一種在模擬視頻數據中嵌入監控附加信息的方法及系統的製作方法

2023-06-03 11:55:36 1

專利名稱：一種在模擬視頻數據中嵌入監控附加信息的方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及視頻監控系統的視頻數據的處理技術，特別是涉及一種在模擬視頻數 據中嵌入監控附加信息的方法及系統。
背景技術：
視頻監控系統的主要功能是對各種現場實況進行監視。它使管理人員在控制室中 能觀察到所有重要地點的情況，如在出入口、主要通道、車庫等重要場所安裝攝像機，將監 測區的情況以圖像方式實時傳送到管理中心，值班人員通過監視器、電視牆等顯示設備可 以隨時了解這些重要場所的情況。同時，這些視頻數據會被存儲記錄，以備需要時查詢。在視頻監控應用中，經常都需要在監控圖像和視頻數據中加入一些附加信息，如 絕對時間信息(年月日時分秒等)、攝像頭ID號等，以備日後檢索查證。現行加入附加信息 的解決方案都是在監控圖像上直接以OSD^n-ScreenDisplay，隨屏顯示)方式疊加這些信 息，存在兩大問題。一是會改變原始監控畫面的內容，在某些情況下會導致一些重要原始圖 像信息丟失或不可恢復；另一方面由於OSD內容是以圖像形式存在的，在檢索查證時要靠 人工瀏覽監控視頻圖像的方式才能找到所需的監控視頻畫面，人工成本和時間成本高。

發明內容
本發明的目的是提供一種在模擬視頻數據中嵌入監控附加信息的方法及系統，能 夠在標準的模擬視頻信號數字接口數據中嵌入附加信息，可以在不增加額外接口或數據傳 輸通道的條件下在設備之間傳遞附加信息，從而解決現有技術因隨屏疊加附加信息會改變 原始監控畫面並且不易檢索的技術問題。為了實現上述目的，一方面，提供了一種在模擬視頻數據中嵌入監控附加信息的 方法，包括如下步驟步驟一，攝像頭產生模擬視頻信號的國際標準接口數據；步驟二，在所述國際標準接口數據中的填充空白信號的位置，嵌入監控附加信息， 並傳送給視頻壓縮編碼模塊；步驟三，所述視頻壓縮編碼模塊將所述監控附加信息編碼為附加編碼數據並對應 嵌入到壓縮編碼的視頻數據流中，所述附加編碼數據與所述視頻數據流共同傳輸或存儲。優選地，上述的方法中，在所述步驟二中，重複嵌入多次所述監控附加信息。優選地，上述的方法中，所述國際標準為ITU-R BT. 656標準；所述監控附加信息 包括絕對時間信息、攝像頭ID號和檢測報警信息。 優選地，上述的方法中，還包括步驟四，通過解析查詢所述附加編碼數據來進行視 頻數據的檢索。優選地，上述的方法中，所述監控附加信息的每一個比特各佔用1個樣點位置；所述ITU-R BT. 656標準的每個樣點佔用8個比特，或者所述ITU-R BT. 656標準 的每個樣點佔用10個比特，全「 1」代表信息比特為「 1 」，全「 0 」代表信息比特為「 0 」。
本發明還提供一種視頻監控系統，包括攝像頭，用於產生模擬視頻信號的國際標準接口數據；嵌入模塊，用於在所述國際標準接口數據中的填充空白信號的位置，嵌入監控附 加信息；視頻壓縮編碼模塊，用於將所述監控附加信息編碼為附加編碼數據並對應嵌入 到壓縮編碼的視頻數據流中，所述附加編碼數據與所述視頻數據流共同傳輸或存儲。優選地，上述的視頻監控系統中，所述嵌入模塊重複嵌入多次所述監控附加信息。優選地，上述的視頻監控系統中，還包括檢索模塊，用於通過解析查詢所述附加 編碼數據來進行視頻數據的檢索。優選地，上述的視頻監控系統中，所述國際標準為ITU-R BT. 656標準；所述監控 附加信息包括絕對時間信息、攝像頭ID號和檢測報警信息。