一种监控视频压缩方法
【专利摘要】本发明涉及一种监控视频压缩方法，包括：步骤S1：采集视频样本；步骤S2：把图像划分为像块；步骤S3：建立坐标系；步骤S4：计算样本像块的差异参考矩阵；步骤S5：计算现场预设时间间隔的视频图像的像块差异值；步骤S6：重复帧判断，若为重复帧则丢弃；步骤S7：视频补偿并存储，同时清空处理过的缓存视频，再对下一时间间隔的视频重复步骤S5、S6、S7。与现有技术相比，本发明不仅解决了用户通过视频查找关键信息的时间浪费，而且使监控设备在存储视频数据时节省大量的存储空间，从而满足用户的QoS需求。
【专利说明】一种监控视频压缩方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种视频信息处理方法，尤其是涉及一种监控视频压缩方法。
【背景技术】
[0002] 由于数字化生活的进一步推进，智能家居、智能手机、智慧社区等一系列智能化应 用的快速发展，则智能摄像头在其中起到了非常重要的作用。并且现代社会中，尤其是个人 家庭门口监视和社区楼道监视区域等都安装了大量的摄像头，可以实时监视涉及到安全方 面的东西，并且这些监控摄像头经常会长时间拍摄大量无用的静态场景。与普通的电视电 影视频场景相比，监控视频场景往往具有以下的一些特点：背景固定不变，前景物体较少， 场景相对稳定，鲜有剧烈变化，帧速较慢，即监控视频具有低帧率、帧间相关性高的特点。因 此监控视频比一般视频具有更大的信息压缩潜力，然而目前大多数用户所使用的摄像头， 基本上都是将采集到的所有图像进行存储，没有对所采集到的视频流进行重复率压缩和简 化，尤其是对大量的无用场景的丢失处理。
[0003] 现有技术存在如下的方式提高视频的压缩比，有：
[0004] 1)去除时间和空间上的冗余。这种方式并不能去除内容冗余，监控视频中仍存在 较多的内容冗余。
[0005] 2)基于每帧的内容的压缩，对于重要帧采用较小的QP值（准峰值），对非重要的 帧采用较大的QP值，实现保存重要帧的清晰化的基础上增大压缩比。这种方式以每帧为单 位，为了一帧中的一小部分而清晰化整个帧，压缩性能仍不够理想。
[0006] 中国专利200810216851. 4公开了一种视频压缩方法，包括首先定义视频变化小 于或等于阈值的场景为背景，大于的为前景，然后对背景进行高质量参考帧进行编解码，对 前景用普通参考帧进行编解码，此专利对前景里重复帧仍进行保存，导致压缩后的视频存 储量仍然很大。
[0007] 所以急需一种监控视频压缩方法来有效地解决监控摄像头采集的大量视频流重 复率压缩和简化问题。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有效地解决监 控摄像头采集的大量视频流重复率压缩和简化问题的监控视频压缩方法。
[0009] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0010] 一种监控视频压缩方法，包括：
[0011] 步骤S1 :监控摄像头置于静止环境中，采集视频流数据，截取播放稳定的一段视 频流数据作为样本，该样本里包含N个G0P，每个G0P包含1个I帧；
[0012] 步骤S2 :设每一 I帧图像由aXb个像素构成，每个像素均取样亮度信号，每8X8 个像素组成1个像块，则亮度信号像块的个数为mXn块，其中，m = a/8, n = b/8 ;
[0013] 步骤S3 :在每一 I帧图像的水平方向和垂直方向建立直角坐标系0-XY，得出图像 中每个亮度信号像块的二维坐标（x，y)，其中，xei，2，···，!!；
[0014] 步骤S4 :将样本中N/2个I帧中的对应每个坐标的亮度信号像块进行次的两 两比较，得到对应的差异参考矩阵，再取其余的N/2个I帧进行比较测试，获取每次测试后 的异常像块数量，最终得到判定相邻I帧是否为重复帧的阈值K ;
[0015] 步骤S5 :置于现场的监控摄像头首先将实时采集的数据存入buffer中，然后从 buffer中取出预设时间间隔的视频流，按时刻标记G0P的I巾贞，计算得出当前时刻I巾贞n (t) 和上一时刻I帧n (t-1)之间对应每个坐标的像块差异值，再将这些差异值与差异参考矩阵 中对应坐标上的像块差值进行比较，最终统计超出参考矩阵像块差值范围的像块数量；
[0016] 步骤S6:将n(t)中超出参考矩阵的像块数量记为N(t)，如果N(t)彡K，则n(t)为 重复帧，并丢弃，否则，保留此I帧所在的G0P ;
