视频采集传输系统中运动帧及前景检测的方法及装置 【技术领域】
本发明涉及电子监控领域， 特别是关于一种视频采集传输系统中运动帧及前景检 测的方法及装置。 【背景技术】
现有技术的视频采集传输系统中， 因为视频采集的图像信息量非常大， 为减小视 频采集的图像传输信息量， 现有的视频采集传输系统， 例如监控系统中， 通常是首先对监控 系统中前端的图像采集装置所采集的视频数据进行编码压缩， 其中编码过程中利用块基帧 内帧间预测方法来去除视频数据空间时间上的冗余， 这样经过编码压缩后的图像数据可以 比没有经过编码压缩的数据数据量小很多， 这样可以节省数据传输的信息量， 提高效率。
对视频数据进行编码压缩时， 通常会将视频数据分为帧间帧或帧内帧的编码模 式， 而帧间编码中利用当前块在相临参考帧中附近位置进行运动估计搜索获取残差和运动 矢量来实现。所以对视频数据进行编码压缩之后输出的码流结果中会包含编码模式、 运动 矢量等各种信息。
现有的检测一帧画面中是否有运动物体的前景检测方法通常会采用帧差或者背 景差的方法， 但这些方法需要的数据量非常大， 导致现有的监控前端设备由于受设备计算 能力和存储空间的约束很难在前端实现运动的检测和报警功能。
因此， 有必要提供一种需求数据量更小的前景检测方法， 以克服背景技术中所述 的缺陷。 【发明内容】
本发明的目的在于提供一种视频采集传输系统中前景检测的方法， 其能够充分利 用编码器的压缩码流信息， 只需更少的图像数据， 运算简单。
本发明的另一目的在于提供一种视频采集传输系统中前景检测的装置， 其能够充 分利用编码器的压缩码流信息， 只需更少的图像数据， 运算简单。
本发明的再一目的在于提供一种视频采集传输系统中运动帧的检测方法。
本发明的又一目的在于提供一种视频采集传输系统中运动帧检测的装置。
为达成前述目的， 本发明一种视频采集传输系统中前景检测的方法， 其包括 ： 对采 集的视频数据进行视频编码压缩 ；
获取编码压缩后的视频数据压缩码流中的信息 ；
根据前述获取的信息中的当前帧的编码模式进行设定， 若当前帧为帧间编码模 式， 则设定当前帧的输出结果矩阵， 其中矩阵的每个点对应当前帧的每个块， 进一步判断当 前帧中的每个块是否运动， 当所述块为运动时， 将所述结果矩阵中对应该块的点的数值改 为非零数值， 否则为零 ； 和
输出所述结果矩阵， 所述结果矩阵中的非零数值对应的块对应的图像即为前景。
进一步地， 所述获取的信息包括块的运动矢量， 所述进一步判断当前帧中的每个块是否运动包括 ： 依据获取的某个块的运动矢量以及所述块在当前矩阵的位置获取所述块 在前一帧对应的参考块在上一帧矩阵中的位置， 查看参考块是否运动， 若参考块为运动， 则 当前块为运动。
进一步地， 所述获取的信息包括块的运动矢量和直流分量， 所述进一步判断当前 帧中的每个块是否运动包括 ： 依据获取的块的运动矢量求取块的运动距离 ； 对运动距离进 行阀值分割， 超过阀值的判断为运动块 ； 对于运动距离小于阀值的进一步判断直流分量的 值是否大于预设阀值， 若大于则所述块为运动块。
进一步地， 所述获取的信息包括视频帧和块的编码模式， 所述进一步判断当前帧 中的每个块是否运动包括 ： 依据获取的每个块的编码模式判断每个块是否运动， 若为帧内 块则所述块为运动块。
根据本发明的一实施例， 所述方法其进一步包括在判断每一块为运动之后对所述 结果矩阵进行平滑滤波。
为达成前述另一目的， 本发明一种视频采集传输系统中的前景检测装置， 其中所 述视频采集传输系统包括采集视频的视频采集单元、 对视频采集单元采集的视频数据进行 视频编码压缩的视频编码压缩单元， 所述前景检测装置包括对压缩后的视频数据进行前景 检测的前景检测单元， 所述前景检测单元包括信息提取单元和运动检测单元， 所述前景检 测单元的信息提取单元获取编码压缩后的视频数据压缩码流中的信息 ； 前景检测单元的运 动检测单元依据信息提取单元获取的当前帧的编码模式， 若为帧间编码模式， 则设定当前 帧的输出结果矩阵， 其中矩阵的每个点对应当前帧的每个块， 进一步判断当前帧中的每个 块是否运动， 当块为运动时， 将所述结果矩阵中对应该块的点的数值改为非零数值， 否则为 零， 所述结果矩阵中数据为非零数值对应的块对应的图像即为前景。