本發明至少存在以下技術效果1)在標準的模擬視頻信號數字接口數據中嵌入附加信息，如絕對時間信息(年月 日時分秒等)、攝像頭ID號、檢測報警信息(例如運動、如人臉、人體、車輛和車牌類的特殊 目標、以及異常事件等)等，不需要增加額外接口或數據傳輸通道即可在設備之間傳遞這 些fe息。2)附加信息編碼嵌入到壓縮編碼的視頻數據流，與壓縮編碼的視頻數據一起傳輸 或存儲，既不破壞視頻圖像的固有內容，又保證與視頻畫面內容同步。3)在接收端解碼時，解析包含附加信息的相關語法，即可獲得對應的附加信息。需 要檢索時，通過解析並查詢包含附加信息的相關語法，可以快速按附加信息的相關內容定 位視頻，這一檢索過程可以用機器或軟體程序實現，替代人工檢索，提高效率，節約成本，從 而解決現有OSD疊加方式需要靠人工瀏覽才能檢索的問題。


圖1為本發明實施例提供的方法的步驟流程圖；圖2a、2b為本發明實施例提供的ITU-R BT. 656國際標準的數字接口數據格式的 示意圖；圖3為本發明實施例提供的監控系統編碼端的結構圖；圖4為本發明實施例提供的監控系統解碼端的結構圖。
具體實施例方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對具體實 施例進行詳細描述。圖1為本發明實施例提供的方法的步驟流程圖，如圖1所示，在模擬視頻數據中嵌 入監控附加信息的方法，包括如下步驟步驟101，攝像頭產生模擬視頻信號的國際標準接口數據；步驟102，在所述國際標準接口數據中的填充空白信號的位置，嵌入監控附加信 息，並和視頻數據一起傳送給視頻壓縮編碼模塊；步驟103，所述視頻壓縮編碼模塊將所述監控附加信息編碼為附加編碼數據並對應嵌入到壓縮編碼的視頻數據流中，所述附加編碼數據與所述視頻數據流共同傳輸或存 儲。可見，本發明是在攝像頭輸出的模擬視頻信號的數據中，以固定的格式嵌入監控 附加信息，監控附加信息可以包括絕對時間信息(年月日時分秒等)、攝像頭ID號、檢測報 警信息(例如運動、如人臉、人體、車輛和車牌類的特殊目標、以及異常事件等)等，然後利 用標準的模擬視頻信號數字接口輸出到後續的視頻壓縮編碼模塊或設備。在後續的壓縮編 碼環節將這些信息作為附加信息編碼，嵌入壓縮編碼的視頻數據流，與壓縮編碼的視頻數 據一起傳輸或存儲，不但與視頻畫面同步，還不改變原始視頻圖像的內容，從而能夠解決現 有OSD疊加方式造成的破壞原始視頻圖像的問題。之後，在接收端解碼時，解析包含附加信息的相關語法，即可獲得對應的附加信 息。需要檢索時，通過解析並查詢包含附加信息的相關語法，可以快速按附加信息的相關內 容定位視頻，這一檢索過程可以用機器或軟體程序實現，替代人工檢索，提高效率，節約成 本，從而解決現有OSD疊加方式需要靠人工瀏覽才能檢索的問題。本發明實施例中，所述國際標準以ITU-R BT. 656標準為例說明，符合ITU-R BT. 656國際標準的數字接口數據格式如圖加所示。對應圖像空間位置中一行的數據由 858 (N制)或864 (P制)個亮度信號樣點和858 (N制)或864 (P制)個色差信號樣點按Cb,
Y，Cr，Y，Cb, Y，Cr，Y，......的次序交錯排列。其中Cb，Y，Cr代表對應同一個像素點的亮
