专利名称：具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备及其方法
技术领域：
本发明涉及图像记录领域，特别涉及视频图像记录分析技术领域，具体是指一种
具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备及其方法。
背景技术：
硬盘录像机是目前视频监控系统中常用的录像存储设备，其功能是把监控视频图 像进行压縮编码并存储在硬盘上。传统的硬盘录像机存在以下一些缺点
(1)监控录像是非结构化的数据，无法进行查询检索，要想获取有用信息只能依靠 人工逐段观看的方式，工作效率低下； (2)监控录像的数据量大，对其存储和网络传输带来很多不便，无法实现有效的信 息共享。 如果能够对监控视频进行智能分析，并产生关于其属性和内容的描述，就可以通 过对其描述数据进行检索和查询，获得相应的视频图像。同时，由于描述数据是对视频内容 的高度概括，其数据量小，存储和传输占用的资源少，能够实现真正的信息共享。
中国发明专利(申请号200810161985. 0)公开了一种通过元数据描述视频概要 的视频概要描述方案。该发明采用了一种分级概要描述方案(DS)，分级概要描述方案至少 包括一个精彩场面级DS，并且选择性的包括概要主题列表DS。视频概要提供导航功能和 浏览功能，并且使得有效地检索所需要的视频内容具有可能性。中国发明专利(申请号 200710062778. 5)公开了一种针对MPEG-7文件的检索方法及系统，通过该发明，可满足多 媒体特征相似性距离度量的需求，实现多媒体特征的复合查询。中国发明专利CN 1266635C 公开了一种基于MPEG-7的远程教学领域的流媒体检索系统，具有很强的可移植性，支持远 程教育领域的流媒体检索。中国发明专利(申请号200910050916.7)提供了一种具有人 脸图像抓取功能的硬盘录像机及人脸图像抓取方法，直接完成了人像照片的采集工作，降 低了人工回放、筛选和抓取的工作量。 虽然目前在现有技术中有一些视频描述方面的技术和一些带有特殊功能的硬盘 录像机，但是还没有能够对监控视频进行结构化分析、判别和进一步描述功能的硬盘录像 机。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够对监控视频进行结 构化分析判别、结构简单实用、处理过程快捷方便、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛 的具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备及其方法。 为了实现上述的目的，本发明的具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备及其方 法如下 该具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备，其主要特点是，所述的硬盘录像设 备包括
摄像单元，从外界获取监控视频图像信息，为该硬盘录像设备提供图像来源；
图像采集单元，与所述的摄像单元相连接，实时采集所述的摄像单元获取的监控 视频图像信息； 图像分析判别模块，与所述的图像采集单元相连接，并对实时采集的监控视频图 像信息进行特征提取和分类判别。 该具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备中的图像分析判别模块包括 图像分割单元，与所述的图像采集单元相连接，并对实时采集的监控视频图像信
息进行分割，并得到若干个子图像； 特征提取单元，与所述的图像分割单元相连接，提取所述的子图像的特征；
分类判别单元，与所述的特征提取单元相连接，对子图像的特征进行分类判别。
该具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备中的特征提取单元所提取的子图像 的特征为该子图像的视觉特征。 该具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备中的视觉特征包括图像的颜色、纹 理、形状、运动、定位和轮廓特征。 该具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备中的分类判断单元对子图像的特征 进行分类判别，具体为 所述的分类判别单元根据所述的子图像的特征与特征知识库中的特征进行匹配， 对该子图像的属性和内容进行判断和推理。 该具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备中的图像分割单元和特征提取单元 均为数字信号处理模块。 该具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备中还包括 描述单元，与所述的图像分析判别模块相连接，对该图像分析判别模块所产生的 结果进行描述，并产生关于图像属性和内容的描述数据信息。 该具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备中的描述数据信息可以为XML语言 或者二进制的XML语言。 该具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备中的摄像单元为监控摄像头。 该利用上述的设备实现具有视频结构化描述功能的硬盘录像方法，其主要特点
