专利名称：Mepg-2视频编码中帧内编码地理信息的方法
技术领域：
本发明涉及视频编码领域、网络流媒体传输领域和地理信息系统领域，尤其涉及 一种MEPG-2视频编码中帧内编码地理信息的方法。
背景技术：
直接通过拍摄视频来获得地理信息相关数据，已经得到了越来越多的应用，但是 如何把视频本身和地理信息结合在一起并有效地进行利用一直是一个难题。将视频系统和 地理信息进行结合，目前国内外主要有两个主流方向一是将视频的帧位置和地理信息位 置对应，将这个对应数据存储在外部数据库或者外部文件中；二是在视频采集的过程中产 生帧位置和地理信息的对应数据，但是编码在视频文件本身中。不论采用哪种方式进行存 储的数据，都要在解码过程中能够重建数据采集模型，并对视频文件和视频片断进行管理 和检索。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种MEPG-2视频编码中帧内编码 地理信息的方法。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种MEPG-2视频编码中帧内编码地理信息的方法，包括以下几个步骤(1)获得视频流和地理信息并编码；(2)对视频中的地理信息数据进行解码；(3)通过解码出的地理信息数据重建视频采集模型；(4)通过视频采集模型对视频文件和视频片断进行地理信息检索。本发明的有益效果是，本发明将地理信息编码在视频帧数据中，真正将视频图像 和地理信息数据融合为新的带有地理信息的图像对象；在对编码有地理信息数据的视频进 行解码过程中，相比传统的视频解码过程几乎没有多余的开销；通过采集模型的重建可以 提高视频系统和地理信息系统交互操作的效率，加快视频文件和视频片断的检索速度。
图1是视频采集过程示意图；图2是视频采集设备状态参数示意图，其中，(a)为拍摄角度参数示意图，(b)为拍 摄视角参数示意图；图3是地理信息数据组织形式结构图；图4是帧内编码地理信息数据示意图；图5是地理信息解码流程图；图6视频采集模型重建流程图；图7是视频采集模型XML数据组织形式示意图。
具体实施例方式如图所示，本发明MEPG-2视频编码中帧内编码地理信息的方法，主要包括以下几 个步骤1、获得视频流和地理信息并编码通过视频采集设备获得不经编码的原始视频流(原始图像数据流)；通过视频采 集设备配备的传感器获得视频采集设备状态参数(镜头参数以及拍摄状态参数)，包括α、
Υ> δ四个角度，其中α表示当前拍摄方向在地面的投影和地理北极的夹角，β表示 当前拍摄方向与地面垂直线在地面垂直面中的夹角，Y和S分别表示采集设备的水平视 角和垂直视角，如图2所示；通过GPS定位设备获得当前视频采集设备的地理位置信息数 据，包括UTC时间、海拔高度、经度、纬度，由地理位置信息数据和视频采集设备状态参数构 成的地理信息数据块结构如图3所示。将原始视频流和组合成的地理信息流输入视频编码 模块，使用FFMPEG开源编解码器进行视频和地理信息的编码，在AVCodecContext结构体中 增加uint8_t GIS_data_size与uint8_t*GIS_data两个变量分别存放地理信息数据块的 大小和地理信息数据块的内存指针，在编码的过程中使用这两个变量将地理信息数据块传 入编码器，然后添加在ES流中Group Header之后的位置，并将Group Header的最后五位 任意位置1。在对原始视频流进行MPEG-2编码的过程中，地理信息数据块在ES流中添加的 位置如图4所示，保证了一个地理信息数据块对应一个I帧。在编码成ES流后，通过打包 形成PES流和TS流，并最终进行本地存储和网络传输，整个过程如图1所示。2、对视频中的地理信息数据进行解码在MPEG-2标准中定义的ES流中的Group Header结构，其最后一个字节的最后5 位并没有被利用，我们利用这5位作为标志位来标示在Group Header之后是否用地理信息 数据，如果有地理信息数据则读取下一个字节来获得地理信息数据块的大小，并按照这个 大小将其后的地理信息数据读取出来。在对MEPG-2视频流进行解码的过程中，当解析到 GOP Header后，读取最后五位，如果最后五位都为0，则按照标准MPEG-2的解码流程继续解 码，否则进入帧内编码地理信息视频流的解码流程并读取下一个字节为整数N，当N大于0 时，继续读取后续的N个字节的数据作为地理信息数据，整个过程如图5所示。3、通过解码出的地理信息数据重建视频采集模型视频采集模型是对一个视频采集全过程的计算机数据描述，通过视频采集模型， 可以重现整个视频采集过程。