度信號和色差信號，接下來的Y代表下一個像素點的亮度信號。只有編號為0到719的720 個亮度樣點和編號為0到359的720個色差樣點才對應有效的圖像像素，其餘樣點被時間 參考信號SAV和EAV以及空白信號代替。也就是從圖中的A點到B點都是無用的空白信號。儘管每幀圖像(包括兩場)由525^制)或625( 制)行組成，其中最多只有487^ 制)或576 (P制)行有效數據，其餘各行數據在編號為0到719的720個亮度樣點和編號 為0到359的720個色差樣點的對應位置上都被填充空白信號，稱為空白行。如圖2b所示 (P制示例)，只有標記為「Active」的行才對應有效圖像數據。由上述可知，在符合ITU-R BT. 656國際標準的接口數據中，有大量數據位置不攜 帶有效信息，只是填充空白信號。利用其中一些空白信號所在，按固定的格式嵌入附加信 息，包括絕對時間信息(年月日時分秒等)、攝像頭ID號、檢測報警信息(例如運動、如人 臉、人體、車輛和車牌類的特殊目標、以及異常事件等)等，即可利用標準的模擬視頻信號 數字接口將這些信息輸出到後續的視頻壓縮編碼模塊或設備。本發明在每場若干個空白行的編號為0到719的720個亮度樣點和編號為0到 359的720個色差樣點的對應位置上，插入監控附加信息。具體語法格式如下所示。1、絕對時間信息包括年份，月份，日期，小時，分鐘，秒，毫秒。其中1)年份信息可以用8比特表示，表示範圍為0 255。年份信息+基數等於當前 年份。例如，基數取2000，則2008年可以表示為「0000，1000」。或者，年份信息可以用16 比特表示，每4比特表示一個數字，高位在前。例如，2008年可以表示為「0010，0000，0000， 1000」。2)月份信息可以用8比特表示，表示範圍為1 12。例如，10月可以表示為「0000， 1010」。或者，月份信息可以用8比特表示，每4比特表示一個數字，高位在前。例如，10月 可以表示為「0001，0000」。
3)日期信息可以用8比特表示，表示範圍為1 31。例如，25日可以表示為「0001， 1001」。或者，日期信息可以用8比特表示，每4比特表示一個數字，高位在前。例如，25日 可以表示為「0010，0101」。4)小時信息可以用8比特表示，表示範圍為0 23。例如，14點可以表示為「0000， 1110」。或者，小時信息可以用8比特表示，每4比特表示一個數字，高位在前。例如，14點 可以表示為「0001，0100」。5)分鐘信息可以用8比特表示，表示範圍為0 59。例如，48分可以表示為「0011， 0000」。或者，分鐘信息可以用8比特表示，每4比特表示一個數字，高位在前。例如，48分 可以表示為「0100，1000」。6)秒信息可以用8比特表示，表示範圍為0 59。例如，35秒可以表示為「0010， 0011」。或者，秒信息可以用8比特表示，每4比特表示一個數字，高位在前。例如，35秒可 以表示為「0011，0101」。7)毫秒信息可以用16比特表示，高位在前，表示範圍為0 999。例如，525毫秒 可以表示為「0000，0010，0000，1101」。或者，毫秒信息可以用12比特表示，每4比特表示一 個數字，高位在前。例如，525毫秒可以表示為「0101，0010，0101」。2、攝像頭ID號用32比特表示，高位在前。3、檢測報警信息根據實際應用需要，採用同樣方式。上述信息佔據一個空白行中從第一個有效樣點開始的連續位置，每一比特佔據 一個樣點位置。比特為「1」，對應樣點數據為「1111，1111」，比特為「0」，對應樣點數據為 「0000,0000」。這些信息隨模擬視頻數據一起輸出到後續視頻壓縮編碼模塊或設備。這些 設備根據信息數據格式的定義，從對應樣點位置獲得相應信息，在後續的壓縮編碼環節將 這些信息作為附加信息編碼，嵌入壓縮編碼的視頻數據流，與壓縮編碼的視頻數據一起傳 輸或存儲。