是，所述的方法包括以下步骤 (1)所述的图像采集单元从所述的摄像单元采集相应的监控视频图像信息；
(2)图像分析判别模块对实时采集的监控视频图像信息进行特征提取和分类判别 处理。 该实现具有视频结构化描述功能的硬盘录像方法中的对实时采集的监控视频图 像信息进行特征提取和分类判别处理，包括以下步骤 (11)所述的图像分割单元根据所述的监控视频图像信息中事物的边缘把该监控 视频图像信息分割成若干子图像； (12)所述的特征提取单元对所述的子图像进行特征提取，得到该子图像的特征；
(13)所述的分类判别单元根据该子图像的特征与特征知识库中的特征进行匹配， 对该子图像的特征的属性和内容进行判断和推理。 该实现具有视频结构化描述功能的硬盘录像方法中还包括以下步骤
(3)所述的描述单元对所提取的特征信息和分类判别结果进行描述，并产生关于 图像属性和内容的描述数据信息。 采用了该发明的具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备及其方法，由于其中通 过对监控视频图像信息进行视频结构化分析判别，并进一步根据该结构化分析判别的结果 进行结构化描述记录，从而能够对监控视频进行特定的编码存储，而且还实现了对监控视 频图像信息的结构化描述，从而产生了关于其属性和内容的描述信息，不仅本身结构简单 实用，同时处理过程快捷方便，该描述信息可用于浏览和快速检索，而且数据量小，方便进 行存储和网络传输，大大提高了视频信息的利用效率，降低了人工成本，工作性能稳定可 靠，适用范围较为广泛。
图1为本发明的具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备的一种实施方式的组 成示意图。 图2为本发明的实现具有视频结构化描述功能的硬盘录像方法的工作原理示意 图。
具体实施例方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
请参阅图1所示，该具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备，其中包括
(1)摄像单元，从外界获取监控视频图像信息，为该硬盘录像设备提供图像来源； 该摄像单元为监控摄像头； (2)图像采集单元，与所述的摄像单元相连接，实时采集所述的摄像单元获取的监 控视频图像信息； (3)图像分析判别模块，与所述的图像采集单元相连接，并对实时采集的监控视频 图像信息进行特征提取和分类判别，其中包括 (a)图像分割单元，与所述的图像采集单元相连接，并对实时采集的监控视频图像 信息进行分割，并得到若干个子图像； (b)特征提取单元，分别与所述的图像分割单元和描述单元相连接，提取所述的子 图像的特征；该特征提取单元所提取的子图像的特征为该子图像的视觉特征，该视觉特征 包括图像的颜色、纹理、形状、运动、定位和轮廓特征； (c)分类判别单元，分别与所述的特征提取单元和描述单元相连接，对子图像的特 征进行分类判别，具体为 所述的分类判别单元根据所述的子图像的特征与特征知识库中的特征进行匹配， 对该子图像的属性和内容进行判断和推理。 (4)其中该设备还可以包括描述单元，与所述的图像分析判别模块相连接，对该图 像分析判别模块所产生的结果进行描述，并产生关于图像属性和内容的描述数据信息，该 描述数据信息可以为XML语言或者二进制的XML语言。 再请参阅图2所示，该利用上述的设备实现具有视频结构化描述功能的硬盘录像 方法，其中包括以下步骤
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(1)所述的图像采集单元从所述的摄像单元采集相应的监控视频图像信息；
(2)图像分析判别模块对实时采集的监控视频图像信息进行特征提取和分类判别 处理，包括以下步骤 (a)所述的图像分割单元根据所述的监控视频图像信息中事物的边缘把该监控视 频图像信息分割成若干子图像； (b)所述的特征提取单元对所述的子图像进行特征提取，得到该子图像的特征；
(c)所述的分类判别单元根据该子图像的特征与特征知识库中的特征进行匹配， 对该子图像的特征的属性和内容进行判断和推理；
其中还可以包括以下步骤 (3)所述的描述单元对所提取的特征信息和分类判别结果进行描述，并产生关于 图像属性和内容的描述数据信息。 在实际使用当中，本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现
该具有视频结构化描述功能的硬盘录像机，用以存储从摄像单元获取的视频信 息，并对视频信息进行结构化分析、判别和描述。其中，其包括视频结构化分析、判别和描述 系统，用以对视频信息进行结构化分析、判别和描述，该视频结构化分析、判别和描述系统 包括 图像采集单元，与所述的摄像单元连接，用以实时采集所述的摄像单元获取的图 像信息。
