进行视频源切換吋，可通过鼠标单击小窗ロ、鼠标双击小窗口和/ 或键盘输入。所述的视频源切換吋，服务器会根据本地的时间对接收的视频数据帧的时间戳进行修正，从而使图像更平滑。所述的服务器对接收的视频数据帧的时间戳进行修正吋，对于非电影模式的视频流，根据其前一段时间的视频帧率累积计算ー个帧率范围，如果当前帧率超出这个范围，则对其进行纠正，同时刷新作为參考的帧率范围。本发明的有益效果是本发明可以通过显示装置进行视频源切換，仅对有用的视频信息进行录制，不仅节约后期剪辑的时间和工作，而且还能节约了大量的存储空间，同时可以保证视频信息的有效利用率。下面将结合具体实施方式
对本发明做进ー步说明。
具体实施例方式本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。本发明主要为ー种视频监控系统视频文件的录制方法，本发明中所用到的视频监控系统，主要包括用于采集视频信号的摄像机(包括但不限于教师摄像机、学生摄像机等)、 对摄像机采集的视频信号进行编码的编码器(本发明中，每个编码器都有自己对应的编号， 并存在服务器中)、用于控制摄像机等工作的服务器和用于显示视频信号的显示装置，其共同組成监控系统网络，本发明中，显示装置还可以连接在以太网上，通过网络进行远程监控，实现基于网络的远程监控系统。本实施例中，显示装置采用个人电脑，即PC机，其可以连接在以太网络上，对监控系统进行远程控制和监控等。本实施例中的视频源除了采集视频信号的摄像机外，还可以包括有其他的视频源，如VGA信号、教师讲义、课件或课堂动画寸。本发明中的多路实时监控单视频文件录制方法主要包括下述步骤
A、ー个以上的视频源采集视频信号，并通过编码器进行编码后输出给服务器，服务器输出视频信号给显示装置进行显示，本实施例中，服务器还可以通过以太网络进行远程传输，实现基于网络的视频监控；
B、显示装置(本实施例中，显示装置为远程电脑的显示器)上显示视频信息，本实施例中，显示装置通过大窗ロ显示当前视频源的视频信号，并通过小窗ロ显示其他视频源的视频信号，同吋，服务器对当前视频源的视频信号进行录制；
C、通过操作能够切換显示装置的大窗ロ显示视频信号的视频源，本实施例中，显示装置进行视频源切換吋，可通过鼠标单击小窗ロ、鼠标双击小窗口和/或键盘输入，切換显示装置的大窗ロ显示视频信号的视频源的同吋，服务器对切換后的视频源的视频信号进行录制，直至下一次切換或录制完成，形成单个视频文件，视频源切換吋，服务器会根据本地的时间对接收的视频数据帧的时间戳进行修正，从而使图像更平滑，服务器对接收的视频数据帧的时间戳进行修正吋，对于非电影模式的视频流，根据其前一段时间的视频帧率累积计算ー个帧率范围，如果当前帧率超出这个范围，则对其进行纠正，同时刷新作为參考的帧率范围。本实施例中，此步骤可分为如下几个小步
C-1、切換显示装置的大窗ロ显示视频信号的视频源时，显示装置将目标视频源的编码器编号发送给服务器，服务器对相应编号的编码器输入的视频信号进行录制；
C-2、当服务器和编码器连接之后，会发送ー个输出分辨率指令给编码器，无论编码器的前段视频源是多少的分辨率，当其收到服务器发送的输出分辨率指令后，会按照服务器发送的输出分辨率指令中设定的分辨率调整其输出的视频信号的分辨率，将其调整为服务器发送的输出分辨率指令中设定的分辨率后输出给服务器，进行视频录制；
C-3、服务器收到切換视频源信号后，发送信号给对应编号的编码器，编码器在收到服务器的信号后，立即编码一个视频I帧，并将I帧发送给服务器，服务器将I帧数据写入视频文件，并将I帧之后的该编码器数据都写入视频文件。本发明方法实现的主要功能如下
1、点击WEB(即显示装置的显示界面)上的按钮，可以弹出ー个控件窗ロ，窗口内可以显示当前教室的所有视频信号，包括但不限制于老师摄像机信号、学生摄像机信号、VGA信号等(本发明应用于教学监控中)；