進一步的，由於符合ITU-R BT. 656國際標準的接口數據，每個樣點有8比特和10 比特兩種格式，當採用10比特格式時，上述每個信息比特與對應樣點數據的關係為，比特 為「 1 」，對應樣點數據為「 11，1111，1111 」，比特為「 0 」，對應樣點數據為「 00，0000，0000 」。進一步的，為防止在信號傳輸過程中發生錯誤，可以統計每個樣點的所有比特位 中為「 1」或「0」的個數，如果為「 1，，的比特位數大於為「0」的比特位數，則判斷該樣點對應 的信息比特為「 1 」，反之，如果為「 1，，的比特位數小於為「0」的比特位數，則判斷該樣點對應 的信息比特為「0」。或者，可以對上述信息在同一行內重複傳輸N次，或在連續N個空白行 中傳輸上述數據，在接收端選取概率最大的結果作為正確數據。優選的，N取3。或者對每 個信息增加糾錯碼，如常用的BCH編碼或CRC編碼，每個糾錯碼的每一比特也佔據1個樣點 的位置，緊跟在對應信息數據之後傳輸。接收端根據糾錯碼對信息進行糾錯校正，保證正確 接收。圖3為本發明實施例提供的監控系統編碼端的結構圖。如圖3所示，視頻監控系 統編碼端，包括攝像頭31，用於產生模擬視頻信號的國際標準接口數據；附加信息產生模塊32，用於產生監控附加信息，包括絕對時間信息(年月日時分 秒等)、攝像頭ID號、檢測報警信息(運動、特殊目標如人臉和車牌、異常事件等)等；
嵌入模塊33，用於在所述國際標準接口數據中的填充空白信號的位置，嵌入監 控附加信息；視頻壓縮編碼模塊34，用於將所述監控附加信息編碼為附加編碼數據並對應嵌 入到壓縮編碼的視頻數據流中，所述附加編碼數據與所述視頻數據流共同傳輸或存儲。圖4為本發明實施例提供的監控系統解碼端的結構圖。如圖4所示，視頻監控系 統編碼端，包括視頻解碼模塊41，用於將壓縮編碼的視頻數據和附加編碼數據解碼。附加信息提取模塊42，用於從解碼的視頻數據流中提取監控附加信息，包括絕 對時間信息(年月日時分秒等)、攝像頭ID號、檢測報警信息(運動、特殊目標如人臉和車 牌、異常事件等)等；檢索模塊43，用於通過解析查詢所述監控附加信息來進行視頻數據的檢索。顯示模塊44，用於顯示解碼的視頻數據和監控附加信息。在視頻監控應用中，作為前端視頻採集設備的攝像頭31常用CCTV(閉路電視監控 系統)模擬攝像頭來採集視頻數據，再經過壓縮編碼後傳輸或存儲，以節省傳輸帶寬或存 儲空間。CCTV模擬攝像頭一般通過標準的數字接口(符合ITU-R BT.656國際標準)把模 擬視頻信號輸出到後續的壓縮編碼模塊或設備(如數字錄像機DVR、視頻伺服器DVS等)， 進行壓縮編碼。其中，所述嵌入模塊33可以重複嵌入多次所述監控附加信息。所述國際標準為 ITU-R BT. 656標準；所述監控附加信息包括絕對時間信息、攝像頭ID號和檢測報警信息。由上可知，本發明實施例具有以下優勢1)在標準的模擬視頻信號數字接口數據中嵌入附加信息，如絕對時間信息(年月 日時分秒等)、攝像頭ID號、檢測報警信息(例如運動、如人臉、人體、車輛和車牌類的特殊 目標、以及異常事件等)等，不需要增加額外接口或數據傳輸通道即可在設備之間傳遞這 些fe息。2)附加信息編碼嵌入到壓縮編碼的視頻數據流，與壓縮編碼的視頻數據一起傳輸 或存儲，既不破壞視頻圖像的固有內容，又保證與視頻畫面內容同步。3)在接收端解碼時，解析包含附加信息的相關語法，即可獲得對應的附加信息。