本发明涉及视频监控的技术领域，更具体地，本发明提供了一种大规模实时监控视频压缩方法。
背景技术：
随着多媒体信息技术的不断发展，视频信息大量涌现。视频数据作为一种表达信息的综合媒体，已成为我们现实生活中一个重要的信息载体。随着监控采像设备的日益普及，产生了海量的视频数据，视频存储是视频监控系统应用中非常重要的一个环节。海量的视频数据通常需要进行长时间的存储，才能为日后的视频录像资料检索、回放等提供服务。
最常见的存储视频数据的方法是简单地对全时段的视频原始资料进行存储。这种方式保存了大量背景信息，即保存的信息中存在很大冗余，耗费了庞大的存储成本，难以保存长时期的视频记录。因此必须将视频原始资料进行压缩存储，缩小存储空间，延长存储时效。但随着视频压缩技术的发展，出现了很多视频压缩的算法与技术，例如MPEG压缩算法，其优点是解码之后的画质比较清晰，但是该算法压缩率低，占用宽带很大；H.264压缩技术的压缩率高，但解码之后的画质相对较差，占用带宽随画面运动的复杂度而大幅变化；且随着监控数量巨大增长，需要大量的存储空间，需要相匹配的机房空间，空调的能耗大大增加，UPS电池大大增加，相适应的维护成本上升，因此急需一种在保证获得高清晰度的情况下降低压缩视频存储空间的压缩方法。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种监控视频压缩方法，其基于H.264或H.265标准，码率控制模式为定码率控制，且码率控制范围是256Kbps～1024Kbps。
作为本发明的一种优选技术方案，其中，关键帧间隔是15～25，帧率是20～40fps。
作为本发明的一种优选技术方案，其中，关键帧间隔是20，帧率是30fps。
作为本发明的一种优选技术方案，其中，I帧与P帧二者比特数比值的最小值为10。
作为本发明的一种优选技术方案，其中，I帧与P帧二者比特数比值的最大值为80。
作为本发明的一种优选技术方案，其中，当前帧宏块的Qp范围是55～17。
作为本发明的一种优选技术方案，其中，当前帧宏块的Qp范围是46～21。
作为本发明的一种优选技术方案，其中，码率控制输出最大的Qp为38。
作为本发明的一种优选技术方案，其中，两个连续P帧起始Qp差值的最大值为10。
作为本发明的一种优选技术方案，其中，两个连续IP帧起始Qp差值的最大值为4。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果包括：本发明通过限定码率控制过程中的相关参数范围，在保证监控画面清晰度的同时，减少视频压缩数据的储存空间，提高对储存空间、硬盘的利用率。
具体实施方式
为了下面的详细描述的目的，应当理解，本发明可采用各种替代的变化，除非明确规定相反。此外，除了在任何操作实例中，或者以其他方式指出的情况下，表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的所有数字应被理解为在所有情况下被术语“约”修饰。因此，除非相反指出，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是根据本发明所要获得的期望性能而变化的近似值。至少并不是试图将等同原则的适用限制在权利要求的范围内，每个数值参数至少应该根据报告的有效数字的个数并通过应用普通舍入技术来解释。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种监控视频压缩方法，其基于H.264或H.265标准，码率控制模式为定码率控制，且码率控制范围是256Kbps～1024Kbps。
本发明利用定码率控制，这样可以牵制图像变化导致码率波动较大，但同时也会影响图像质量的稳定性能。
图像数据主要由I帧、P帧等帧组成，其中由于I帧包含关键视频参数所以比其它帧大很多倍，在平衡图像效果的时候增加关键帧(Gop)值可以降低图像大小；而帧率是单位时间内编码帧数，帧数的多少会影响录像数据的大小。
在一种实施方式中，关键帧间隔是15～25，帧率是20～40fps；优选地，关键帧间隔是20，帧率是30fps。
通过实验发现，当关键帧与帧率在合适范围内时，所得图像的清晰度较高，没有马赛克出现，且压缩视频数据所占储存较少，可能由于适当提高Gop长度有利于减小数据所占体积，而当其过大时，则会导致Gop后部帧的画面失真，从而出现马赛克等不清晰的现象。
