專利名稱：視頻監(jiān)控場景判別方法及其監(jiān)控圖像編碼方法、及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種視頻監(jiān)控場景判別方法及其裝置，以及一種視頻監(jiān)控圖像編碼方法及其裝置。
背景技術(shù)：
目前，伴隨著安防產(chǎn)業(yè)的成熟和平安城市、平安校園的大規(guī)模建設(shè)，實時遠(yuǎn)程監(jiān)控越來越得到人們的重視，視頻監(jiān)控得到了越來越廣泛的應(yīng)用。視頻監(jiān)控也從有線發(fā)展為無線，以滿足不斷增加的移動性及便捷性要求。但由于TD-SCDMA等3G無線網(wǎng)絡(luò)的上行帶寬受限，使得視頻監(jiān)控圖像的傳輸質(zhì)量不佳，極大地影響了視頻監(jiān)控的效果。在增加無線網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的同時，還需要對信源端的視頻編碼方式進行優(yōu)化，以提升在現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)狀況下的視頻圖像傳輸質(zhì)量。但是通常情況下視頻監(jiān)控的應(yīng)用場景很多，如白天、夜間，固定、移動等監(jiān)控場景，不同監(jiān)控場景下前端攝像裝置采集的視頻圖像特性不相同，對編碼器的性能要求也不相同。如果統(tǒng)一采用同一套編碼配置方案對諸多種不同監(jiān)控場景下監(jiān)控到的視頻圖像進行相同方式編碼，其視頻編碼質(zhì)量就不能達到最優(yōu)效果，且壓縮后重建視頻圖像的質(zhì)量差別也很大，無法呈現(xiàn)一致的監(jiān)控視頻圖像的效果，從而影響了視頻監(jiān)控技術(shù)的實施效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種視頻監(jiān)控場景判別方法及其裝置，以及一種視頻監(jiān)控圖像編碼方法及其裝置，以實現(xiàn)對運動/靜止監(jiān)控場景下監(jiān)控到的視頻圖像采用適應(yīng)的編碼方式，提升視頻監(jiān)控的圖像編碼質(zhì)量。本發(fā)明實施例提出的技術(shù)方案如下一種針對運動場景的視頻監(jiān)控圖像編碼方法，包括對前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行全局運動估計，得到全局運動矢量MVg;并對當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行基于塊的運動估計，得到塊運動矢量MVb;確定所述塊運動矢量MVb 與全局運動矢量MVg的差值MVd ；基于所述差值MVd對所述當(dāng)前視頻圖像幀進行運動矢量編碼?！N針對運動場景的視頻監(jiān)控圖像編碼裝置，包括運動估計單元，用于對前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行全局運動估計，得到全局運動矢量 MVg ；并對當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行基于塊的運動估計，得到塊運動矢量MVb ；矢量差值確定單元，用于確定所述運動估計單元得到的塊運動矢量MVb與全局運動矢量MVg的差值MVd ；矢量編碼單元，用于基于所述矢量差值確定單元確定的差值MVd對所述當(dāng)前視頻圖像幀進行運動矢量編碼。一種針對運動場景的視頻監(jiān)控圖像編碼方法，包括對前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行全局運動估計，得到全局運動矢量MVg;并對當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行基于塊的運動估計，得到塊運動矢量MVb;確定所述塊運動矢量MVb與全局運動矢量MVg的差值MVd ；基于所述差值MVd對所述當(dāng)前視頻圖像幀進行第一次運動矢量編碼；根據(jù)編碼結(jié)果對所述當(dāng)前視頻圖像幀進行幀率調(diào)整；對幀率調(diào)整后的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行全局運動估計，得到全局運動矢量MVg’ ；并對幀率調(diào)整后的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行基于塊的運動估計，得到塊運動矢量MVb’ ；確定所述塊運動矢量MVb’與全局運動矢量MVg’的差值MV/ ；基于所述差值MV/對幀率調(diào)整后的當(dāng)前視頻圖像幀進行第二次運動矢量編碼。一種針對運動場景的視頻監(jiān)控圖像編碼裝置，包括運動估計單元，用于對前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行全局運動估計，得到全局運動矢量 MVg ；并對當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行基于塊的運動估計，得到塊運動矢量MVb ；矢量差值確定單元，用于確定所述塊運動矢量MVb與全局運動矢量MVg的差值MVd;運動矢量編碼單元，用于基于所述矢量差值確定單元確定的差值MVd對所述當(dāng)前視頻圖像幀進行第一次運動矢量編碼；幀率調(diào)整單元，用于根據(jù)運動矢量編碼單元的編碼結(jié)果對所述當(dāng)前視頻圖像幀進行幀率調(diào)整；所述運動估計單元還用于對幀率調(diào)整單元調(diào)整后的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行全局運動估計，得到全局運動矢量MVg’ ；并對幀率調(diào)整后的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行基于塊的運動估計，得到塊運動矢量MVb’ ；所述矢量差值確定單元還用于確定所述塊運動矢量MVb’與全局運動矢量MVg’的差值MV/ ；所述運動矢量編碼單元還用于基于所述差值MV/對幀率調(diào)整后的當(dāng)前視頻圖像幀進行第二次運動矢量編碼。