2、在中间的大显示框内显示当前选取的视频信号，并可以通过鼠标点击其他小显示框，随时切換到其他路，以实现对当前显示视频的实时录制编辑。录制完成后，可以生成一个单独的视频文件，文件的内容与大显示框内的显示内容完全一致。3、这样使用者不需要在录制完成后再对多路视频进行剪辑，来形成ー个自己满意的単一的文件。4、在录制的同吋，本发明还支持对摄像机的实时控制，包括变焦、移动、预置位等， 以获得更好的视频效果，本发明还支持无人值守的自动录制，即对视频/VGA的视频内容进行图像算法分析，由服务器决定进行哪一路的录制。
本发明的详细步骤如下
1、在视频录制开始吋，除了有实际输入源的视频，系统会额外地多生成一路文件，以记录实时剪辑的视频文件，本实施例中，称之为电影模式文件，即本发明录制的单视频文件；
2、当用户通过鼠标双击某一路输入视频源吋，导播控制台(即用户的控制界面，或称为显示装置的显示界面)会通过网络发出信号给服务器，标识当前用户正在切換视频源，并将目标视频源的编码器编号发送给服务器；
3、服务器在收到切換信号以后，通过网络发送信号给对应编号的编码器；
4、编码器在收到服务器的消息后，立即编码一个视频I帧，并将I帧通过网络发送给服务器，目前的视频编码有I帧和非I帧的区別，在视频切換过程中，如果在鼠标点击后直接切換而不管当前播放的是否为I帧的话，就会带来花屏、图像碎裂等问题。所以，本发明在服务器收到切換请求吋，需要先向相关编码器发送ー个请求I帧编码的指令，在接收到I帧之后，才能将视频源进行切換。这个过程如果太长会让用户感觉到严重的迟滞，而本实施例中将整个发送请求编码收到帧的过程的时间控制在50ms之内，用户不会感到任何延迟。而且由于服务器在收到I帧之前还是在继续播放前一路的视频，所以即使因为网络或其他外部原因造成接受I帧的延迟，对于生成的录制文件也不会有卡顿或者衔接不流畅；
5、服务器将I帧数据写入电影模式文件，并将这之后的该编码器数据都写入电影模式文件，本实施例中，因为现有技术中存在很多视频封装格式，而单个文件都只能有ー个固定分辨率，不能支持实时变化，如果在不同分辨率的文件之间进行切換，就会造成各种显示问题，甚至造成播放器崩溃。所以，本发明中，在所有进入服务器的视频都由编码器缩放成统一分辨率，在本发明中，这个统一分辨率是可调的，可人为设定。当服务器和编码器连接之后，服务器会发送ー个输出分辨率指令给编码器，无论编码器的前段视频源是多少的分辨率，输出的分辨率都是服务器所要求的。例如，当系统设定输出分辨率为1280X720时，但输入编码器视频的分辨率是10MX768或1920X1080，编码器就会对其进行等比例放大或縮小成1280X720，再进行编码，这样服务器在多个视频之间的切換才可以流畅自如，不会出现中途黑屏，播放器画面大小突变，以及播放器崩溃等现象；
6、如此循环，直至用户下一次切換视频源，本发明中，由于视音频的反复切換，因为各路的帧率有波动，会在切換过程中产生抖动现象，有可能导致轻微的视频卡顿。服务器会根据本地的时间对接收的数据帧的时间戳进行修正，从而使图像更平滑。对于非电影模式 (本实施例中是除了当前正在用于录制合成的那路视频以外的其他视频通称为非电影模式视频流)的视频流，根据其前一段时间的视频帧率累积计算ー个帧率范围，计算公式为以往的平均帧率X a% +当前帧率X (l-a%)(本实施例中，a是ー个比例系数，取值范围从 1-99，有可能在各种情况下进行调整，可根据经验判定，本实施例中，a取值为30或40)，如果当前帧率超出这个范围，则对其进行纠正，同时刷新作为參考的帧率范围。例如在录制 2分钟后，根据前2分钟的帧率计算出来的帧间隔应该是在33ms，但是之后来了一个间隔 IOOms的帧，那么服务器会将该帧的时间记录为aiiin + 40ms (实际数值可根据实际需要具体设定)，而不是实际时间的2min+100mS，同时修改作为參考的參考帧间隔为38ms (实际数值可根据实际需要具体设定)。由于电影模式的视频流是不稳定的，因为每路流的帧率都可能不一样，本实施例中的编码器通常支持的帧率是5帧-30帧，所以电影模式的帧间隔时间定为30ms-220ms之间，超出这个范围就强制按照最大(即220ms)或最小值(即30ms)记录，
