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专利名称 | 一种监控图像分辨率的编码方法及其装置 |
申请号 | CN200510050333.6 | 申请日期 | 2005-05-16 |
法律状态 | 暂无 | 申报国家 | 中国 |
公开/公告日 | 2005-10-26 | 公开/公告号 | CN1688162 |
优先权 | 暂无 | 优先权号 | 暂无 |
主分类号 | H04N5/91 | IPC分类号 | H04N5/91;H04N5/917;H04N5/92;H04N7/18查看分类表>
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申请人 | 杭州海康威视数字技术有限公司 | 申请人地址 | 浙江省杭州市西湖区马塍路***
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权利人 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | 当前权利人 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 |
发明人 | 贾永华;栾国良;钱学锋 |
代理机构 | 杭州求是专利事务所有限公司 | 代理人 | 韩介梅 |
摘要
本发明涉及一种监控图像分辨率的编码方法及其装置,编码方法步骤如下:1)取奇、偶两场数字视频图像,反隔行变换成一帧D1图像;2)对图像做边界和缩放处理,转换成一帧PAL制式下:528像素点x384像素点或NTSC制式下:528像素点x320像素点的图像。3)使用H.264压缩算法,将步骤2)的图像压缩成一帧DCIF图像。装置包括摄像头、将摄像头输入的模拟视频信号转换成数字视频信号的视频转换单元、存储器和视频编码及信息处理单元。本发明编码输出的图像主观感觉质量好,在384Kbps到1024Kbps输出码流的情况下,较好的解决了数字化监控行业用户要求录像回放质量好、细节清晰的要求。
1.一种监控图像分辨率的编码方法,其特征是包括以下步骤:
PAL制式:
1)将数字视频信号中的奇、偶两场,每场720象素点×288象素点,进行 反隔行变换,组成一帧720象素点×576象素点的图像;
2)对步骤1)获得的图像做边界处理,去掉每一行最左和最右各8个象素 点,变成一帧704象素点×576象素点的图像;
3)对步骤2)获得的图像进行缩放处理,水平3/4缩小,垂直2/3缩小, 转换成一帧528象素点×384象素点的图像;
4)对步骤3)获得的图像,使用H.264压缩算法,将其压缩成一帧528象 素点x 384象素点的H.264图像帧。
NTSC制式:
1)将数字视频信号中的奇、偶两场,每场720象素点×240象素点,进行 反隔行变换,组成一帧720象素点×480象素点的图像;
2)对步骤1)获得的图像做边界处理,去掉每一行最左和最右各8个象素 点,变成一帧704象素点×480象素点的图像;
3)对步骤2)获得的图像进行缩放处理,水平3/4缩小,垂直2/3缩小, 转换成一帧528象素点×320象素点的图像;
4)对步骤3)获得的图像,使用H.264压缩算法,将其压缩成一帧528象 素点×320象素点的视频帧。
2.执行权利要求1所述的监控图像分辨率编码方法的装置,其特征是包括:
摄像头(1),用于采集模拟视频;
视频转换单元(2),用于将摄像头(1)输出的模拟视频信号转换成数字视 频信号,输给视频编码及信息处理单元(4),视频转换单元(2)的输入端与摄像 头(1)相连,视频转换单元(2)的输出端与视频编码及信息处理单元(4)相连;
存储器(3),与视频编码及信息处理单元(4)相连,存储视频编码及信息 处理单元(4)的暂存数据;
视频编码及信息处理单元(4),将取自存储器(3)的奇偶两场视频图像数据 处理压缩成一帧DCIF分辨率格式的视频帧。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征是视频编码及信息处理单元(4)为 PNX1500系列媒体处理器芯片。
4.根据权利要求2所述的装置,其特征是视频转换单元(2)为SAA7113H芯 片或者SAA7144HL芯片。
技术领域
本发明涉及一种监控图像分辨率的编码方法及其装置,属于数据图像压缩 处理领域。
背景技术
众所周知,衡量一幅数字监控图像质量好坏,除主观感觉外,还包括以下 几项重要技术指标:输出图像的分辨率,输出图像的信噪比,输出图像的数据 流大小。
目前视频监控行业中主要使用以下几种分辨率:
QCIF(quarter common intermediate format,四分之一公共中间格式)(PAL, Phase Alternating Line,逐行倒相,176象素点×144象素点;National Television System Committee,国家电视系统委员会,176象素点*120象素点);
CIF(common intermediate format,公共中间格式)(PAL:352象素点×288 象素点;NTSC:352象素点×240象素点);