在视频压缩的过程中，I帧是帧内图像数据压缩，是独立帧。而P帧则是参考I帧进行帧间图像数据压缩，不是独立帧。在压缩后的视频中绝大多数都是P帧，故视频质量主要由P帧表现出来，也通常用MinIprop以及MaxIprop分别表示的是最小IP比例和最大IP比例。
在一种实施方式中，I帧与P帧二者比特数比值的最小值为10。
在一种实施方式中，I帧与P帧二者比特数比值的最大值为80。
在实验设计过程中，申请人意外发现，当I帧与P帧二者比特数(IP)比值在10～80范围时，所得视频画面清晰度较高，这由于当IP比例的最小值大于10，会造成I帧清晰，而P帧模糊；当IP比例的最大值小于80时，会导致I帧模糊，P帧清晰。
基于H.264编码时，将每一帧的图像分为很多个宏块，每个宏块编码后都有一个Qp值，且每个宏块的Qp不一定相等，所以对于每一帧图像来说，都有一个最大Qp值和最小Qp值，也就是MaxQp和MinQp；此外，基于H.264，量化参数越小，输出越接近输入，但也会经常出现输出大于输入的，同时可能带来画质不清晰的问题。
在一种实施方式中，当前帧宏块的Qp范围是55～17；优选地，当前帧宏块的Qp范围是46～21，即MaxQp为46，MinQp为21。
在一种实施方式中，码率控制输出最大的Qp(MaxStartQp)为38。
申请人通过调节发现，利用MaxQp、MinQp限制宏块级Qp的范围，可以有效约束图像中的Qp的范围，提高图像清晰度；此外，也不能提高MinQp的值，那样可能会降低帧的平坦部分的质量，同时增加压缩数据的空间占比。
在码率调控过程中利用MaxPPDeltaQp表示连续两个P帧起始Qp之间的最大差值，MaxIPDeltaQp表示连续IP帧起始QP之间的最大差值。
在一种实施方式中，两个连续P帧起始Qp差值的最大值为10，即MaxPPDeltaQp为10。
在一种实施方式中，两个连续IP帧起始Qp差值的最大值为4，即MaxIPDeltaQp为4。
申请人在调试过程中发现，当记录画面出现大运动或者场景切换等巨大变化时，如果保证码率平稳条件下，可能会导致连续P帧之间QP差异过大，而导致图像马赛克等问题；不过可以通过调整这MaxPPDeltaQp以及MaxPPDeltaQp对QP变化进行钳位，从而避免出现图像质量波动；当控制MaxPPDeltaQp以及MaxPPDeltaQp分别为10与4时，即可以保证画面的清晰度也可以大幅度降低压缩数据的储存占比，提高空间利用率，降低能耗。
申请人通过调控码率控制方法，通过协调码率、Gop、帧率、MinIprop、MaxIprop、MaxQp、MinQp、MaxStartQp、MaxPPDeltaQp、MaxPPDeltaQp这一系列的参数来调控所得视频的画面清晰度以及视频压缩数据的存储占比，几个参数之间相互制衡，得到画面清晰且视频压缩数据的存储占比较小的压缩方法。
实施例1
本发明的实施例1提供了一种视频监控体系，其中，1台视频监控每小时会产生2.5GB的存储需求，每天会产生60GB的数据，2000台高清视频监控系统每天会有120TB的数据，以90天的保存时间计算，需要10800TB的存储空间，存储空间在格式化等处理，进入生产状态前有10％的损耗，而总体对存储空间的要求在11880TB的空间需求；
该监控系统的参数设置如下：
码率控制模式为动态；
关键帧间隔是20，帧率是30fps；
MinIprop为32，MaxIprop为128；
MaxQp为32，MinQp为16，MaxStartQp为24；
MaxPPDeltaQp为8，MaxIPDeltaQp为4。
实施例2
本发明的实施例2所用视频监控系统同实施例1，不同之处在于，码率控制模式为定码率控制，且码率控制范围是256Kbps～1024Kbps；
关键帧间隔是20，帧率是30fps；
MinIprop为10，MaxIprop为80；
MaxQp为46，MinQp为21，MaxStartQp为38；
MaxPPDeltaQp为10，MaxIPDeltaQp为4；
以相同的工作模式以及计算方法，实施例2提供的监控系统90天所需储存空间下降90％。
实施例3
本发明的实施例2所用视频监控系统同实施例1，不同之处在于，码率控制模式为定码率控制，且码率控制范围是256Kbps～1024Kbps；
关键帧间隔是25，帧率是30fps；