一種視頻監(jiān)控場景判別方法，包括獲得前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的前一視頻圖像幀以及當(dāng)前視頻圖像幀；將獲得的當(dāng)前視頻圖像幀與前一視頻圖像幀相減得到圖像殘差幀；確定得到的圖像殘差幀中每個像素點的亮度值；根據(jù)確定的每個像素點的亮度值，確定非零亮度值的像素點數(shù)目與所述殘差幀中所有像素點的數(shù)目的比例值；若確定的比例值大于設(shè)定的比例閾值，則判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為運動場景；否則判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為靜止場景。一種視頻監(jiān)控場景判別裝置，包括圖像幀獲得單元，用于獲得前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的前一視頻圖像幀以及當(dāng)前視頻圖像幀；殘差幀獲得單元，用于將圖像幀獲得單元獲得的當(dāng)前視頻圖像幀與前一視頻圖像幀相減得到圖像殘差幀；亮度值確定單元，用于確定殘差幀獲得單元得到的圖像殘差幀中每個像素點的亮度值；比例值確定單元，用于根據(jù)亮度值確定單元確定的每個像素點的亮度值，確定非零亮度值的像素點數(shù)目與所述殘差幀中所有像素點的數(shù)目的比例值；場景判別單元，用于在比例值確定單元確定的比例值大于設(shè)定的比例閾值時，判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為運動場景；否則判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為靜止場景。一種針對靜止場景的視頻監(jiān)控圖像編碼方法，包括將前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀相對于監(jiān)控到的作為參考幀的第一幀視頻圖像幀的變化區(qū)域作為殘差幀; 以及對所述殘差幀相對于監(jiān)控到的前一視頻圖像幀進行運動估計，并根據(jù)運動估計結(jié)果進行視頻編碼。一種針對靜止場景的視頻監(jiān)控圖像編碼裝置，包括殘差幀確定單元，用于將前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀相對于監(jiān)控到的作為參考幀的第一幀視頻圖像幀的變化區(qū)域作為殘差幀；以及視頻編碼單元，用于對所述殘差幀確定單元確定的殘差幀相對于監(jiān)控到的前一視頻圖像幀進行運動估計，并根據(jù)運動估計結(jié)果進行視頻編碼。
本發(fā)明實施例通過提出運動/靜止監(jiān)控場景的識別方案，并針對識別到的運動/ 靜止監(jiān)控場景，提出適應(yīng)性的有針對性的監(jiān)控圖像編碼方案，從而實現(xiàn)了針對不同的監(jiān)控場景分別進行圖像優(yōu)化編碼，提升了在各種監(jiān)控場景下的視頻監(jiān)控圖像質(zhì)量，降低了視頻圖像編碼的復(fù)雜度，進而有效的提升了視頻監(jiān)控技術(shù)的實施效果。


圖1為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為視頻監(jiān)控系統(tǒng)中視頻編碼過程示意圖；圖3為視頻監(jiān)控系統(tǒng)中詳細(xì)的視頻編碼框架示意圖；圖4為本發(fā)明實施例提出的判別視頻監(jiān)控場景為運動圖5為本發(fā)明實施例提出的判別視頻監(jiān)控場景為運動成結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實施例提出的判別視頻監(jiān)控場景為白天圖7為本發(fā)明實施例提出的判別視頻監(jiān)控場景為白天成結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明實施例提出的判別視頻監(jiān)控場景為室內(nèi)圖9為本發(fā)明實施例提出的判別視頻監(jiān)控場景為室內(nèi)成結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明實施例提出的第一種針對運動場景的視頻監(jiān)控圖像編碼方法的處理流程圖；圖11為本發(fā)明實施例提出的第一種針對視頻監(jiān)控場景為運動場景的視頻監(jiān)控圖像編碼處理裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為本發(fā)明實施例提出的第二種針對運動場景的視頻監(jiān)控圖像編碼方法的實施示意圖；圖13為本發(fā)明實施例提出的第二種針對運動場景的視頻監(jiān)控圖像編碼方法的處理流程圖；圖14為本發(fā)明實施例提出的第二種針對視頻監(jiān)控場景為運動場景的視頻監(jiān)控圖像編碼處理裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖15為本發(fā)明實施例提出的針對靜止場景的視頻監(jiān)控圖像編碼方法的處理流程圖；圖16為本發(fā)明實施例提出的針對視頻監(