CN113965749A - 静态摄像机视频传输方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了静态摄像机视频传输方法及系统，方法包括以下步骤：发送端获取静态摄像机拍摄得到的多张原始图像；发送端对该多张原始图像进行训练，以获得背景图像；发送端对原始图像和背景图像进行差分运算，以获得前景图像；发送端对前景图像进行目标检测和目标重排，以获得图像尺寸小于前景图像的转换图像；发送端将所述转换图像和背景图像进行编码，以获得编码文件，将编码文件传输给接收端；接收端接收所述编码文件；接收端对所述编码文件进行解码后，还原出对应的原始图像。该方法提高了视频压缩的压缩效率。
Description
技术领域
本发明属于视频压缩技术领域，具体涉及静态摄像机视频传输方法及系统。
背景技术
视频压缩(也称为视频编码)是数字媒体存储与传输等应用中的关键技术之一，其目的是通过消除冗余信息来减少存储与传输中的数据量。当前所有的主流视频压缩标准都采用了基于块的预测变换混合编码框架，即通过预测、变换、熵编码等方法消除视频图像中的统计冗余(包括空间冗余、时间冗余和信息熵冗余)，以达到减少数据量的目的。目前大多数视频压缩技术是面向非特定的应用，即适用于包括数字电视、网络视频、移动视频等等多种应用。近年来，随着数字视频应用范围的扩展，针对专门应用(如视频监控)的特点和特殊需求开发视频压缩技术，成为倍受关注的研究方向。
以视频监控应用为例，系统中绝大多数摄像机都采用固定位置部署。系统中的摄像机包括静态摄像机，它们的指向和焦距固定。静态摄像机采集的视频具有场景固定、没有镜头切换的特点。对于视频监控应用，采集的视频还具有时间较长的特点。合理地利用这些先验知识，可以进一步消除视频中的信息冗余，从而获得更好的压缩性能。
基于对象的视频压缩方法，采用背景建模、对象检测、对象跟踪等技术，将视频中的各个对象分离出来，通过对不同的对象采取不同的压缩方式，进一步挖掘视频中的信息冗余，从而提高压缩效率。基于对象的视频压缩方法可以用于静态摄像机采集的视频的压缩，现有的基于对象的视频压缩方法一般采用建立背景模型的方法如建立背景，再分离出前景。在此基础上，可以进一步采取对前景和背景分别编码的方法提高压缩效率。但是现有的基于对象的视频压缩方法的压缩效率依然较差，不能满足视频监控等场景的应用。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供静态摄像机视频传输方法及系统，提高了视频压缩的压缩效率。
第一方面，一种静态摄像机视频传输方法，包括以下步骤：
发送端获取静态摄像机拍摄得到的多张原始图像；
发送端对该多张原始图像进行训练，以获得背景图像；
发送端对原始图像和背景图像进行差分运算，以获得前景图像；
发送端对前景图像进行转换，以获得图像尺寸小于前景图像的转换图像；
发送端将所述转换图像和背景图像进行编码，以获得编码文件，将编码文件传输给接收端；
接收端接收所述编码文件；
接收端对所述编码文件进行解码后，还原出对应的原始图像。
优选地，所述发送端对前景图像进行压缩，获得转换图像具体包括：
发送端对所述前景图像进行目标检测，以获得前景图像中的多个目标；
对所有目标进行重排，以获得所述转换图像。
优选地，发送端对所述转换图像的编码方法包括：
发送端对所述转换图像进行编码，获得转换图像编码帧；
其中转换图像编码帧的帧头元数据包含目标在前景图像中的坐标、目标的尺寸、以及目标在转换图像中的坐标；目标的尺寸包括目标的高和宽。
优选地，所述接收端对所述编码文件进行解码后，还原出对应的原始图像具体包括：
接收端对所述编码文件进行解码，以获得解码后的转换图像和背景图像；
对解码后的转换图像和背景图像进行合并，还原出对应的原始图像。