为达成本发明前述再一目的， 本发明一种视频采集传输系统中的运动帧检测装 置， 其中所述视频采集传输系统包括采集视频的视频采集单元、 对视频采集单元采集的视 频数据进行视频编码压缩的视频编码压缩单元， 所述运动帧检测装置包括对压缩后的视频 数据进行前景检测的前景检测单元， 所述前景检测单元包括信息提取单元和运动检测单 元， 所述前景检测单元的信息提取单元获取编码压缩后的视频数据压缩码流中的信息 ； 前 景检测单元的运动检测单元依据信息提取单元获取的视频数据编码信息判断当前帧是否 运动 ； 其中运动检测单元依据信息提取单元获取的当前帧的编码模式判断当前帧是否运 动， 若当前帧为帧内编码模式则判断当前帧为运动， 若当前帧为帧间编码模式， 则进一步判 断当前帧的每个块是否运动， 若有任何块为运动， 则所述帧为运动 ； 运动检测单元判断连续 若干帧是否都为运动， 若连续若干帧均运动则判定当前帧为运动帧。
为达成本发明又一目的， 本发明一种视频采集传输系统中运动帧的检测方法， 其 包括 ：
对采集的视频数据进行视频编码压缩 ；
获取编码压缩后的视频数据压缩码流中的信息 ；
依据前述获取的信息中的当前帧的编码模式判断当前帧是否运动， 若当前帧为帧 内编码模式， 则判定当前帧为运动， 若当前帧为帧间编码模式， 则进一步判断当前帧中的每 个块是否运动， 若有任何块为运动， 则判定当前帧为运动 ；
判断连续若干帧是否都为运动， 若连续若干帧均为运动则判定当前帧为运动帧。本发明的前景检测方法及装置充分利用了编码器的压缩码流的块基编码模式、 块 基运动矢量以及直流分量等信息， 通过这些信息判断一帧是否运动， 能够根据一帧的压缩 数据判断运动与否， 比帧差和背景差的需要更少的图像数据， 运算简单。 【附图说明】
图 1 为根据本发明一实施例的视频采集传输系统的结构框图。
图 2 为根据本发明一实施例的前景检测方法的流程图。
图 3 为根据本发明一实施例的运动检测单元的工作流程框图。 【具体实施方式】
本发明的详细描述主要通过程序、 步骤、 逻辑块、 过程或其他象征性的描述来直接 或间接地模拟本发明技术方案的运作。为透彻的理解本发明， 在接下来的描述中陈述了很 多特定细节。而在没有这些特定细节时， 本发明则可能仍可实现。所属领域内的技术人员 使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。 换 句话说， 为避免混淆本发明的目的， 由于熟知的方法和程序已经容易理解， 因此它们并未被 详细描述。 此处所称的 “一个实施例” 或 “实施例” 是指可包含于本发明至少一个实现方式中 的特定特征、 结构或特性。在本说明书中不同地方出现的 “在一个实施例中” 并非均指同一 个实施例， 也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。 此外， 表示一个或多 个实施例的方法、 流程图或功能框图中的单元顺序并非固定的指代任何特定顺序， 也不构 成对本发明的限制。
请参阅图 1 所示， 其显示根据本发明一个实施例的视频采集传输系统的结构框 图。如图 1 所示， 本发明的视频采集传输系统包括采集视频图像的视频采集单元、 对视频采 集单元采集的视频图像进行编码压缩的视频压缩单元、 前景检测单元、 检测信息传输单元 以及视频传输单元。
其中视频采集单元可以是一个监控系统的前端图像采集装置， 例如监控摄像头， 也可以是台式电脑外接的摄像头或者笔记本电脑中的摄像头等具有视频采集功能的装置。