jiān)控場景為靜止場景的視頻監(jiān)控圖像編碼處理裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖17為本發(fā)明實施例對零值區(qū)域量化優(yōu)化調(diào)整的示意圖；圖18為夜間場景下編碼優(yōu)化流程示意圖；圖19為本發(fā)明實施例提出的針對視頻監(jiān)控場景為白天夜間場景的視頻監(jiān)控圖像編碼處理裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖20為本發(fā)明實施例提出的針對視頻監(jiān)控場景為室內(nèi)場景的視頻監(jiān)控圖像編碼處理裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖21為本發(fā)明實施例提出的視頻監(jiān)控編碼方法的處理流程/靜止場景的處理流程圖； /靜止場景的處理裝置的組
/夜間場景的處理流程圖； /夜間場景的處理裝置的組
/室外場景的處理流程圖； /室外場景的處理裝置的組
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圖22為本發(fā)明實施例提出的視頻監(jiān)控編碼處理裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式針對現(xiàn)有的視頻監(jiān)控方案均沒有考慮監(jiān)控應(yīng)用的不同場景特點，沒有針對不同的監(jiān)控場景采取不同的編碼優(yōu)化策略，因此不能適用于多種監(jiān)控場景。此外，視頻監(jiān)控特別是無線視頻監(jiān)控的前端監(jiān)控設(shè)備的種類較多，很多前端監(jiān)控設(shè)備的處理能力較弱，而采用現(xiàn)有的基于如H. 264標(biāo)準(zhǔn)的編碼方案過于復(fù)雜，在這些設(shè)備上難以進行實時編碼，或是無法進行多路編碼，從而影響了視頻監(jiān)控技術(shù)的開展。針對現(xiàn)有技術(shù)的問題，本方案實施例提出了一套針對視頻監(jiān)控應(yīng)用的編碼優(yōu)化方案，基于不同的視頻監(jiān)控應(yīng)用場景進行有針對性的編碼優(yōu)化，以充分提升在每一種監(jiān)控場景下的視頻質(zhì)量，提供更為良好的用戶體驗，并進而降低不同應(yīng)用監(jiān)控場景下的視頻編碼復(fù)雜度，以有利于前端監(jiān)控設(shè)備產(chǎn)品的實現(xiàn)。如圖1所示，為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖，其中端到端的視頻監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)大致包含攝像機、前端視頻監(jiān)控裝置、傳輸網(wǎng)絡(luò)及客戶端設(shè)備等，以實現(xiàn)視頻采集、編碼、 網(wǎng)絡(luò)傳輸、解碼以及顯示輸出等功能。如圖2所示，為視頻監(jiān)控系統(tǒng)中視頻編碼過程示意圖，如圖3所示，為視頻監(jiān)控系統(tǒng)中詳細(xì)的視頻編碼框架示意圖。針對這里的一般編碼流程，視頻監(jiān)控由于應(yīng)用場景較為復(fù)雜，可針對不同的應(yīng)用監(jiān)控場景的特征，對此編碼架構(gòu)進行有針對性的優(yōu)化，以取得在特定應(yīng)用場景下的最佳視頻質(zhì)量，并降低編碼的復(fù)雜度。本發(fā)明實施例這里提出的監(jiān)控場景可分為靜止/運動場景、白天/夜間場景、室內(nèi) /室外場景三類，可采用如下方法來分別區(qū)分不同的監(jiān)控場景。 實施例一，運動/靜止場景的判別如圖4所示，為本發(fā)明實施例提出的判別視頻監(jiān)控場景為運動/靜止場景的處理流程圖，其中可采用運動檢測來判別視頻監(jiān)控場景為運動場景還是為靜止場景，即將監(jiān)控到的視頻的當(dāng)前幀與前一幀圖像相減，獲得殘差幀。如前后兩幀圖像對應(yīng)位置沒有運動，則獲得的殘差幀的對應(yīng)位置像素亮度值(簡稱為亮度值)為零；如前后兩幀圖像對應(yīng)位置沒有運動，則獲得的殘差幀的對應(yīng)位置像素亮度值為非零的亮度值。將殘差幀的每個像素點的亮度值進行統(tǒng)計，如非零亮度值的像素點數(shù)目與殘差幀中包含的所有像素點數(shù)目的比例值大于一定域值，則判別當(dāng)前視頻監(jiān)控場景為運動場景；反之判別當(dāng)前視頻監(jiān)控場景為靜止場景。具體實現(xiàn)流程如下步驟40，獲得視頻監(jiān)控系統(tǒng)中前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的前一視頻圖像幀以及當(dāng)前視頻圖像幀；步驟41，將上述獲得的當(dāng)前視頻圖像幀與前一視頻圖像幀相減得到圖像殘差幀；步驟42，分別確定上述得到的圖像殘差幀中每個像素點的亮度值；步驟43，根據(jù)上述分別確定的每個像素點的亮度值，確定非零亮度值的像素點數(shù)目與殘差幀中所有像素點的數(shù)目的比例值；步驟44，若上述確定的比例值大于設(shè)定的比例閾值(通常實際應(yīng)用場景中，該比例閾值可以選定為30% )，則判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為運動場景；否則判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為靜止場景。