优选地，所述对解码后的转换图像和背景图像进行合并，还原出对应的原始图像具体包括：
提取编码文件中的转换图像编码帧；
根据转换图像编码帧的帧头元数据中每个目标的尺寸以及目标在转换图像中的坐标，从解码后的转换图像中提取出所有目标；
根据转换图像编码帧的帧头元数据中每个目标在前景图像中的坐标，将目标对应贴回解码后的背景图像中，还原出所述原始图像。
第二方面，一种静态摄像机视频传输系统，包括发送端和接送方；
发送端用于获取静态摄像机拍摄得到的多张原始图像，对该多张原始图像进行训练，以获得背景图像；发送端还用于对原始图像和背景图像进行差分运算，以获得前景图像，对前景图像进行转换，以获得图像尺寸小于前景图像的转换图像；发送端还用于将所述转换图像和背景图像进行编码，以获得编码文件，将编码文件传输给接收端；
接收端用于接收所述编码文件，对所述编码文件进行解码后，还原出对应的原始图像。
优选地，所述发送端具体用于：
对所述前景图像进行目标检测，以获得前景图像中的多个目标；对所有目标进行重排，以获得所述转换图像。
优选地，所述发送端具体用于：
对所述转换图像进行编码，获得转换图像编码帧；
其中转换图像编码帧的帧头元数据包含目标在前景图像中的坐标、目标的尺寸、以及目标在转换图像中的坐标；目标的尺寸包括目标的高和宽。
优选地，所述接收端具体用于：
对所述编码文件进行解码，以获得解码后的转换图像和背景图像；对解码后的转换图像和背景图像进行合并，还原出对应的原始图像。
优选地，所述接收端具体用于：
提取编码文件中的转换图像编码帧；
根据转换图像编码帧的帧头元数据中每个目标的尺寸以及目标在转换图像中的坐标，从解码后的转换图像中提取出所有目标；
根据转换图像编码帧的帧头元数据中每个目标在前景图像中的坐标，将目标对应贴回解码后的背景图像中，还原出所述原始图像。
由上述技术方案可知，本发明提供的静态摄像机视频传输方法及系统，提高了视频压缩的压缩效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例一提供的静态摄像机视频传输方法的流程图。
图2为本发明实施例一提供的静态摄像机视频传输方法的示意图。
图3为本发明实施例一提供的静态摄像机视频传输方法中图像转换的示意图。
图4为本发明实施例二提供的静态摄像机视频传输系统的模块框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
实施例一：
一种静态摄像机视频传输方法，参见图1、2，包括以下步骤：
S1：发送端获取静态摄像机拍摄得到的多张原始图像；
S2：发送端对该多张原始图像进行训练，以获得背景图像；
具体地，该方法通过对多张原始图像进行训练得到背景图像。背景图像即为原始图像中剔除掉目标后的得到的图像。
S3：发送端对原始图像和背景图像进行差分运算，以获得前景图像；
具体地，前景图像主要包括原始图像中的所有目标。
S4：发送端对前景图像进行转换，以获得图像尺寸小于前景图像的转换图像，具体包括：
发送端对所述前景图像进行目标检测，以获得前景图像中的多个目标；
对所有目标进行重排，以获得所述转换图像。
具体地，目标检测可以采用HOG-SVM算法、机器学习类的Yolo-v3、Faster R-CNN等算法实现。目标检测的检测策略可以根据具体的使用场景确定，例如可以制定指定的检测策略，用于识别原始图像中人、车等不同类别的目标。参见图3，图3应用的场景是对人进行视频监控，所以目标设置为人。图3在对前景图像进行目标检测时，识别出图3的前景图像中存在4个人，然后对这4个人进行重排，得到转换图像。重排的时候尽量保证目标与目标之间间隙最小，这样就能得到尺寸最小的转换图像。
由于前景图像中图像有效像素的数量远少于原始图像，所以该方法对前景图像进行目标检测，相比于直接对原始图像进行目标检测，目标检测过程的搜索量和计算量更小。