视频压缩单元可以是一个视频编码器， 对视频采集单元采集的视频数据进行编码 压缩。一个编码器， 其通常包括 ： 利用空间上冗余来压缩资料的离散余弦变换器， 利用时间 上的冗余来压缩资料的动态估计器及动态补偿器， 以及可变长度编码器等。经过视频编码 器编码后的视频压缩数据， 其通常会包括对每一帧画面的编码模式， 例如是帧内编码， 还是 帧间编码， 以及每一帧中不同块基的运动矢量、 直流分量系数等等相关参数。 关于视频编码 器的原理及结构本发明不再详细解释说明。
根据本发明的一实施例， 所述前景检测单元包括信息提取单元、 运动检测单元以 及报警判断单元。
所述信息提取单元负责解析经过编码压缩的码流中的信息， 获取压缩码流中的相 关信息， 主要包括视频数据每一帧以及每一帧的块基的压缩编码模式， 例如是帧内帧， 还是 帧间帧， 每一帧中的块基的运动矢量以及每一块基的直流分量系数。
运动检测单元依据信息提取单元获取的每一帧的信息判断每一帧画面是否为运
动， 如果为运动则表示画面中有物体移动， 即所谓的前景。
当运动检测单元将判断的信息传送给一个报警判断单元， 可由报警判断单元根据 设定的报警区域和检测到的运动区域判断是否报警。 例如有的监控商店或者银行等机密地 点， 在有物体移动时就发生报警。
运动检测单元可以将检测到的运动信息以及需要报警的信息一起通过检测信息 传输单元发送给监控终端。当然， 在其他实施例中， 也可以不设置报警判断单元， 而只将检 测信息通过检测信息传输单元传输给监控终端。
如图 1 所示， 在一个实施例中， 本发明的视频采集传输系统的工作流程为， 视频采 集单元采集视频数据之后、 视频压缩单元对视频采集单元采集的视频图像进行编码压缩， 经过编码压缩的视频图像可以通过视频传输单元直接传输给需要观看所述视频图像的终 端。
而在另一个实施例中， 除了前述可以通过视频传输单元直接传输经过编码压缩的 视频之外， 如果需要对所采集的视频数据直接进行前景检测， 来判断监控画面中是否有物 体运动， 则可以将经过压缩的视频数据通过前景检测单元， 来进行前景检测， 并通过检测信 息传输单元对终端发出检测信息。 请参阅图 2 所示， 其显示本发明视频采集传输系统的工作流程图。如图 2 所示， 本 发明的视频采集传输系统， 其包括如下步骤 ：
步骤 21 ： 视频采集单元对视频进行采集。
步骤 22 ： 视频压缩单元对视频采集单元采集的视频数据进行编码压缩， 经过编码 压缩的视频数据， 其中包含每一帧画面以及每一帧中各块基的编码模式、 每一帧中各块基 的运动矢量， 每一块基的直流分量系数。
步骤 23 ： 前景检测单元的信息提取单元解析视频压缩单元输出的压缩码流中的 相关信息， 主要包括获取每一帧画面以及每一帧中各块基的编码模式、 每一帧中各块基的 运动矢量， 每一块基的直流分量系数。
步骤 24 ： 前景检测单元的运动检测单元检测判断当前帧是否为运动帧。
请参阅图 3 所示， 其中步骤 24 又进一步包括 ：
步骤 241 ： 运动检测单元依据信息提取单元获取的每一帧画面的编码模式， 判断 当前帧是否运动， 如果当前帧为帧内帧， 则判断当前帧为运动帧。判断当前帧为帧内帧之 后， 则转入步骤 246 对当前帧进行时间平滑滤波， 即判断连续的 N( 通常 N ≥ 2) 帧是否都为 运动， 如果连续的 N 帧都为运动， 则判断这些帧中的物体确实发生了运动。如果当前帧为帧 间帧则进行下一步判断。
对于帧间帧， 根据当前帧的图像大小， 将当前帧分成若干块， 根据不同的编码系 统， 块的大小可能不同， 通常块是 16*16 的宏块。设定 N*N 的矩阵作为输出结果矩阵， 其中 矩阵中的每一个点的数值对应图像中的每一个块。 结果矩阵中的每一个点的初始值都为 0， 当其中一个块为运动的时候则结果矩阵中对应该块的点的数值标示为 1， 表示该块为运动 块。