[0017] 步骤S7 :对丢弃重复帧后的视频流进行补偿，并存储到硬盘，同时清空buffer中 处理过的视频流，再对下一个时间间隔的视频流重复步骤S5、S6、S7。
[0018] 所述的步骤S4具体包括：
[0019] 401 :从I帧的每个亮度信号像块中取出一个8X8的二维数据矩阵，其中矩阵中 64个数据代表了原始图像各像素的亮度值，范围为0?255 ;
[0020] 402 :将矩阵依次进行DCT变换、非均匀性量化且除4,得到坐标位置（X，y)的像块 压缩矩阵，记为T8X8(x，y);
[0021] 403 :将其中N/2个I帧在坐标位置（X，y)的亮度信号像块压缩矩阵进行c^2次 的两两相减，获得绝对差值为亮度信号像块差异值Λ T8X8 (X，y)，统计这些差值的合理范围 [ΔΓ8?·(Χ,>0，Δ7^0^)],简写为ΔΤ( Χ，y)，贝u每个坐标上亮度信号像块的差异参考矩阵 iP,为：
【权利要求】
1. 一种监控视频压缩方法，其特征在于，包括： 步骤S1 :监控摄像头置于静止环境中，采集视频流数据，截取播放稳定的一段视频流 数据作为样本，该样本里包含N个GOP，每个GOP包含1个I帧； 步骤S2 :设每一 I帧图像由aXb个像素构成，每个像素均取样亮度信号，每8X8个像 素组成1个像块，则亮度信号像块的个数为mXn块，其中，m = a/8, n = b/8 ; 步骤S3 :在每一 I帧图像的水平方向和垂直方向建立直角坐标系O-XY，得出图像中每 个亮度信号像块的二维坐标（x，y)，其中，xei，2，一,111,761,2, ···，!!； 步骤S4 :将样本中N/2个I帧中的对应每个坐标的亮度信号像块进行次的两两比 较，得到对应的差异参考矩阵，再取其余的N/2个I帧进行比较测试，获取每次测试后的异 常像块数量，最终得到判定相邻I帧是否为重复帧的阈值K ; 步骤S5:置于现场的监控摄像头首先将实时采集的数据存入buffer中，然后从buffer 中取出预设时间间隔的视频流，按时刻标记GOP的I帧，计算得出当前时刻I帧n(t)和上 一时刻I帧η (t-Ι)之间对应每个坐标的像块差异值，再将这些差异值与差异参考矩阵中对 应坐标上的像块差值进行比较，最终统计超出参考矩阵像块差值范围的像块数量； 步骤S6 :将n(t)中超出参考矩阵的像块数量记为N(t)，如果N(t)彡K，则n(t)为重 复帧，并丢弃，否则，保留此I帧所在的G0P ; 步骤S7 :对丢弃重复帧后的视频流进行补偿，并存储到硬盘，同时清空buffer中处理 过的视频流，再对下一个时间间隔的视频流重复步骤S5、S6、S7。
2. 根据权利要求1所述的一种监控视频压缩方法，其特征在于，所述的步骤S4具体包 括： 401 :从I帧的每个亮度信号像块中取出一个8X8的二维数据矩阵，其中矩阵中64个 数据代表了原始图像各像素的亮度值，范围为〇?255 ; 402 :将矩阵依次进行DCT变换、非均匀性量化且除4,得到坐标位置（x，y)的像块压缩 矩阵，记为T 8X8(x，y); 403 :将其中N/2个I帧在坐标位置（x，y)的亮度信号像块压缩矩阵进行次的 两两相减，获得绝对差值为亮度信号像块差异值Λ T8X8(x，y)，统计这些差值的合理范围 07^〇^)，么7^(；(，>〇],简写为八1^，5〇，贝_个坐标上亮度信号像块的差异参考矩阵 记为：
404 :依照步骤403的方法，分别用其余的N/2个I帧进行次的两两相减，得出 个差值矩阵，再将这些矩阵与403中的差异参考矩阵对照，找出每个差值矩阵中对应位置 的像块差值超出范围的异常像块数，根据所述异常像块数的聚集情况确定一个合理的阈值 K，使重复的相邻I帧的异常像块数都小于K。
3. 根据权利要求2所述的一种监控视频压缩方法，其特征在于，所述的步骤S5中n (t) 相对于n(t-l)在对应坐标的像块绝对差值超出参考矩阵相应位置差值范围的像块数量， 是根据S4中步骤403获得的合理范围来判定的。
4.根据权利要求2所述的一种监控视频压缩方法，其特征在于，所述的步骤S5中n (t) 和n (t-1)之间对应每个坐标的每个像块差异值分别为n (t)对应坐标下相应像块压缩矩阵 与n(t-l)的相减后的差值绝对值，所述的n(t)和n(t-l)的每个像块的压缩矩阵由n(t) 和11(卜1)图像代入步骤401、402获得。
【文档编号】H04N19/142GK104093021SQ201410336372
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】陈运文, 吴飞, 吴庐山, 刘锴, 陈益平, 韩华, 刘博 , 董波, 邹燕 申请人:上海工程技术大学