HALF D1(half first digital video format,二分之一第一数字视频格式) (PAL:720象素点×288象素点;NTSC:720象素点×240象素点);
D1(first digital video format,第一数字视频格式)(PAL:720象素点 ×576象素点;NTSC:720象素点×480象素点),这几种分辨率都存在不足之处。
1)QCIF分辨率虽然编码后的数据流小,但图像的象素点少,图像的分辨率 不高,许多细节往往看不清楚,只少量应用在传输带宽严格受限的网络监控场 合。
2)CIF分辨率是目前主流应用分辨率,数据流适中(384Kbps到1024Kbps), 如果信噪比在32dB以上,一般监控用户是可以接受的,但视频图像质量仍然不 够理想,图像的分辨率仍然不够高。
3)HALF D1分辨率相对于CIF分辨率只是水平方向的象素增加,垂直方向 没有变化,图像质量提高不是特别明显,但码流却增加很大,只在部分产品中 使用。
4)D1分辨率图像清晰度好,满足高质量的要求,但是是以高码流、价格昂 贵为代价的。采用目前的编码算法,它的码流降低到1024Kbps以内时,视频图 像质量还不如CIF分辨率,而编码成本大幅度上升。只应用在部分高端场合。
数码监控应用,通常需要长时间、多路数录像,由于受到存储空间和传输带 宽等的限制,视频码流最好不要高于CIF分辨率编码输出码流,即384Kbps到 1024Kbps,高于这个码流,难以承受。因此,如何在保持384Kbps到1024Kbps 输出码流的情况下,提高录像的回放图像画质,是目前数码监控行业,尤其是 重要监控场所需要迫切解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种在384Kbps到1024Kbps输出码流的情况下,提高 监控录像图像质量的图像分辨率的编码方法及其装置。
本发明的监控图像分辨率的编码方法,包括以下步骤:
PAL制式:
1)将数字视频信号中的奇、偶两场,每场720象素点×288象素点,进行 反隔行变换,组成一帧720象素点×576象素点的图像;
2)对步骤1)获得的图像做边界处理,去掉每一行最左和最右各8个象素 点,变成一帧704象素点×576象素点的图像;
3)对步骤2)获得的图像进行缩放处理,水平3/4缩小,垂直2/3缩小, 转换成一帧528象素点×384象素点的图像;
4)对步骤3)获得的图像,使用H.264压缩算法,将其压缩成一帧528象 素点×384象素点的H.264图像帧。
NTSC制式:
1)将数字视频信号中的奇、偶两场,每场720象素点×240象素点,进行 反隔行变换,组成一帧720象素点×480象素点的图像;
2)对步骤1)获得的图像做边界处理,去掉每一行最左和最右各8个象素 点,变成一帧704象素点×480象素点的图像;
3)对步骤2)获得的图像进行缩放处理,水平3/4缩小,垂直2/3缩小, 转换成一帧528象素点×320象素点的图像;
4)对步骤3)获得的图像,使用H.264压缩算法,将其压缩成一帧528象 素点×320象素点的视频帧。
以PAL制式为例,由于本发明的图像分辨率528×384的总像素数正好是 CIF(352×288)总像素数的两倍,为了与常说的2CIF(704象素点×288象素点, 也叫Half D1)分辨率区分,以下我们将本发明编码的图像分辨率称之为 DCIF(DOUBLE CIF,双CIF)。
实现上述监控图像分辨率编码方法的装置包括:
摄像头,用于采集模拟视频;
视频转换单元,用于将摄像头输出的模拟视频信号转换成数字视频信号, 输给视频编码及信息处理单元,视频转换单元的输入端与摄像头相连,视频转 换单元的输出端与视频编码及信息处理单元相连;
存储器,与视频编码及信息处理单元相连,存储视频编码及信息处理单元 的暂存数据;
视频编码及信息处理单元,将取自存储器的奇偶两场视频图像数据处理压 缩成一帧DCIF分辨率格式的视频帧。
本发明优点
(1)主观感觉图像质量好。在普遍以CIF为压缩分辨率的安防行业,本 发明DCIF编码基本上是以CIF分辨率的带宽换取了比CIF分辨率更好,基本相 当于4CIF分辨率的图像质量,而没有给存储和网络传输带来额外的压力。
(2)本发明DCIF(528×384)编码的分辨率相比较Half D1分辨率,在水 平和垂直两个方向上更加均衡。
(3)本发明DCIF编码的分辨率能很好的兼顾数字化监控行业用户对较高 图像质量和较低码流的要求:即要求回放图像清晰度高,满足对细节的要求; 要求数据量小,保证系统能够长时间录像和稳定实时的网络传输。
附图说明
图1是本发明的监控图像分辨率的编码装置;
图2是本发明监控图像分辨率的编码方法实现步骤流程图;
图3是加权峰值信噪比与输出码流关系实验结果示意图;
表1是与图3相对应的加权峰值信噪比与输出码流关系实验结果。
具体实施方式
参照图1,本发明的编码装置包括将摄像头1输入的模拟视频信号转换成数 字视频信号的视频转换单元2、存储器3和视频编码及信息处理单元4,视频转 换单元2的输入端与摄像头1相连,视频转换单元2的输出端及存储器3分别 连接到视频编码及信息处理单元4。其中视频编码及信息处理单元4可以采用荷 兰菲利普公司PNX1500系列媒体处理器芯片。视频转换单元2可以采用 SAA7113H芯片或者SAA7144HL芯片。