需 要檢索時，通過解析並查詢包含附加信息的相關語法，可以快速按附加信息的相關內容定 位視頻，這一檢索過程可以用機器或軟體程序實現，替代人工檢索，提高效率，節約成本，從 而解決現有OSD疊加方式需要靠人工瀏覽才能檢索的問題。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種在模擬視頻數據中嵌入監控附加信息的方法，其特徵在於，包括如下步驟 步驟一，攝像頭產生模擬視頻信號的國際標準接口數據；步驟二，在所述國際標準接口數據中的填充空白信號的位置，嵌入監控附加信息，並傳 送給視頻壓縮編碼模塊；步驟三，所述視頻壓縮編碼模塊將所述監控附加信息編碼為附加編碼數據並對應嵌入 到壓縮編碼的視頻數據流中，所述附加編碼數據與所述視頻數據流共同傳輸或存儲。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在所述步驟二中，重複嵌入多次所述監控 附加信息。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述國際標準為ITU-RBT.656標準； 所述監控附加信息包括絕對時間信息、攝像頭ID號和檢測報警信息。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，還包括步驟四，通過解析查詢所述附加編 碼數據來進行視頻數據的檢索。
5.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述監控附加信息的每一個比特各佔用1個樣點位置；所述ITU-R BT. 656標準的每個樣點佔用8個比特，或者所述ITU-R BT. 656標準的每 個樣點佔用10個比特，全「 1」代表信息比特為「 1 」，全「 0 」代表信息比特為「 0 」。
6.一種視頻監控系統，其特徵在於，包括攝像頭，用於產生模擬視頻信號的國際標準接口數據；嵌入模塊，用於在所述國際標準接口數據中的填充空白信號的位置，嵌入監控附加信息；視頻壓縮編碼模塊，用於將所述監控附加信息編碼為附加編碼數據並對應嵌入到壓 縮編碼的視頻數據流中，所述附加編碼數據與所述視頻數據流共同傳輸或存儲。
7.根據權利要求6所述的視頻監控系統，其特徵在於，所述嵌入模塊重複嵌入多次所 述監控附加信息。
8.根據權利要求6所述的視頻監控系統，其特徵在於，還包括檢索模塊，用於通過解 析查詢所述附加編碼數據來進行視頻數據的檢索。
9.根據權利要求7所述的視頻監控系統，其特徵在於，所述國際標準為ITU-RBT. 656 標準；所述監控附加信息包括絕對時間信息、攝像頭ID號和檢測報警信息。
全文摘要
本發明提供一種在模擬視頻數據中嵌入監控附加信息的方法及系統，方法包括步驟一，攝像頭產生模擬視頻信號的國際標準接口數據；步驟二，在所述國際標準接口數據中的填充空白信號的位置，嵌入監控附加信息，並傳送給視頻壓縮編碼模塊；步驟三，所述視頻壓縮編碼模塊將所述監控附加信息編碼為附加編碼數據並對應嵌入到壓縮編碼的視頻數據流中，所述附加編碼數據與所述視頻數據流共同傳輸或存儲。本發明能夠在標準的模擬視頻信號數字接口數據中嵌入附加信息，可以在不增加額外接口或數據傳輸通道的條件下在設備之間傳遞附加信息，從而解決現有技術因隨屏疊加附加信息會改變原始監控畫面並且不易檢索的技術問題。
文檔編號H04N7/18GK102148958SQ201010109939
公開日2011年8月10日 申請日期2010年2月8日 優先權日2010年2月8日
發明者邱嵩 申請人:北京中星微電子有限公司