专利名称：数字视频监控系统分流编码方法和视频监控系统的制作方法
技术领域：
本发明属于信息技术领域，具体涉及一种数字视频监控系统分流编码方法和视频 监控系统。
背景技术：
视频监控作为一项重要的安全监控和保障工具已被普遍应用于各个行业，而随着 无线移动网络技术和移动通信设备技术的快速发展，移动视频监控的需求日益增加。在移动终端设备中，手机由于其方便灵巧而占主流。而手机用于数字视频监控中， 其显示的视频图像大小一般是较低分辨率的。这样，服务器端的数字视频监控系统除了要 能满足高分辨率的视频监控需求外，同时还要能产生符合手机监控需求的低分辨率视频图 像，而现有视频监控帧码流无法同时满足两种不同分辨率要求的终端。另外，虽然目前网络技术得到长足的发展，但网络传输的速率和稳定性仍受到种 种技术和环境因素的制约，现有的视频监控系统并不能很好的匹配现有网络视频帧模式。
发明内容
本发明提出了一种用于数字视频监控系统的分流编码方法，目的在于使得数字视 频监控系统能够满足不同分辨率的视频监控需求，以及提高视频压缩编码效率，以更好地 满足数字视频监控的网络传输要求。为了实现上述发明，本发明实施例提供了 一种数字视频监控系统分流编码方法， 包括使用二维小波变换对视频帧分解为主视频帧和次视频帧；对主视频帧进行编码处理，产生主码流以及主视频重建帧；基于主视频重建帧对次视频帧进行编码处理，产生次码流。所述方法基于主视频重建帧对次视频帧进行编码处理包括基于主视频重建帧对次视频帧进行编码预测和快速编码，其中所述快速编码包括分块、DCT、量化、删简、重排序以及熵编码。所述方法还包括判断视频监控终端的分辨率，根据分辨率判断结果向视频监控终端发送码流。所述判断视频监控终端的分辨率，根据分辨率判断结果向视频监控终端发送码流 具体为在判断出所述视频监控终端为低分辨率需求的设备时，向所述视频监控终端发送 主码流；在判断出所述视频监控终端为高分辨率需求的设备时，向所述视频监控终端发送 主码流和次码流。所述方法还包括在所述视频监控终端接收到主码流和次码流之后，分别对主码流和次码流进行解码，并对解码后的主码流和次码流进行合成操作。相应的，本发明实施例还提供了一种视频监控系统，所述视频监控系统包括分流模块，用于使用二维小波变换对视频帧分解为主视频帧和次视频帧；主码流编码模块，用于对主视频帧进行编码处理，产生主码流以及主视频重建帧；次码流编码模块，用于基于主视频重建帧对次视频帧进行编码处理，产生次码流。所述系统中的次码流编码模块用于基于主视频重建帧对次视频帧进行编码预测 和快速编码，其中所述快速编码包括分块、DCT、量化、删简、重排序以及熵编码。所述系统还包括一判断处理模块，用于判断视频监控终端的分辨率，根据分辨率 判断结果向视频监控终端发送码流。所述判断处理模块用于在判断出所述视频监控终端为低分辨率需求的设备时，向 所述视频监控终端发送主码流；或者在判断出所述视频监控终端为高分辨率需求的设备 时，向所述视频监控终端发送主码流和次码流。所述系统还包括一合成处理模块，用于在所述视频监控终端接收到主码流和次码 流之后，分别对主码流和次码流进行解码，并对解码后的主码流和次码流进行合成操作。实施本发明实施例，具有如下有益效果本发明所提出的方法，可以使得服务器端的数字视频监控系统产生主次视频码 流，以满足不同分辨率的视频监控需求。其中，编码产生的主码流，可以直接经解码产生低 分辨率的视频图像帧；而主码流和次码流分别解码再经合成后，可以产生高分辨率的视频 图像帧。本发明所提出的方法，能够提高视频图像压缩比率，更好地满足网络传输要求。相 较于直接采用高压缩比的视频编码算法对整帧图像进行编码，本发明所述分流编码方法采 用的策略是把整帧图像进行二维小波分解，然后再进一步区别编码。经二维小波分解所得 的主视频帧是原视频帧的低频部分，而这部分由于较好地去除了高频细节信息的影响，能 更好地反映出帧间的联系，此时采用高压缩比的视频编码算法能够得到更好的压缩效果。 而分解所得的次视频帧，主要包含原视频帧的高频细节部分，但其和低频部分(即主视频 帧)仍有比较大的相关性，所以基于主视频重建帧对次视频帧进行预测编码能够有效地减 少信息量，然后再对残差进行比较粗糙的快速编码，能够在不如何损害视频图像视觉质量 的前提下，提高数据压缩比率。本发明所提出方法，是把视频帧分解成主次视频帧再进行区别编码，看似复杂度 和运算量都增加了不少，但实际上所需运算量与直接对整帧编码的高压缩比的视频编码算 法所需的运算量差不多，甚至在取舍得当的情况下反而能进一步减少。