为了尽量减小转换图像的数据量，转换图像的最佳尺寸为所有目标的尺寸之和。如果所有目标的尺寸之和依旧比较大，也可以对目标进行缩小后再传输给接收端，接收端解压出转换图像后，再根据缩小比例对目标进行相应的放大。对所有目标进行重排时，可以设定重排策略，使得转换图像的尺寸约等于所有目标的尺寸之和。
S5：发送端将所述转换图像和背景图像进行编码，以获得编码文件，将编码文件传输给接收端；其中发送端对所述转换图像的编码方法包括：
发送端对所述转换图像进行编码，获得转换图像编码帧；
其中转换图像编码帧的帧头元数据包含目标在前景图像中的坐标、目标的尺寸、以及目标在转换图像中的坐标；目标的尺寸包括目标的高和宽。
具体地，帧头元数据包含每个目标的坐标数据(x、y、w、h、u、v)，其中x、y分别为目标在前景图像中的坐标，w、h分别为目标的宽和高，u、v分别为目标在转换图像中的坐标。该方法通过定义上述帧头元数据来定位各个目标，方便接送方进行解码时，根据该帧头元数据提取出各个目标，且贴到背景图像中的指定位置。
S6：接收端接收所述编码文件；
S7：接收端对所述编码文件进行解码后，还原出对应的原始图像，具体包括：
接收端对所述编码文件进行解码，以获得解码后的转换图像和背景图像；
对解码后的转换图像和背景图像进行合并，还原出对应的原始图像，具体包括：
提取编码文件中的转换图像编码帧；
根据转换图像编码帧的帧头元数据中每个目标的尺寸以及目标在转换图像中的坐标，从解码后的转换图像中提取出所有目标；
根据转换图像编码帧的帧头元数据中每个目标在前景图像中的坐标，将目标对应贴回解码后的背景图像中，还原出所述原始图像。
具体地，接收端接收到编码文件后，对编码文件进行解码，还原出转换图像和背景图像，并根据帧头元数据的u、v、w、h从解码后的转换图像中提取出所有目标，根据帧头元数据的x、y将目标对应贴回解码后的背景图像中，从而还原出原始图像。
该方法在传输时，传输的是转换图像编码后的数据，由于转换图像的尺寸远小于前景图像，所以该方法相对于现有技术，计算量更小，视频压缩的压缩效率更高，适用于更多对传输数据量要求更高的场景下的视频传输。
实施例二：
一种静态摄像机视频传输系统，参见图4，包括发送端和接送方；
发送端用于获取静态摄像机拍摄得到的多张原始图像，对该多张原始图像进行训练，以获得背景图像；发送端还用于对原始图像和背景图像进行差分运算，以获得前景图像，对前景图像进行转换，以获得图像尺寸小于前景图像的转换图像；发送端还用于将所述转换图像和背景图像进行编码，以获得编码文件，将编码文件传输给接收端；
接收端用于接收所述编码文件，对所述编码文件进行解码后，还原出对应的原始图像。
优选地，所述发送端具体用于：
对所述前景图像进行目标检测，以获得前景图像中的多个目标；对所有目标进行重排，以获得所述转换图像。
优选地，所述发送端具体用于：
对所述转换图像进行编码，获得转换图像编码帧；
其中转换图像编码帧的帧头元数据包含目标在前景图像中的坐标、目标的尺寸、以及目标在转换图像中的坐标；目标的尺寸包括目标的高和宽。
优选地，所述接收端具体用于：
对所述编码文件进行解码，以获得解码后的转换图像和背景图像；对解码后的转换图像和背景图像进行合并，还原出对应的原始图像。
优选地，所述接收端具体用于：
提取编码文件中的转换图像编码帧；
根据转换图像编码帧的帧头元数据中每个目标的尺寸以及目标在转换图像中的坐标，从解码后的转换图像中提取出所有目标；
根据转换图像编码帧的帧头元数据中每个目标在前景图像中的坐标，将目标对应贴回解码后的背景图像中，还原出所述原始图像。