相應(yīng)的，本發(fā)明實施例還提出一種判別視頻監(jiān)控場景為運動/靜止場景的處理裝置，該裝置的具體組成結(jié)構(gòu)如圖5所示，包括圖像幀獲得單元50，用于獲得視頻監(jiān)控系統(tǒng)中前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的前一視頻圖像幀以及當(dāng)前視頻圖像幀；殘差幀獲得單元52，用于將圖像幀獲得單元50獲得的當(dāng)前視頻圖像幀與前一視頻圖像幀相減得到圖像殘差幀； 亮度值確定單元M，用于分別確定殘差幀獲得單元52得到的圖像殘差幀中每個像素點的亮度值；比例值確定單元56，用于根據(jù)亮度值確定單元M分別確定的每個像素點的亮度值，確定非零亮度值的像素點數(shù)目與所述殘差幀中所有像素點的數(shù)目的比例值；場景判別單元58，用于在比例值確定單元56確定的比例值大于設(shè)定的比例閾值時，判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為運動場景，否則判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為靜止場景。實施例二，白天/夜間場景的判別如圖6所示，為本發(fā)明實施例提出的判別視頻監(jiān)控場景為白天/夜間場景的處理流程圖，本發(fā)明實施例基于圖像幀中亮度值代表了圖像亮度，通過統(tǒng)計一幀圖像中所有像素點的亮度值均值，如統(tǒng)計得到的亮度值均值大于一定域值，則可以判別前端視頻監(jiān)控裝置所處的監(jiān)控場景為白天場景；如統(tǒng)計得到的亮度值均值低于該域值，則可以判別前端視頻監(jiān)控裝置所處的監(jiān)控場景為夜間場景。具體實現(xiàn)流程如下步驟60，獲得視頻監(jiān)控系統(tǒng)中前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀；步驟61，確定上述獲得的當(dāng)前視頻圖像幀中包含的各個像素點的亮度值的均值；步驟62，若上述確定的亮度值的均值大于設(shè)定的均值閾值(通常實際應(yīng)用場景中，該均值閾值可以選定為1觀)，則可以判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為白天場景；否則可以判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為夜間場景。此外，也可以通過對時間段的檢測來判別視頻監(jiān)控的場景為白天場景或者夜間場景，例如在6:00 19:00的時間段內(nèi)，可以判別視頻監(jiān)控場景為白天場景，其余時間段內(nèi)為夜間監(jiān)控場景。相應(yīng)的，本發(fā)明實施例還提出一種判別視頻監(jiān)控場景為白天/夜間場景的處理裝置，該裝置的具體組成結(jié)構(gòu)如圖7所示，具體包括圖像幀獲得單元70，用于獲得視頻監(jiān)控系統(tǒng)中前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀；亮度值均值確定單元72，用于確定圖像幀獲得單元70獲得的當(dāng)前視頻圖像幀中包含的各個像素點的亮度值的均值；場景判別單元74，用于在亮度值均值確定單元確定的亮度值的均值大于設(shè)定的均值閾值時，判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為白天場景；否則判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為夜間場景。實施例三，室內(nèi)/室外場景的判別如圖8所示，為本發(fā)明實施例提出的判別視頻監(jiān)控場景為室內(nèi)/室外場景的處理流程圖，本發(fā)明實施例區(qū)分室內(nèi)監(jiān)控場景或室外監(jiān)控場景主要關(guān)注視頻圖像幀是否照度均勻，其中室內(nèi)監(jiān)控場景下監(jiān)控到的視頻圖像幀一般照度不均勻，如燈光等影響。將監(jiān)控到的一幀圖像劃分為16X16像素的塊(當(dāng)然也可以劃分為其他大小的塊，例如8X8、4X4等大小的像素塊)，并計算每個劃分得到的像素塊的亮度均值Y，獲得一幀圖像中像素塊的最大亮度均值Ymax和最小亮度均值Ymin，如獲得的Ymax和Ymin滿足下式，則判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前監(jiān)控的場景為室內(nèi)場景；否則判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前監(jiān)控的場景為室外場景。
其中TH通常可以取值為2。其具體處理流程如下步驟80，獲得視頻監(jiān)控系統(tǒng)中前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀；步驟81，將上述獲得的當(dāng)前視頻圖像幀劃分為MXN像素大小的塊，其中M、N為自然數(shù)；步驟82，分別確定上述劃分得到的每個像素塊的亮度均值；步驟83，在上述分別確定的每個像素塊的亮度均值中，確定最大的亮度均值Ymax 和最小的亮度均值Ymin ；步驟84，若上述確定的Ymax和Ymin滿足關(guān)系式Y(jié)-fY"11" > TH，則判別前端視頻
min