7、此种方式可以通过网络实时生成电影模式单流文件，在网络上直播或点播时可以节约大量的带宽，文件录制完成后也可以节省用户大量的编辑时间，切換过程流畅自如，不会产生花屏和卡顿等现象。 本发明可以通过显示装置进行视频源切換，仅对有用的视频信息进行录制，不仅节约后期剪辑的时间和工作，而且还能节约了大量的存储空间，同时可以保证视频信息的有效利用率。
权利要求
1.ー种多路实时监控单视频文件录制方法，其特征是所述的方法包括下述步骤A、ー个以上的视频源采集视频信号，并通过编码器进行编码后输出给服务器，服务器输出视频信号给显示装置进行显示；B、显示装置通过大窗ロ显示当前视频源的视频信号，并通过小窗ロ显示其他视频源的视频信号，同吋，服务器对当前视频源的视频信号进行录制；C、通过操作能够切換显示装置的大窗ロ显示视频信号的视频源，切換显示装置的大窗 ロ显示视频信号的视频源的同吋，服务器对切換后的视频源的视频信号进行录制，直至下一次切換或录制完成，形成单个视频文件。
2.根据权利要求1所述的多路实时监控单视频文件录制方法，其特征是所述的切換显示装置的大窗ロ显示视频信号的视频源时，显示装置将目标视频源的编码器编号发送给服务器，服务器对相应编号的编码器输入的视频信号进行录制。
3.根据权利要求2所述的多路实时监控单视频文件录制方法，其特征是所述的服务器收到切換视频源信号后，发送信号给对应编号的编码器，编码器在收到服务器的信号后， 立即编码一个视频I帧，并将I帧发送给服务器，服务器将I帧数据写入视频文件，并将I 帧之后的该编码器数据都写入视频文件。
4.根据权利要求3所述的多路实时监控单视频文件录制方法，其特征是所述的当服务器和编码器连接之后，会发送ー个输出分辨率指令给编码器，无论编码器的前段视频源是多少的分辨率，当其收到服务器发送的输出分辨率指令后，会按照服务器发送的输出分辨率指令中设定的分辨率调整其输出的视频信号的分辨率，将其调整为服务器发送的输出分辨率指令中设定的分辨率后输出给服务器。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的多路实时监控单视频文件录制方法，其特征是所述的显示装置进行视频源切換吋，可通过鼠标单击小窗ロ、鼠标双击小窗口和/或键盘输入。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的多路实时监控单视频文件录制方法，其特征是所述的视频源切換吋，服务器会根据本地的时间对接收的视频数据帧的时间戳进行修正，从而使图像更平滑。
7.根据权利要求6所述的多路实时监控单视频文件录制方法，其特征是所述的服务器对接收的视频数据帧的时间戳进行修正吋，对于非电影模式的视频流，根据其前一段时间的视频帧率累积计算ー个帧率范围，如果当前帧率超出这个范围，则对其进行纠正，同时刷新作为參考的帧率范围。
全文摘要
一种多路实时监控单视频文件录制方法，包括下述步骤A、一个以上的视频源采集视频信号，并通过编码器进行编码后输出给服务器，服务器输出视频信号给显示装置进行显示；B、显示装置通过大窗口显示当前视频源的视频信号，并通过小窗口显示其他视频源的视频信号，同时，服务器对当前视频源的视频信号进行录制；C、通过操作能够切换显示装置的大窗口显示视频信号的视频源，切换显示装置的大窗口显示视频信号的视频源的同时，服务器对切换后的视频源的视频信号进行录制，直至下一次切换或录制完成。本发明可以通过显示装置进行视频源切换，仅对有用的视频信息进行录制，不仅节约后期剪辑的时间和工作，而且还能节约了大量的存储空间。
文档编号H04N5/915GK102547248SQ201210023748
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月3日 优先权日2012年2月3日
发明者周定波, 廖海, 杜号, 瞿新, 陈功, 陈志淮 申请人:深圳锐取信息技术股份有限公司