本发明实施例所提供的系统，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种静态摄像机视频传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
发送端获取静态摄像机拍摄得到的多张原始图像；
发送端对该多张原始图像进行训练，以获得背景图像；
发送端对原始图像和背景图像进行差分运算，以获得前景图像；
发送端对前景图像进行转换，以获得图像尺寸小于前景图像的转换图像；
发送端将所述转换图像和背景图像进行编码，以获得编码文件，将编码文件传输给接收端；
接收端接收所述编码文件；
接收端对所述编码文件进行解码后，还原出对应的原始图像。
2.根据权利要求1所述静态摄像机视频传输方法，其特征在于，所述发送端对前景图像进行转换，以获得图像尺寸小于前景图像的转换图像具体包括：
发送端对所述前景图像进行目标检测，以获得前景图像中的多个目标；
对所有目标进行重排，以获得所述转换图像。
3.根据权利要求2所述静态摄像机视频传输方法，其特征在于，发送端对所述转换图像的编码方法包括：
发送端对所述转换图像进行编码，获得转换图像编码帧；
其中转换图像编码帧的帧头元数据包含目标在前景图像中的坐标、目标的尺寸、以及目标在转换图像中的坐标；目标的尺寸包括目标的高和宽。
4.根据权利要求3所述静态摄像机视频传输方法，其特征在于，所述接收端对所述编码文件进行解码后，还原出对应的原始图像具体包括：
接收端对所述编码文件进行解码，以获得解码后的转换图像和背景图像；
对解码后的转换图像和背景图像进行合并，还原出对应的原始图像。
5.根据权利要求4所述静态摄像机视频传输方法，其特征在于，所述对解码后的转换图像和背景图像进行合并，还原出对应的原始图像具体包括：
提取编码文件中的转换图像编码帧；
根据转换图像编码帧的帧头元数据中每个目标的尺寸以及目标在转换图像中的坐标，从解码后的转换图像中提取出所有目标；
根据转换图像编码帧的帧头元数据中每个目标在前景图像中的坐标，将目标对应贴回解码后的背景图像中，还原出所述原始图像。
6.一种静态摄像机视频传输系统，其特征在于，包括发送端和接送方；
发送端用于获取静态摄像机拍摄得到的多张原始图像，对该多张原始图像进行训练，以获得背景图像；发送端还用于对原始图像和背景图像进行差分运算，以获得前景图像，对前景图像进行转换，以获得图像尺寸小于前景图像的转换图像；发送端还用于将所述转换图像和背景图像进行编码，以获得编码文件，将编码文件传输给接收端；
接收端用于接收所述编码文件，对所述编码文件进行解码后，还原出对应的原始图像。
7.根据权利要求6所述静态摄像机视频传输系统，其特征在于，所述发送端具体用于：
对所述前景图像进行目标检测，以获得前景图像中的多个目标；对所有目标进行重排，以获得所述转换图像。
8.根据权利要求7所述静态摄像机视频传输系统，其特征在于，所述发送端具体用于：
对所述转换图像进行编码，获得转换图像编码帧；
其中转换图像编码帧的帧头元数据包含目标在前景图像中的坐标、目标的尺寸、以及目标在转换图像中的坐标；目标的尺寸包括目标的高和宽。
9.根据权利要求8所述静态摄像机视频传输系统，其特征在于，所述接收端具体用于：
对所述编码文件进行解码，以获得解码后的转换图像和背景图像；对解码后的转换图像和背景图像进行合并，还原出对应的原始图像。
10.根据权利要求9所述静态摄像机视频传输系统，其特征在于，所述接收端具体用于：
提取编码文件中的转换图像编码帧；
根据转换图像编码帧的帧头元数据中每个目标的尺寸以及目标在转换图像中的坐标，从解码后的转换图像中提取出所有目标；
根据转换图像编码帧的帧头元数据中每个目标在前景图像中的坐标，将目标对应贴回解码后的背景图像中，还原出所述原始图像。
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