監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為室內(nèi)場景；否則判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為室外場景，其中TH為設(shè)定的商值閾值，通常實際應(yīng)用場景中可以但不限于取值為2。相應(yīng)的，本發(fā)明實施例還提出一種判別視頻監(jiān)控場景為室內(nèi)/室外場景的處理裝置，該裝置的具體組成結(jié)構(gòu)如圖9所示，具體包括圖像幀獲得單元90，用于獲得前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀；塊劃分單元92，用于將圖像幀獲得單元90獲得的當(dāng)前視頻圖像幀劃分為MXN像素大小的塊，其中M、N為自然數(shù)；亮度均值確定單元94，用于分別確定塊劃分單元92劃分得到的每個塊的亮度均值；最大最小亮度值確定單元96，用于在亮度均值確定單元94分別確定的每個塊的亮度均值中，確定最大的亮度均值Ymax和最小的亮度均值Ymin ；場景判別單元98，用于在最大最小亮度值確定單元96確定的Ymax和Ymin滿足
Ymax"Ymm >TH時，判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為室內(nèi)場景；否則判別前
min
端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為室外場景，其中TH為設(shè)定的商值閾值。當(dāng)然除了以上介紹的自動判別監(jiān)控場景的方法，也可以在前端視頻監(jiān)控裝置中手動設(shè)置監(jiān)控場景模式。本發(fā)明實施例針對上述提出的監(jiān)控場景判別方案，分別針對每種不同的監(jiān)控場景提出有針對性的編碼優(yōu)化方案，具體將在下述依次詳細(xì)描述。實施例四，運動場景下的編碼優(yōu)化方案在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，運動場景對應(yīng)于攝像機移動及單兵設(shè)備使用時的視頻采集情形，靜止場景對應(yīng)于攝像機固定時的視頻采集情形。監(jiān)控場景處于運動場景時，由于攝像機存在輪巡等運動，運動估計精度較低，且運動矢量數(shù)值很大，容易導(dǎo)致編碼碼流變化較大，在固定網(wǎng)絡(luò)帶寬傳輸時容易出現(xiàn)丟包等現(xiàn)象，極大地降低了視頻編碼質(zhì)量。針對此缺陷，本發(fā)明是實力提出在監(jiān)控場景為運動場景下，在編碼過程中的預(yù)測處理前增加全局運動估計操作，得到全局運動矢量MVg，可用于代表攝像機的運動矢量。然后進行基于塊的運動估計，得到塊運動矢量MVb，并計算其差值 MVd:MVd = MVb-MVg(2)然后以MVd為基礎(chǔ)進行隨后的運動矢量編碼，以降低運動矢量的數(shù)值大小，提高視頻編碼的質(zhì)量。
因此，如圖10所示，為本發(fā)明實施例提出的第一種針對運動場景的視頻監(jiān)控圖像編碼方法的處理流程圖，其具體實施過程如下步驟100，對視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前先進行全局運動估計，得到全局運動矢量MVg ；步驟101，對當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前先進行基于塊的運動估計，得到塊運動矢量MVb ；步驟102，確定上述獲得的塊運動矢量MVb與全局運動矢量MVg的差值MVd ；步驟103，基于上述得到的差值MVd對當(dāng)前視頻圖像幀進行運動矢量編碼。相應(yīng)的，本發(fā)明實施例還提出一種針對視頻監(jiān)控場景為運動場景的視頻監(jiān)控圖像編碼處理裝置，該裝置的具體組成結(jié)構(gòu)如圖11所示，具體包括運動估計單元110，用于對視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行全局運動估計，得到全局運動矢量MVg;并對當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行基于塊的運動估計， 得到塊運動矢量MVb ；矢量差值確定單元111，用于確定運動估計單元110得到的塊運動矢量MVb與全局運動矢量MVg的差值MVd ；矢量編碼單元112，用于基于矢量差值確定單元111 確定的差值MVd對當(dāng)前視頻圖像幀進行運動矢量編碼。更進一步地，考慮到攝像機運動時可能導(dǎo)致不同圖像幀內(nèi)容出現(xiàn)周期性重復(fù)的概率較小，因此可以考慮降低視頻編碼時的參考幀數(shù)量，從多幀參考改為單幀參考，在不降低預(yù)測精度的同時降低運動估計的計算量。由于視頻監(jiān)控對單幀圖像的質(zhì)量要求較高，當(dāng)運動過于劇烈而導(dǎo)致碼率增長過快時，需要對碼率控制方式進行調(diào)整，具體地可保持QP基本不變，通過動態(tài)降低幀率來達到恒定碼率，以保證單幀圖像的質(zhì)量，具體實施方案如圖12 所示。因此，如圖13所示，為本發(fā)明實施例提出的第二種針對運動場景的視頻監(jiān)控圖像編碼方法的處理流程圖，其具體實施過程如下步驟130，對視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行全局運動估計，得到全局運動矢量MVg ；步驟131，對當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行基于塊的運動估計，得到塊運動矢量 MVb ；步驟132，確定上述獲得的塊運動矢量MVb與全局運動矢量MVg的差值MVd ；步驟133，基于上述獲得的差值MVd對當(dāng)前視頻圖像幀進行第一次運動矢量編碼；步驟134，根據(jù)上述編碼結(jié)果對當(dāng)前視頻圖像幀進行幀率調(diào)整(即碼率控制處理)；步驟135，對上述幀率調(diào)整后的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前先進行全局運動估計，得到全局運動矢量MVg’ ；步驟136，對幀率調(diào)整后的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前先進行基于塊的運動估計，得到塊運動矢量MVb’ ；步驟137，確定上述獲得的塊運動矢量MVb，與全局運動矢量MVg’的差值MV/ ；步驟138，基于上述獲得的差值MV/對幀率調(diào)整后的當(dāng)前視頻圖像幀進行第二次運動矢量編碼。