这是因为，二维小波 变换的运算量仅正比于视频帧大小，对整体运算量影响不大；主视频帧由于尺寸变小，所需 运算量约为整帧编码的四分之一；而对次视频帧的编码，若能采用有效的线性预测编码，再 加上较粗糙的快速编码，所需运算量也能在整帧编码的四分之三运算量内解决，甚至能更 省时。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例中的数字视频监控系统分流编码方法的流程图；图2为本发明实施例中的视频监控系统结构示意图； 图3为本发明实施例中的基于二维小波变换示例图；图4为本发明实施例中的次码流编码模块203的编码流程图；图5为本发明实施例中的次码流编码模块203中的快速编码流程图；图6为本发明实施例中的视频监控系统的另一结构示意图；图7为本发明实施例中的数字视频监控系统分流编码方法的另一流程图。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明实施例。如图1所示，图1示出了本发明实施例中的数字视频监控系统分流编码方法的流 程图，该实现方案如下SlOl 获得视频帧a，即数字视频监控系统中的视频帧；S102 通过分流模块进行处理，即使用二维小波变换对视频帧a分解为主视频帧 和次视频帧；S103 产生主视频帧b ；S104 通过主码流编码模块对主视频帧b进行处理，即这里对主视频帧进行编码 处理，产生主码流和主视频重建帧；S105 产生主码流e ；S106 产生主视频重建帧d ；S107 产生次视频帧c ；S108 通过次码流编码模块对主视频重建帧d和次视频帧c进行处理，即基于主视 频重建帧对次视频帧进行编码处理，产生次码流；需要说明的是，这里的编码处理产生次码流主要是基于主视频重建帧对次视频帧 进行编码预测和快速编码，这里的快速编码包括分块、DCT、量化、删简、重排序以及熵编码。S109 产生次码流f。由此可以见得，本发明实施例通过将输入的视频帧a分解成主视频帧b以及次视 频帧c ；其次，对主视频帧b进行编码处理，产生主码流e，并得到主视频重建帧d ；最后，基 于主视频重建帧d对次视频帧c进行编码，产生次码流f。在实现上述流程之后，需要向视频监控终端该视频监控终端输出所需要的码流， 即整个方案中海需要判断视频监控终端的分辨率，根据分辨率判断结果向视频监控终端发 送码流。具体的，在判断出视频监控终端为低分辨率需求的设备时，向所述视频监控终端发 送主码流；在判断出视频监控终端为高分辨率需求的设备时，向视频监控终端发送主码流 和次码流。在向视频监控终端发送主码流和次码流之后，该视频监控终端接收到主码流和次 码流之后，分别对主码流和次码流进行解码，并对解码后的主码流和次码流进行合成操作。
基于上述实现方案，本发明实施例中的视频监控系统包括了分流模块201、主码流编码模块202和次码流编码模块203等等，如图2中所示，其中分流模块201对视频帧a的分解是基于二维小波变换实现的。如图3所示，F是 一个尺寸大小为WXH的视频帧，经过二维小波变换后，将产生四个大小均为W/2XH/2的子 块。其中LL块是原视频帧F的低频部分，将作为主视频帧，而其他三块(HL、LH、HH)则属于 高频部分，组合成为次视频帧。分解得到的主视频帧a将经主码流编码模块202编码产生主码流e。主码流编码模块202的具体实现方式，可采用当前编码效果比较好的主流视频压 缩编码技术，如基于H. 264标准的视频压缩编码技术。当然，也可以使用具有独创性的视频 编码技术来实现。主码流编码模块202同时将产生主视频重建帧d。次码流编码模块203基于主视频重建帧d对次视频帧c进行编码，其编码工作流 程如图4所示。由图4可看出，次码流编码模块203的编码流程包括两个步骤预测编码和 快速编码。预测编码的工作原理是基于主视频重建帧d对次视频帧c进行预测编码处理，产 生残差h。经二维小波变换分解所得的次视频帧，主要包含原视频帧的高频细节部分，其和 低频部分(即主视频帧)仍有着比较大的相关性，所以基于主视频重建帧d能够对次视频 帧c进行比较有效的预测处理。快速编码的实现则基于预测编码的有效性，认为预测编码 处理后所得到的残差h所含的细节信息量比较少，因此，对其进行比较粗糙的编码操作，对 原视频图像的视觉质量损害很小，且不易为人眼所察觉。快速编码的处理流程包括如下步骤分块、DCT、量化、删简、重排序以及熵编码，如 图5所示。其具体实现描述如下1)分块把残差h分成若干个8X8的块；2) DCT 对每个8X8的块进行DCT变换；3)量化对每个DCT变换后的8 X 8的块进行量化处理；4)删简统计每个量化后的8X8的块中所含非零值的个数，若个数少于设定阈 值，把该8X8的块作全零处理，即剔除少量的非零值；5)重排序对每个删简后的8X8的块进行重排序(如zigzag扫描)，得到一维排 列的数据；6)熵编码对重排序后的数据进行无损压缩编码。