步骤 242 ： 依据信息提取单元获取的当前帧的每一块的编码模式判断当前帧是否 为运动帧。运动检测单元依据信息提取单元获取的当前帧的每一块的编码模式进行判断， 如果当前帧的某一块为帧内编码模式的帧内块， 则判断当前该块为运动块， 相应地将表示
该帧的矩阵中对应该块的点标示为 1。然后可以对结果矩阵进行平滑滤波。如果某一块为 帧间编码的帧间块则可以进一步通过下面的步骤 243 或 244 进一步判断。
步骤 243 ： 依据当前帧的帧间块的参考块判断当前帧是否为运动帧。运动检测 单元依据当前帧中的帧间块的当前位置和运动矢量来获取当前块基在前一帧对应的块基 ( 可以称为参考块 ) 的位置， 然后查看参考块在上一帧的结果矩阵中的位置是 1 还是 0， 如 果是 1 表示参考块在上一帧中为运动块， 则也判断当前帧中与所述参考块对应的块为运动 块。然后对结果矩阵进行平滑滤波。
步骤 244 ： 依据当前帧的帧间块的运动矢量判断当前帧是否为运动帧。运动检测 单元依据当前帧中的帧间块的运动矢量求取当前块的运动距离 MV ＝ (|MVX|+|MVY|)， 预先 设定运动距离的阀值， 如果所求出的当前块基的运动距离超过所述运动距离的阀值， 则判 断当前块基为运动块。如果所求出的运动距离小于所预先设定的运动距离阀值， 可以进一 步设定一个块基直流分量的阀值， 如果当前块的直流分量大于设定的直流分量阀值， 则判 断当前块为运动块， 然后对结果矩阵进行平滑滤波。
在前述步骤 242 中判断当前块为帧间块时， 后续选择步骤 243 或 244 步骤均可或 者同时执行步骤 243、 244 也可以。 步骤 245 ： 将前述步骤 242、 243、 244 判断的结果输入到当前帧的结果矩阵中， 如果 结果矩阵中包含 1， 则表示当前帧为运动帧。
步骤 246 ： 对视频数据进行时间平滑滤波， 即判断连续的 N( 通常 N ≥ 2) 帧是否都 为运动， 如果连续的 N 帧都为运动， 则判断这些帧确实为运动帧。
步骤 25 ： 报警判断单元依据运动检测单元判断的当前帧是否运动， 并根据设定的 报警区域判断是否报警， 如果需要报警， 则产生报警信号。
步骤 26 ： 将前景检测单元产生的检测信息和报警信息通过检测信息传输单元传 送给后续单元。
以上是判断一帧画面是否为运动帧的步骤， 其中， 在前述判断一帧画面是否运动 的步骤中， 对于帧间帧， 设定有输出结果矩阵， 其中矩阵中的每一个点的数值对应图像中的 每一个块。 结果矩阵中的每一个点的初始值都为 0， 当其中一个块为运动的时候则结果矩阵 中对应该块的点的数值标示为 1， 表示该块为运动块。在做前景检测时， 可以根据所述矩阵 的数据检测， 矩阵中数值为 1 的点对应的图像即为前景。
在前述实施例中， 输出结果矩阵中的数值 1 表示是运动， 而 0 表示非运动， 当然在 其他实施例中， 也可以用其他非零数值表示运动， 而 0 表示非运动。
本发明的前景检测单元可以应用于用于视频采集和压缩的前端设备中， 也可以用 于后台对接受到的视频码流进行分析。
本发明的前景检测方法及装置充分利用了编码器的压缩码流的块基编码模式、 块 基运动矢量以及直流分量等信息， 通过这些信息判断一帧是否运动， 能够根据一帧的压缩 数据判断运动与否， 比帧差和背景差的需要更少的图像数据， 运算简单， 因此可以应用于视 频采集和压缩的前端设备中。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是， 熟悉该领域的 技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。 相应地， 本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。