MinIprop为10，MaxIprop为80；
MaxQp为46，MinQp为21，MaxStartQp为38；
MaxPPDeltaQp为10，MaxIPDeltaQp为4；
以相同的工作模式以及计算方法，实施例3提供的监控系统90天所需储存空间下降85％。
实施例4
本发明的实施例4所用视频监控系统同实施例1，不同之处在于，码率控制模式为定码率控制，且码率控制范围是256Kbps～1024Kbps；
关键帧间隔是20，帧率是30fps；
MinIprop为5，MaxIprop为80；
MaxQp为46，MinQp为21，MaxStartQp为38；
MaxPPDeltaQp为10，MaxIPDeltaQp为4；
以相同的工作模式以及计算方法，实施例4提供的监控系统90天所需储存空间下降79％。
实施例5
本发明的实施例5所用视频监控系统同实施例1，不同之处在于，码率控制模式为定码率控制，且码率控制范围是256Kbps～1024Kbps；
关键帧间隔是20，帧率是30fps；
MinIprop为10，MaxIprop为85；
MaxQp为46，MinQp为21，MaxStartQp为38；
MaxPPDeltaQp为10，MaxIPDeltaQp为4；
以相同的工作模式以及计算方法，实施例5提供的监控系统90天所需储存空间下降75％。
实施例6
本发明的实施例6所用视频监控系统同实施例1，不同之处在于，码率控制模式为定码率控制，且码率控制范围是256Kbps～1024Kbps；
关键帧间隔是20，帧率是30fps；
MinIprop为10，MaxIprop为80；
MaxQp为55，MinQp为21，MaxStartQp为38；
MaxPPDeltaQp为10，MaxIPDeltaQp为4；
以相同的工作模式以及计算方法，实施例6提供的监控系统90天所需储存空间下降82％。
实施例7
本发明的实施例7所用视频监控系统同实施例1，不同之处在于，码率控制模式为定码率控制，且码率控制范围是256Kbps～1024Kbps；
关键帧间隔是20，帧率是30fps；
MinIprop为10，MaxIprop为80；
MaxQp为46，MinQp为17，MaxStartQp为38；
MaxPPDeltaQp为10，MaxIPDeltaQp为4；
以相同的工作模式以及计算方法，实施例7提供的监控系统90天所需储存空间下降83％。
实施例8
本发明的实施例8所用视频监控系统同实施例1，不同之处在于，码率控制模式为定码率控制，且码率控制范围是256Kbps～1024Kbps；
关键帧间隔是20，帧率是30fps；
MinIprop为10，MaxIprop为80；
MaxQp为46，MinQp为21，MaxStartQp为45；
MaxPPDeltaQp为10，MaxIPDeltaQp为4；
以相同的工作模式以及计算方法，实施例8提供的监控系统90天所需储存空间下降76％。
实施例9
本发明的实施例9所用视频监控系统同实施例1，不同之处在于，码率控制模式为定码率控制，且码率控制范围是256Kbps～1024Kbps；
关键帧间隔是20，帧率是30fps；
MinIprop为10，MaxIprop为80；
MaxQp为46，MinQp为21，MaxStartQp为38；
MaxPPDeltaQp为15，MaxIPDeltaQp为4；
以相同的工作模式以及计算方法，实施例9提供的监控系统90天所需储存空间下降72％。
实施例10
本发明的实施例10所用视频监控系统同实施例1，不同之处在于，码率控制模式为定码率控制，且码率控制范围是256Kbps～1024Kbps；
关键帧间隔是20，帧率是30fps；
MinIprop为10，MaxIprop为80；
MaxQp为46，MinQp为21，MaxStartQp为38；
MaxPPDeltaQp为10，MaxIPDeltaQp为2；
以相同的工作模式以及计算方法，实施例10提供的监控系统90天所需储存空间下降76％。
由实施例可知本发明通过限定码率控制过程中的相关参数范围，在保证监控画面清晰度的同时，平均减少90％视频压缩数据的储存空间，提高对储存空间、硬盘的利用率，减少损耗。
需要指出，以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。