相應(yīng)的，本發(fā)明實施例還提出另一種針對視頻監(jiān)控場景為運動場景的視頻監(jiān)控圖像編碼處理裝置，該裝置的具體組成結(jié)構(gòu)如圖14所示，具體包括運動估計單元141，用于對視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行全局運動估計，得到全局運動矢量MVg;并對當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行基于塊的運動估計，得到塊運動矢量MVb ；矢量差值確定單元143，用于確定運動估計單元141得到的塊運動矢量MVb與全局運動矢量MVg的差值MVd ；運動矢量編碼單元145，用于基于矢量差值確定單元143確定的差值MVd對當(dāng)前視頻圖像幀進行第一次運動矢量編碼；幀率調(diào)整單元147，用于根據(jù)運動矢量編碼單元145的編碼結(jié)果對當(dāng)前視頻圖像幀進行幀率調(diào)整；后續(xù)運動估計單元141還用于對幀率調(diào)整單元145幀率調(diào)整后的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行全局運動估計，得到全局運動矢量MVg’ ；并對幀率調(diào)整后的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行基于塊的運動估計，得到塊運動矢量MVb’ ；矢量差值確定單元143還用于確定塊運動矢量 MVb'與全局運動矢量MVg’的差值MV/ ；運動矢量編碼單元145還用于基于差值MV/對幀率調(diào)整后的當(dāng)前視頻圖像幀進行第二次運動矢量編碼。實施例五，靜止場景下的編碼優(yōu)化方案當(dāng)監(jiān)控場景為靜止場景時，由于監(jiān)控圖像的背景部分保持不變，只有在運動物體出現(xiàn)時在小部分圖像區(qū)域出現(xiàn)改變，因此可考慮只對變化的部分進行編碼，以最大程度地降低編碼碼率。如圖15所示，為本發(fā)明實施例提出的針對靜止場景的視頻監(jiān)控圖像編碼方法的處理流程圖，其具體實施過程如下步驟150，判斷視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前圖像幀是否為第一幀視頻圖像；當(dāng)判斷結(jié)果為是時，執(zhí)行步驟151 ；否則執(zhí)行步驟152 ；步驟151，將視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前圖像幀作為背景參考幀fb ；步驟152，判斷前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀&相對于監(jiān)控到的作為背景參考幀的第一幀視頻圖像幀fb是否存在變化區(qū)域；如果是，執(zhí)行步驟153，否則執(zhí)行步驟156 ；步驟153，將前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀相對于監(jiān)控到的作為背景參考幀fb的第一幀視頻圖像幀發(fā)生變化的區(qū)域部分作為殘差幀f Δ ；步驟154，對上述確定的殘差幀f,相對于監(jiān)控到的前一視頻圖像幀進行運動估計，并根據(jù)運動估計結(jié)果進行視頻編碼；步驟155，在解碼端，解碼生成殘差幀 Δ的重建幀^后，替代背景參考幀fb的對應(yīng)變化部分，從而結(jié)合生成&的重建幀。步驟156，跳過編碼過程，忽略對該當(dāng)前視頻圖像幀進行編碼處理，解碼端直接顯示背景參考幀fb的解碼結(jié)果?；谏鲜鎏岢龅脑诒O(jiān)控場景為靜止場景下的編碼優(yōu)化方案，就能在保持監(jiān)控視頻圖像質(zhì)量不變的情況下極大地降低編解碼計算的復(fù)雜度。此外由于實際編碼幀數(shù)減少，且編碼幀的編碼區(qū)域減小，因此在碼率不變的情況下可以提高每一幀視頻圖像的編碼質(zhì)量。相應(yīng)的，本發(fā)明實施例還提出一種針對視頻監(jiān)控場景為靜止場景的視頻監(jiān)控圖像編碼處理裝置，該裝置的具體組成結(jié)構(gòu)如圖16所示，具體包括殘差幀確定單元160，用于將視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀相對于監(jiān)控到的作為參考幀的第一幀視頻圖像幀的變化區(qū)域作為殘差幀；視頻編碼單元161，用于對所述殘差幀確定單元160確定的殘差幀相對于監(jiān)控到的前一視頻圖像幀進行運動估計，并根據(jù)運動估計結(jié)果進行視頻編碼。實施例六，白天/夜間場景下的編碼優(yōu)化方案白天場景下由于光照強烈，視頻采集圖像將過亮，像素亮度值過于集中，導(dǎo)致編碼過程中經(jīng)過變換處理后其交流系數(shù)AC將均接近于零，經(jīng)過量化后AC系數(shù)直接為零，因此會導(dǎo)致圖像細(xì)節(jié)丟失，表現(xiàn)為圖像白茫茫一片，難以分辨其中的細(xì)節(jié)。對于夜間場景，由于采集圖像過暗，也存在相同的量化誤差過大直接導(dǎo)致圖像細(xì)節(jié)大量丟失的問題。