在解码第一个I帧后，将解码出的地理信息数据的角度信息 以及位置信息设置为起始值，在视频结束前，将后续解码帧的地理信息数据中的角度信息 和位置信息同前一个帧的角度信息和位置信息进行比较，当差别大于特定阀值时，增加记 录，视频采集模型的重建流程如图6所示，视频采集模型的数据组织由文件和记录组成，一 个视频采集模型索引内部由不同的视频文件节点组成，每个视频文件由不同时间点的记录 节点组成，文件节点包含文件的路径信息和记录节点总数信息，记录节点包含视频片断起 始时间和结束时间信息以及经纬度、海拔高度、拍摄4个角度参数等信息，组织形式如图7 所示。通过设定不同程度的阀值，可以有效地避免数据冗余。4、通过视频采集模型对视频文件和视频片断进行地理信息检索一个视频采集模型的数据组织如图7所示，使用视频采集模型进行基于地理信息数据的视频片断的检索，就是对一个视频采集模型文件进行检索的过程。在图7所示的xml 文档中，每一条记录就是一个视频片断，对视频片断的检索就是对xml文档中记录的检索。 其中，一个视频文件由多条记录组成，即由多条视频片断组成；一个记录或者一个视频片断 又由地理信息数据、采集设备状态参数、以及时间组成，时间包括该片断采集时的标准时区 时间以及该片断在整个视频文件中所处的播放开始时间点和结束时间点。
权利要求
一种MEPG 2视频编码中帧内编码地理信息的方法，其特征在于，包括以下几个步骤(1)获得视频流和地理信息并编码。(2)对视频中的地理信息数据进行解码。(3)通过解码出的地理信息数据重建视频采集模型。(4)通过视频采集模型对视频文件和视频片断进行地理信息检索。
2.根据权利要求1所述MEPG-2视频编码中帧内编码地理信息的方法，其特征在于，所 述步骤(1)具体为通过视频采集设备获得不经编码的原始视频流。通过视频采集设备配 备的传感器获得视频采集设备状态参数α、β、γ、δ四个角度，α为当前拍摄方向在地 面的投影和地理北极的夹角，β为当前拍摄方向与地面垂直线在地面垂直面中的夹角，Y 和δ分别为采集设备的水平视角和垂直视角。通过GPS定位设备获得当前视频采集设备 的地理位置信息数据UTC时间、海拔高度、经度、纬度。地理位置信息数据和视频采集设备 状态参数构成地理信息。将原始视频流和地理信息流输入视频编码模块，进行视频和地理 信息的编码。
3.根据权利要求1所述MEPG-2视频编码中帧内编码地理信息的方法，其特征在于，所 述步骤(2)具体为在MPEG-2标准中定义的ES流中的Group Header结构，其最后一个字 节的最后5位并没有被利用，利用这5位作为标志位来标示在Group Header之后是否用地 理信息数据，如果有地理信息数据则读取下一个字节来获得地理信息数据块的大小，并按 照这个大小将其后的地理信息数据读取出来。在对MEPG-2视频流进行解码的过程中，当解 析到GOP Header后，读取最后五位，如果最后五位都为0，则按照标准MPEG-2的解码流程继 续解码，否则进入帧内编码地理信息视频流的解码流程并读取下一个字节为整数N，当N大 于0时，继续读取后续的N个字节的数据作为地理信息数据。
4.根据权利要求1所述MEPG-2视频编码中帧内编码地理信息的方法，其特征在于，所 述步骤(3)具体为在解码第一个I帧后，将解码出的地理信息数据的角度信息以及位置信 息设置为起始值，在视频结束前，将后续解码帧的地理信息数据中的角度信息和位置信息 同前一个帧的角度信息和位置信息进行比较，当差别大于特定阀值时，增加记录。视频采集 模型的数据组织由文件和记录组成，一个视频采集模型索引内部由不同的视频文件节点组 成，每个视频文件由不同时间点的记录节点组成，文件节点包含文件的路径信息和记录节 点总数信息，记录节点包含视频片断起始时间和结束时间信息以及经纬度、海拔高度、拍摄 4个角度参数等信息。
5.根据权利要求1所述MEPG-2视频编码中帧内编码地理信息的方法，其特征在于，所 述步骤(4)具体为使用视频采集模型进行基于地理信息数据的视频片断的检索，就是对 一个视频采集模型文件进行检索的过程。该视频采集模型文件为xml文档。xml文档中，每 一条记录就是一个视频片断，对视频片断的检索就是对xml文档中记录的检索。其中，一个 视频文件由多条记录组成，即由多条视频片断组成；一个记录或者一个视频片断又由地理 信息数据、采集设备状态参数、以及时间组成，时间包括该片断采集时的标准时区时间以及 该片断在整个视频文件中所处的播放开始时间点和结束时间点。
全文摘要
本发明公开了一种MEPG-2视频编码中帧内编码地理信息的方法，该方法将地理信息编码在视频帧数据中，真正将视频图像和地理信息数据融合为新的带有地理信息的图像对象；在对编码有地理信息数据的视频进行解码过程中，相比传统的视频解码过程几乎没有多余的开销；通过采集模型的重建可以提高视频系统和地理信息系统交互操作的效率，加快视频文件和视频片断的检索速度。
文档编号H04N7/26GK101917620SQ20101026255
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者张子健, 王志鹏, 陈奇 申请人:浙江大学;浙江成功软件开发有限公司