相应的，图6示出了本发明实施例中视频监控系统的另一结构示意图，包括分流模块601，用于使用二维小波变换对视频帧分解为主视频帧和次视频帧；主码流编码模块602，用于对主视频帧进行编码处理，产生主码流以及主视频重建 帧；次码流编码模块603，用于基于主视频重建帧对次视频帧进行编码处理，产生次码 流；次码流编码模块604具体的基于主视频重建帧对次视频帧进行编码预测和快速编码， 其中快速编码包括分块、DCT、量化、删简、重排序以及熵编码；进一步地，该系统还包括一判断处理模块604，该判断处理模块604主要是基于传 输网络层，输入码流至视频监控终端，该判断处理模块604主要是用于判断视频监控终端 的分辨率，并根据分辨率判断结果向视频监控终端发送码流。具体的，该判断处理模块604在判断出视频监控终端为低分辨率需求的设备时，向视频监控终端发送主码流；或者在判 断出视频监控终端为高分辨率需求的设备时，向视频监控终端发送主码流和次码流。进一步的，在该系统中的视频监控终端为高分辨率需求的设备时，该系统还可以 包含一合成处理模块605，该合成处理模块605也可以直接设置于视频监控终端内，该合成 处理模块605用于在视频监控终端接收到主码流和次码流之后，分别对主码流和次码流进 行解码，并对解码后的主码流和次码流进行合成操作。以下将给出本发明所提出的一种用于数字视频监控系统的分流编码方法的一个 简单实施例，但这些描述仅仅是为了使本领域的技术人员能够理解和具体实施本发明而提 供的一个特定的方案，而不是对本发明的限制。如图7所示，图7示出了本发明实施例中的数字视频监控系统分流编码方法的另 一流程图，该方法包括S701 采集模块采集视频帧a ； S702 编码模块对视频帧a进行处理；S703 产生主码流e ；S704 产生次码流f ；S705 传输模块对数据进行传输处理。该流程中的分流编码方法实现于数字视频监控系统中的一个编码模块中，这样， 由采集模块采集得到的视频帧a就可以经过编码模块的处理，产生主码流e和次码流f。而 主码流e和次码流f则进一步经由传输模块发送到监控终端设备上。若是低分辨率需求的监控终端设备，则只需发送主码流e。而对于高分辨率需求的 监控终端设备，则要同时发送主码流e和次码流f。在低分辨率需求的监控终端设备上，接收到主码流e后，即可直接解码。而在高分辨率需求的监控终端设备上，需在接收到主码流e和次码流f后，对它们 分别解码，然后进行合成操作，才能得到高分辨率的视频帧。解码过程可看作编码过程的逆向处理，而编码过程已作详细描述，故解码过程在 此不再赘述。综上，实施本发明，可以使得服务器端的数字视频监控系统产生主次视频码流，以 满足不同分辨率的视频监控需求。其中，编码产生的主码流，可以直接经解码产生低分辨率 的视频图像帧；而主码流和次码流分别解码再经合成后，可以产生高分辨率的视频图像帧。 本发明所提出的方法，能够提高视频图像压缩比率，更好地满足网络传输要求。相较于直接 采用高压缩比的视频编码算法对整帧图像进行编码，本发明所述分流编码方法采用的策略 是把整帧图像进行二维小波分解，然后再进一步区别编码。经二维小波分解所得的主视频 帧是原视频帧的低频部分，而这部分由于较好地去除了高频细节信息的影响，能更好地反 映出帧间的联系，此时采用高压缩比的视频编码算法能够得到更好的压缩效果。而分解所 得的次视频帧，主要包含原视频帧的高频细节部分，但其和低频部分(即主视频帧)仍有比 较大的相关性，所以基于主视频重建帧对次视频帧进行预测编码能够有效地减少信息量， 然后再对残差进行比较粗糙的快速编码，能够在不如何损害视频图像视觉质量的前提下， 提高数据压缩比率。本发明所提出方法，是把视频帧分解成主次视频帧再进行区别编码，看 似复杂度和运算量都增加了不少，但实际上所需运算量与直接对整帧编码的高压缩比的视频编码算法所需的运算量差不多，甚至在取舍得当的情况下反而能进一步减少。这是因为， 二维小波变换的运算量仅正比于视频帧大小，对整体运算量影响不大；主视频帧由于尺寸 变小，所需运算量约为整帧编码的四分之一；而对次视频帧的编码，若能采用有效的线性预 测编码，再加上较粗糙的快速编码，所需运算量也能在整帧编码的四分之三运算量内解决， 甚至能更省时。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助 软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解， 本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可 以以软件产品的形式体现出来， 该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使 得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例 或者实施例的某些部分所述的方法。以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权 利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