針對此問題，可在對前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀進行編碼量化過程中，對變換后得到的零值區(qū)域進行處理，即降低量化步長值QSt印…得到新的量化步長值 QStep0'，然后基于新的量化步長值QStepc/對當(dāng)前視頻圖像幀進行編碼。其中QStep0' = QStep0-d(3)這樣，在對白天夜間場景下的視頻監(jiān)控圖像進行編碼過程中，就可以實現(xiàn)較小的變換系數(shù)得以保留，進而保留了更多的圖像細(xì)節(jié)，提升了圖像的編碼質(zhì)量。在實際應(yīng)用中， 量化調(diào)整系數(shù)d可以但不限于取值為G^teP(1/2。如圖17所示，為本發(fā)明實施例對零值區(qū)域量化優(yōu)化調(diào)整的示意圖。此外，夜間場景下也可以采取相同的零值區(qū)域量化調(diào)整方法來避免監(jiān)控到的視頻圖像細(xì)節(jié)嚴(yán)重丟失。此外由于攝像機工藝的限制，在夜間采集視頻圖像時會不可避免地出現(xiàn)大量噪點，極大地影響了監(jiān)控到的視頻圖像的質(zhì)量，也增加了編碼碼率，為解決這個問題，可在圖像編碼前對當(dāng)前視頻圖像幀進行濾波處理以去除噪點，提升視頻圖像的編碼質(zhì)量。具體的夜間場景下編碼優(yōu)化流程示意圖如圖18所示。相應(yīng)的，本發(fā)明實施例還提出一種針對視頻監(jiān)控場景為白天夜間場景的視頻監(jiān)控圖像編碼處理裝置，該裝置的具體組成結(jié)構(gòu)如圖19所示，具體包括降低步長值單元190， 用于在對前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀進行編碼量化過程中，降低量化步長值；視頻編碼單元191，用于基于降低步長值單元190降低后的量化步長值對當(dāng)前視頻圖像幀進行編碼處理。濾波單元192，用于在前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為夜間場景時，在基于降低步長值單元降低后的量化步長值對當(dāng)前視頻圖像幀進行編碼之前，對當(dāng)前視頻圖像幀進行濾波處理。實施例七，室內(nèi)/室外場景下的編碼優(yōu)化方案在視頻監(jiān)控場景為室內(nèi)場景時，往往由于燈光照射等原因?qū)σ曨l圖像產(chǎn)生亮度不均勻的影響，往往會存在過亮(燈泡周圍)和過暗(光線被遮擋的角落)的區(qū)域。同前述白天夜間場景一樣，可能會由于均勻量化的操作而丟失圖像的大量細(xì)節(jié)內(nèi)容。因此，對于處于室內(nèi)場景下的視頻監(jiān)控圖像幀，可以將當(dāng)前獲得每幀視頻圖像幀劃分為MXN像素大小的塊，其中1^為自然數(shù)，這里可以但不限于劃分為8\8、4\4、16\16、16父8等像素大小的塊。基于劃分得到的每個像素塊，可以基于下述公式分別確定每個塊的亮度均值Y
1 M-I N-II0^j⑷其中Yij為塊中包含的每一個像素的亮度值，i、j為正整數(shù)。根據(jù)確定的每個塊的亮度均值Y，選擇亮度均值小于第一設(shè)定閾值的塊及其亮度均值大于第二設(shè)定閾值的塊，其中第一設(shè)定閾值小于第二設(shè)定閾值；即將該當(dāng)前視頻圖像
12幀劃分得到的各個MXN像素大小的塊B分為兩類~和
權(quán)利要求
1.一種針對運動場景的視頻監(jiān)控圖像編碼方法，其特征在于，包括對前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行全局運動估計，得到全局運動矢量MVg;并對當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行基于塊的運動估計，得到塊運動矢量MVb ； 確定所述塊運動矢量MVb與全局運動矢量MVg的差值MVd ； 基于所述差值MVd對所述當(dāng)前視頻圖像幀進行運動矢量編碼。
2.一種針對運動場景的視頻監(jiān)控圖像編碼裝置，其特征在于，包括運動估計單元，用于對前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行全局運動估計，得到全局運動矢量MVg;并對當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行基于塊的運動估計，得到塊運動矢量MVb ；矢量差值確定單元，用于確定所述運動估計單元得到的塊運動矢量MVb與全局運動矢量MVg的差值MVd ；矢量編碼單元，用于基于所述矢量差值確定單元確定的差值MVd對所述當(dāng)前視頻圖像幀進行運動矢量編碼。
3.一種針對運動場景的視頻監(jiān)控圖像編碼方法，其特征在于，包括對前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行全局運動估計，得到全局運動矢量MVg;并對當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行基于塊的運動估計，得到塊運動矢量MVb ； 確定所述塊運動矢量MVb與全局運動矢量MVg的差值MVd ； 基于所述差值MVd對所述當(dāng)前視頻圖像幀進行第一次運動矢量編碼； 根據(jù)編碼結(jié)果對所述當(dāng)前視頻圖像幀進行幀率調(diào)整；對幀率調(diào)整后的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行全局運動估計，得到全局運動矢量 MV ；并對幀率調(diào)整后的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行基于塊的運動估計，得到塊運動矢量 MVb’ ；確定所述塊運動矢量MVb’與全局運動矢量MVg’的差值MV/ ；基于所述差值MV/對幀率調(diào)整后的當(dāng)前視頻圖像幀進行第二次運動矢量編碼。