该装置的视频编码及信息处理单元4通过PCI总线与接有硬盘5和网络接 口7的主机/主CPU单元6相连接。工作时,由视频转换单元2将来自摄像头1 的模拟图像数据转换成适合视频编码及信息处理单元4处理的数字信号,并存 储到存储器3中;视频编码及信息处理单元4从存储器3取奇偶两场视频(PAL 制式下:720象素点×288象素点或NTSC制式下:720象素点×240象素点)图 像数据并处理该数据系列,使用H.264压缩算法,将其压缩成一帧DCIF分辨 率格式(PAL制式下:528象素点×384象素点或NTSC制式下:528象素点×320 象素点)的视频帧,暂时存储到存储器中;存储在存储器中的视频帧序列,在 视频编码及信息处理单元4控制下通过PCI总线送给主机/主CPU单元6,由主 机或者主CPU单元6存储到硬盘5上或通过网络接口7传输到远端。
本发明监控图像分辨率的编码方法,由装置中的视频编码及信息处理单元4 通过程序实现,程序流程如图2所示:
1)从存储器中读取奇、偶两场(PAL制式下:720象素点×288象素点或 NTSC制式下:720象素点×240象素点)图像数据,判断是否是DCIF编码,如 果是,转入第2步;如果不是,执行其它分辨率编码过程。
2)对步骤1)取得的奇、偶两场图像数据,经反隔行(deinterlace)变换, 组成一帧D1(PAL制式下:720象素点×576象素点;NTSC制式下:720象素点 ×480象素点)图像;
3)对步骤2)产生的D1图像做边界处理,即针对每一行,去掉最左和最右 各8个象素点,变成一帧4CIF(PAL制式下:704象素点×576象素点;NTSC 制式下:704象素点×480象素点)图像;
4)对步骤3)产生的4CIF图像经缩放处理,即水平3/4缩小,垂直2/3缩 小,转换成一帧(PAL制式下:528象素点×384象素点;NTSC制式下:528象 素点×320象素点)图像。
5)对步骤4)产生的一帧(PAL制式下:528象素点×384象素点;NTSC制 式下:528象素点×320象素点)图像,使用H.264压缩算法,将其压缩成一帧 PAL制式下:528象素点×384象素点或NTSC制式下:528象素点×320象素点 的图像。
重复1-5步骤,可以实现连续的DCIF分辨率视频码流的输出。
图3是WPSNR(weighted peak signal-to-noise ratio,加权峰值信噪比) 与输出码流关系实验结果示意图,表1是与图3相对应的WPSNR与输出码流关 系实验结果。由图可见,在384kbps输出码流情况下,本发明DCIF编码的WPSNR 比CIF编码的WPSNR高1dB,比4CIF编码的WPSNR高2.5dB;在512kbps输出 码流情况下,DCIF编码的WPSNR比CIF编码的WPSNR高2.2dB,比4CIF编码的 WPSNR高0.5dB;在768kbps输出码流情况下,DCIF编码的WPSNR比CIF编码的 WPSNR高近3dB,与4CIF编码的WPSNR基本相同;在1024kbps输出码流情况下, DCIF编码的WPSNR比CIF编码的WPSNR高3.28dB,比4CIF编码的WPSNR低0.5dB。
表1
注:由于4CIF不能压缩到192K、256k,因此没有计算它们的加权峰值信噪比
法律信息
- 2008-12-10
专利权人的姓名或者名称、地址的变更
专利权人的姓名或者名称、地址的变更变更事项:专利权人变更前:杭州海康威视数字技术有限公司 地址: 浙江省杭州市西湖区马塍路36号 邮编: 310012变更后:杭州海康威视数字技术股份有限公司 地址: 浙江省杭州市西湖区马塍路36号 邮编: 310012
- 2007-12-05
- 2005-12-21
- 2005-10-26
引用专利(该专利引用了哪些专利)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 |
1
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2003-07-30
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2002-01-08
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2
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2004-12-15
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2003-12-18
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3
| | 暂无 |
1996-10-11
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被引用专利(该专利被哪些专利引用)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有被任何外部专利所引用! |