所述的视频结构化描述系统还包括 图像分割单元，用以对图像采集单元实时采集的图像进行分割，分割成若干个子 图像； 特征提取单元，用以提取子图像的特征； 分类判别单元，用于对子图像的特征进行分类判别； 描述单元，用以对子图像的特征和分类判别单元产生的结果进行描述，产生关于 图像属性和内容的描述数据。 作为本发明的一种优选方案，所述的特征提取单元提取的图像特征为图像的视觉 特征，主要包括图像的颜色、纹理、形状、运动、定位和轮廓特征，所述的分类判别单元根据 图像特征对其属性和内容进行判断和推理，所述的描述单元对子图像的特征和分类判别单 元产生的结果进行描述，产生关于图像属性和内容的描述数据，在分类判别过程中，当检测 到视频中出现异常事件时，硬盘录像机进行实时报警处理，描述数据采用XML语言、二进制 的XML语言进行编写。 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结
合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1 请参阅图1所示，其中为一种具有视频结构化描述功能的硬盘录像机，其包括视 频结构化分析、判别和描述系统。该视频结构化分析、判别和描述系统包括摄像单元11、 图像采集单元12、图像分割单元13、特征提取单元14、分类判别单元15、描述单元16。以下 分别阐述各单元的功能和工作过程。
摄像单元
摄像单元11用以获取监控视频图像；可为监控摄像头等装置，其为图像采集单元
12提供图像来源。图像采集单元
图像采集单元12与所述的摄像单元连接，用以实时采集所述的摄像单元获取的 图像信息。本实施例中图像采集单元为一个图像数字化(A/D)模块，把模拟视频信号转换 成数字视频图像数据，传给图像分割单元13。
图像分割单元
图像分割单元13根据图像中事物的边缘把图像采集单元12采集的视频图像分割 成若干子图像。本实施例中图像分割单元为一个数字信号处理(DSP)模块。
特征提取单元
特征提取单元14对经过所述的图像分割单元13处理后得到的子图像进行特 征提取，本实施例中提取的特征包括主颜色(Dominant Color)、可伸縮颜色(Scalable Color)、区域形状(Region Shape)、均匀纹理(Homogenous Texture)等特征，其功能实现也 由一个数字信号处理(DSP)模块完成。 [OO77]分类判别单元
分类判别单元15根据特征提取单元14提取的图像特征进行分类判别和推理，对
子图像属性和内容进行判断和推理。描述单元
描述单元16对分类判别单元15的结果和特征提取单元14提取的图像特征进行
描述，产生关于图像属性和内容的描述数据，该描述数据采用XML语言进行编码。 再请参阅图2所示，本发明所述的视频结构化描述系统工作过程如下 首先，图像采集单元采集到一幅图像；其次，图像分割单元对该图像进行分割，分
割成若干个子图像；再次，特征提取单元对包含一匹马的子图像进行特征提取，得到该子图
像的区域形状特征(Region Shape);接下来，分类判别单元根据该特征与知识库中的特征
进行匹配，判断该子图像的内容是马；最后，描述单元对区域形状特征(Region Shape)数
据和分类判别的结果进行描述，产生如图所示描述数据。 采用本实施例提供的具有视频结构化描述功能的硬盘录像机不仅可以完成图像 采集、编码、存储功能，而且能够对监控视频进行智能化分析和描述。这样做的好处是
首先，可以根据视频描述数据进行快速的查找和检索，比如检索"马"这个关键字 就可以快速找到视频中包含马的镜头或场景； 其次，可以实现智能监控和报警功能，比如可以预先设定，监控场景中一旦出现
马，硬盘录像机就自动报警。 实施例2 作为本发明的技术方案的最基本的核心组成部分，本实施例2与实施例1的区别 仅在于，本实施例2中，所述的视频结构化分析判别系统可以仅包括摄像单元11、图像采集 单元12、图像分割单元13，特征提取单元14、分类判别单元15，而省略了描述单元；该方案 各单元的功能和工作过程和实施例l相同；同时，利用本实施例2的装置实现具有视频结构 化描述功能的硬盘录像方法中，其步骤(3)中的"描述单元对所提取的特征信息和分类判 别结果进行描述，并产生关于图像属性和内容的描述数据信息"可以相应省略，从而能够单独实现对视频信息进行结构化分析判别的功能。 本实施例2的主要用途是能够对监控视频的内容进行结构化分析、理解、推理和 判断，从而解决了对监控视频进行结构化分析判别的技术问题，得到了相应的技术效果。其 中并没有对视频图像信息进行最终的结构化描述，但是其可以独立实现图像信息的视频结 构化智能分析、判别和报警功能，并能够与其它图像分析应用和记录设备相结合，从而获得 更多的扩展用途。 采用了上述的具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备及其方法，由于其中通过 对监控视频图像信息进行视频结构化分析判别，并进一步根据该结构化分析判别的结果进 行结构化描述记录，从而能够对监控视频进行特定的编码存储，而且还实现了对监控视频 图像信息的结构化描述，从而产生了关于其属性和内容的描述信息，不仅本身结构简单实 用，同时处理过程快捷方便，该描述信息可用于浏览和快速检索，而且数据量小，方便进行 存储和网络传输，大大提高了视频信息的利用效率，降低了人工成本，工作性能稳定可靠， 适用范围较为广泛。 在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出 各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的 而非限制性的。