4.一種針對運動場景的視頻監(jiān)控圖像編碼裝置，其特征在于，包括運動估計單元，用于對前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行全局運動估計，得到全局運動矢量MVg;并對當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行基于塊的運動估計，得到塊運動矢量MVb ；矢量差值確定單元，用于確定所述塊運動矢量MVb與全局運動矢量MVg的差值MVd ； 運動矢量編碼單元，用于基于所述矢量差值確定單元確定的差值MVd對所述當(dāng)前視頻圖像幀進行第一次運動矢量編碼；幀率調(diào)整單元，用于根據(jù)運動矢量編碼單元的編碼結(jié)果對所述當(dāng)前視頻圖像幀進行幀率調(diào)整；所述運動估計單元還用于對幀率調(diào)整單元調(diào)整后的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行全局運動估計，得到全局運動矢量MVg’ ；并對幀率調(diào)整后的當(dāng)前視頻圖像幀在編碼預(yù)測前進行基于塊的運動估計，得到塊運動矢量MVb’ ；所述矢量差值確定單元還用于確定所述塊運動矢量MVb’與全局運動矢量MVg’的差值 MV ；所述運動矢量編碼單元還用于基于所述差值MV/對幀率調(diào)整后的當(dāng)前視頻圖像幀進行第二次運動矢量編碼。
5.一種視頻監(jiān)控場景判別方法，其特征在于，包括獲得前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的前一視頻圖像幀以及當(dāng)前視頻圖像幀； 將獲得的當(dāng)前視頻圖像幀與前一視頻圖像幀相減得到圖像殘差幀； 確定得到的圖像殘差幀中每個像素點的亮度值；根據(jù)確定的每個像素點的亮度值，確定非零亮度值的像素點數(shù)目與所述殘差幀中所有像素點的數(shù)目的比例值；若確定的比例值大于設(shè)定的比例閾值，則判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為運動場景；否則判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為靜止場景。
6.一種視頻監(jiān)控場景判別裝置，其特征在于，包括圖像幀獲得單元，用于獲得前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的前一視頻圖像幀以及當(dāng)前視頻圖像幀；殘差幀獲得單元，用于將圖像幀獲得單元獲得的當(dāng)前視頻圖像幀與前一視頻圖像幀相減得到圖像殘差幀；亮度值確定單元，用于確定殘差幀獲得單元得到的圖像殘差幀中每個像素點的亮度值；比例值確定單元，用于根據(jù)亮度值確定單元確定的每個像素點的亮度值，確定非零亮度值的像素點數(shù)目與所述殘差幀中所有像素點的數(shù)目的比例值；場景判別單元，用于在比例值確定單元確定的比例值大于設(shè)定的比例閾值時，判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為運動場景；否則判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為靜止場景。
7.一種針對靜止場景的視頻監(jiān)控圖像編碼方法，其特征在于，包括將前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀相對于監(jiān)控到的作為參考幀的第一幀視頻圖像幀的變化區(qū)域作為殘差幀；以及對所述殘差幀相對于監(jiān)控到的前一視頻圖像幀進行運動估計，并根據(jù)運動估計結(jié)果進行視頻編碼。
8.一種針對靜止場景的視頻監(jiān)控圖像編碼裝置，其特征在于，包括殘差幀確定單元，用于將前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的當(dāng)前視頻圖像幀相對于監(jiān)控到的作為參考幀的第一幀視頻圖像幀的變化區(qū)域作為殘差幀；以及視頻編碼單元，用于對所述殘差幀確定單元確定的殘差幀相對于監(jiān)控到的前一視頻圖像幀進行運動估計，并根據(jù)運動估計結(jié)果進行視頻編碼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種視頻監(jiān)控場景判別方法及裝置、一種監(jiān)控圖像編碼方法及裝置，其中視頻監(jiān)控場景判別方法包括獲得前端視頻監(jiān)控裝置監(jiān)控到的前一視頻圖像幀以及當(dāng)前視頻圖像幀；將獲得的當(dāng)前視頻圖像幀與前一視頻圖像幀相減得到圖像殘差幀；確定得到的圖像殘差幀中每個像素點的亮度值；根據(jù)確定的每個像素點的亮度值，確定非零亮度值的像素點數(shù)目與所述殘差幀中所有像素點的數(shù)目的比例值；若確定的比例值大于設(shè)定的比例閾值，則判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為運動場景；否則判別前端視頻監(jiān)控裝置當(dāng)前所處的監(jiān)控場景為靜止場景。本發(fā)明可以實現(xiàn)對不同監(jiān)控場景下監(jiān)控到的視頻圖像采用適應(yīng)的編碼方式，提升視頻監(jiān)控的圖像編碼質(zhì)量。
文檔編號H04N7/50GK102572381SQ20101061237
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者張儉, 楊黎波, 柴鑫剛 申請人:中國移動通信集團公司