权利要求
一种数字视频监控系统分流编码方法，其特征在于，包括使用二维小波变换对视频帧分解为主视频帧和次视频帧；对主视频帧进行编码处理，产生主码流以及主视频重建帧；基于主视频重建帧对次视频帧进行编码处理，产生次码流。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法基于主视频重建帧对次视频帧进 行编码处理包括基于主视频重建帧对次视频帧进行编码预测和快速编码，其中所述快速编码包括分 块、DCT、量化、删简、重排序以及熵编码。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括判断视频监控终端的分辨率，根据分辨率判断结果向视频监控终端发送码流。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述判断视频监控终端的分辨率，根据分辨 率判断结果向视频监控终端发送码流具体为在判断出所述视频监控终端为低分辨率需求的设备时，向所述视频监控终端发送主码流；在判断出所述视频监控终端为高分辨率需求的设备时，向所述视频监控终端发送主码 流和次码流。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述视频监控终端接收到主码流和次码流之后，分别对主码流和次码流进行解码， 并对解码后的主码流和次码流进行合成操作。
6.一种视频监控系统，其特征在于，所述视频监控系统包括分流模块，用于使用二维小波变换对视频帧分解为主视频帧和次视频帧；主码流编码模块，用于对主视频帧进行编码处理，产生主码流以及主视频重建帧；次码流编码模块，用于基于主视频重建帧对次视频帧进行编码处理，产生次码流。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统中的次码流编码模块用于基于主 视频重建帧对次视频帧进行编码预测和快速编码，其中所述快速编码包括分块、DCT、量 化、删简、重排序以及熵编码。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括一判断处理模块，用于判断 视频监控终端的分辨率，根据分辨率判断结果向视频监控终端发送码流。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述判断处理模块用于在判断出所述视频 监控终端为低分辨率需求的设备时，向所述视频监控终端发送主码流；或者在判断出所述 视频监控终端为高分辨率需求的设备时，向所述视频监控终端发送主码流和次码流。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括一合成处理模块，用于在 所述视频监控终端接收到主码流和次码流之后，分别对主码流和次码流进行解码，并对解 码后的主码流和次码流进行合成操作。
全文摘要
本发明实施例公开了一种数字视频监控系统分流编码方法，包括使用二维小波变换对视频帧分解为主视频帧和次视频帧；对主视频帧进行编码处理，产生主码流以及主视频重建帧；基于主视频重建帧对次视频帧进行编码处理，产生次码流。相应的，本发明实施例还公开了一种视频监控系统，所述视频监控系统包括分流模块，用于使用二维小波变换对视频帧分解为主视频帧和次视频帧；主码流编码模块，用于对主视频帧进行编码处理，产生主码流以及主视频重建帧；次码流编码模块，用于基于主视频重建帧对次视频帧进行编码处理，产生次码流。实施本发明，使得数字视频监控系统能够满足不同分辨率的视频监控需求，以及提高视频压缩编码效率。
文档编号H04N7/30GK101841709SQ20101013811
公开日2010年9月22日 申请日期2010年3月29日 优先权日2010年3月29日
发明者刘宁, 吴贺丰, 罗笑南, 钟似玢, 陈健民 申请人:广东中大讯通信息有限公司;中山大学;东莞市聚川电子科技有限公司