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权利要求
一种具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备，其特征在于，所述的硬盘录像设备包括摄像单元，从外界获取监控视频图像信息，为该硬盘录像设备提供图像来源；图像采集单元，与所述的摄像单元相连接，实时采集所述的摄像单元获取的监控视频图像信息；图像分析判别模块，与所述的图像采集单元相连接，并对实时采集的监控视频图像信息进行特征提取和分类判别。
2. 根据权利要求1所述的具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备，其特征在于，所 述的图像分析判别模块包括图像分割单元，与所述的图像采集单元相连接，并对实时采集的监控视频图像信息进 行分割，并得到若干个子图像；特征提取单元，与所述的图像分割单元相连接，提取所述的子图像的特征； 分类判别单元，与所述的特征提取单元相连接，对子图像的特征进行分类判别。
3. 根据权利要求2所述的具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备，其特征在于，所 述的特征提取单元所提取的子图像的特征为该子图像的视觉特征。
4. 根据权利要求3所述的具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备，其特征在于，所 述的视觉特征包括图像的颜色、纹理、形状、运动、定位和轮廓特征。
5. 根据权利要求2所述的具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备，其特征在于，所 述的分类判断单元对子图像的特征进行分类判别，具体为所述的分类判别单元根据所述的子图像的特征与特征知识库中的特征进行匹配，对该 子图像的特征的属性和内容进行判断和推理。
6. 根据权利要求1所述的具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备，其特征在于，所 述的硬盘录像设备中还包括描述单元，与所述的图像分析判别模块相连接，对该图像分析判别模块所产生的结果 进行描述，并产生关于图像属性和内容的描述数据信息。
7. 根据权利要求6所述的具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备，其特征在于，所 述的描述数据信息为XML语言或者二进制的XML语言。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备，其 特征在于，所述的摄像单元为监控摄像头。
9. 一种利用权利要求1所述的设备实现具有视频结构化描述功能的硬盘录像方法，其 特征在于，所述的方法包括以下步骤(1) 所述的图像采集单元从所述的摄像单元采集相应的监控视频图像信息；(2) 图像分析判别模块对实时采集的监控视频图像信息进行特征提取和分类判别处理。
10. 根据权利要求9所述的实现具有视频结构化描述功能的硬盘录像方法，其特征在 于，所述的图像分析判别模块包括图像分割单元、特征提取单元、分类判别单元，所述的对实时采集的监控视频图像信息进行特征提取和分类判别处理，包括以下步骤(11)所述的图像分割单元根据所述的监控视频图像信息中事物的边缘把该监控视频 图像信息分割成若干子图像；(12) 所述的特征提取单元对所述的子图像进行特征提取，得到该子图像的特征；(13) 所述的分类判别单元根据该子图像的特征与特征知识库中的特征进行匹配，对该 子图像的属性和内容进行判断和推理。
11.根据权利要求9或10所述的实现具有视频结构化描述功能的硬盘录像方法，其特 征在于，所述的硬盘录像设备中还包括描述单元，所述的方法还包括以下步骤(3)所述的描述单元对所提取的特征信息和分类判别结果进行描述，并产生关于图像属性和内容的描述数据信息。
全文摘要
本发明涉及一种具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备，其中包括摄像单元、图像采集单元、图像分析判别模块，摄像单元通过图像采集单元与图像分析判别模块连接。本发明还涉及一种利用该设备实现具有视频结构化描述功能的硬盘录像方法。采用该种具有视频结构化描述功能的硬盘录像设备及其方法，能够对监控视频进行特定的编码存储，实现了对监控视频图像信息的结构化描述，从而产生了关于其属性和内容的描述信息，结构简单实用，同时处理过程快捷方便，该描述信息可用于浏览和快速检索，而且数据量小，方便进行存储和网络传输，大大提高了视频信息的利用效率，降低了人工成本，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。
文档编号H04N5/907GK101790064SQ20101011217
公开日2010年7月28日 申请日期2010年2月23日 优先权日2010年2月23日
发明者吴炬, 吴轶轩, 张鸿洲, 朱丽英, 梁辰, 梅林 , 沙淼淼, 胡传平, 蔡烜, 赵锐, 高鹏 申请人:公安部第三研究所