CN103051866A - 网络3d 视频监控***、方法和视频处理平台 - Google Patents
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Abstract
本发明提出网络3D视频监控***、方法和视频处理平台。双目立体摄像机在同步信号的控制下采集两路立体场景的视频信号，并将两路视频信号传输给视频处理平台；视频处理平台将两路立体视频信号合成为兼容立体视频JPS格式的PAL视频信号，并传送给视频监控平台；视频监控平台将PAL视频信号传送给3D显示平台，在3D显示平台显示视频。本发明实现了网络3D视频监控。
Description
技术领域
本发明涉及网络3D视频监控技术，尤其是指将网络视频传输技术、立体获取与显示技术用于视频监控领域，其应用目标是视频监控、展览和实况转播等应用领域。
背景技术
立体电视将是继高清电视之后的下一个市场趋势，许多大公司、研究机构以及国际标准化组织都开始着手3D视频技术的研究工作。
目前，基于双目的立体显示技术已非常成熟，其在立体电影和游戏等领域已获得巨大成功，但是，在视频监控领域还未实现实时网络3D视频监控。
发明内容
鉴于以上，本发明提出网络3D视频监控***、方法和视频处理平台。
本发明提出网络3D视频监控***，其特征在于，包括：双目立体摄像机，在同步控制模块的控制下采集两路立体场景的视频信号，并将两路立体视频信号传输给视频处理平台；同步控制模块，用于控制双目立体摄像机中的两路立体视频同步；视频处理平台，向同步控制模块发送控制指令，从双目立体摄像机接收两路立体视频信号，将两路立体视频信号合成为兼容立体视频JPS格式的PAL视频信号，并接入视频监控平台；视频监控平台，从视频处理平台接收PAL视频信号。
本发明还提出网络3D视频监控方法，其特征在于，包括：双目立体摄像机在同步信号的控制下采集两路立体场景的视频信号，并将两路立体视频信号传输给视频处理平台；视频处理平台将两路立体视频信号合成为兼容立体视频JPS格式的PAL视频信号，并传送给视频监控平台。
本发明还提出视频处理平台，包括：视频输入接口，从双目立体摄像机接收两路立体视频信号；处理器，向同步控制模块发送控制指令，以使所述视频输入接口接收到同步的两路立体视频信号；编码协议模块，将从所述视频输入接口接收的两路立体视频信号合成为兼容立体视频JPS格式的PAL视频信号，并接入视频监控平台。
本发明将立体视频获取、显示技术与网络视频传输技术相结合，实现网络3D视频监控。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例中网络3D视频监控***结构示意图。
图2为本发明***中的视频处理平台。
图3为本发明***中的3D显示平台。
图4为本发明显示视差与成像深度的关系示意图。
图5为本发明网络3D视频监控方法流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明的网络3D视频监控***，希望远程服务端可通过公共网络接口接收某一观察点的立体视频信号，并在PC 3D显示平台上显示3D视频。我们可通过现有视频监控平台实现立体视频的远程传输。但现有视频监控平台是用于交换单路的视频监控***，为实现立体视频无缝接入视频监控平台，直接利用现有视频监控平台和接入设备，本发明提出了网络3D视频监控***。下面将结合附图进行说明。
图1为本发明实施例中网络3D视频监控***结构示意图，该***包括双目立体摄像机11、同步控制模块12、视频处理平台13以及视频监控平台14，还可以进一步包括3D显示平台15。下面将对各个部分进行详细说明。
双目立体摄像机11为标清PAL制(Phase Alternating Line，逐行倒相)摄像机或高清的千兆网摄像机，兼容标清和高清视频模式，可采用双机立体支架的拍摄方式，在同步控制模块12的控制下采集两路立体场景的视频信号，并将两路立体视频信号传输给视频处理平台13。
3D视频的内容来自于立体或多视角视频，以及有着深度信息的单视角或多视角视频，其中深度信息可以从深度摄像机采集或从单视角或多视角视频中估计而得。就目前而言，具有深度信息的单视角或多视角视频应用在一些环境条件下，已具备了基本应用条件，如室内小范围的应用。
3D立体效果的原理在于同时呈现左右眼不同视角的画面，当前立体视频的典型应用模式是利用两路有视差的普通平面视频形成立体视频，立体电视机等显示产品将上述两路视频信号分别送入观众的左眼和右眼，人脑根据两个视频之间的视差产生立体感。本发明用于视频监控，采用双目立体视频技术比较合适，其立体显示技术也较为成熟。在实施例中，用双机立体摄像机替代原有的监控摄像机。
同步控制模块12用于控制双目立体摄像机11中的两路立体视频同步、进行视频处理等。
视频同步和视频处理可以包括摄像机的视频信号同步、通过外同步信号同步采集两路立体视频信号、发送数据的同步和数据封装。
通过外同步信号直接控制两路摄像机的视频的场、行同步，使之具有完全相同的场、行同步信号，以及相同的曝光时刻，实现同步采集两路立体视频信号。外同步信号采用复合的场、行同步信号或同步触发脉冲或通过网络的软触发，***可采用以上的触发类型之一。
这种方案可直接利用现有视频监控平台和接入设备，即无需对现有视频监控平台架构及硬件设备做改动即可实现3D视频监控，只需要升级视频监控平台的软件版本使其能够进来3D视频流即可。
视频处理平台13向同步控制模块12发送控制指令，从双目立体摄像机11接收两路立体视频信号，将两路立体视频信号合成为兼容立体视频JPS格式的PAL视频信号，并无缝接入视频监控平台14。
每个观察点可以采用嵌入式视频处理平台，嵌入式视频处理平台的结构将结合图2进行说明。
两路立体视频信号合成主要考虑的问题是：拼接后图像具有较好的空间相关性，这样可以利用现有的编码技术和现有的视频监控平台14，获得较好的编码效率；以及与现有的2D视频兼容，可以方便地将3D视频转化为2D视频，兼容现有的平台。
经过实际试验，可采用以下具体方案：
对于标清模式，由于PAL是隔行扫描的，奇、偶场在时间上相差20ms，当合成一帧图像时会产生运动模糊，不适合于立体显示。本发明将奇、偶场的上半幅放入左图视频中奇场图，将奇、偶场的下半幅放入右图视频中奇场图，将两路立体视频嵌入PAL视频中。在显示时，通过内插处理(是现有技术)恢复垂直方向的尺寸，这样使得合成的PAL视频具有很好的空间相关性，可以利用现有的编码器，获得较好的编码效率。对于标清模式，这种方案保留了一个场的完整视频，实际上并没有降低图像的垂直分辨率，又完全地保留了图像的水平分辨率。由于在双目立体视频中，立体感是由左右两幅图像的视差确定的，该方案完整地保留了原始的视差信息。
对于720p高清，先将左右两路高清视频拼接成一路2D高清视频(两路视频各降低一半分辨率，可以是左右拼接、上下拼接或场拼接等，兼容2D视频)，再按照正常的2D视频进行编码，其码率相当于一路视频，这样的3D视频码率相当于一路高清视频码率(相当于两路D1码率)，可以直接利用现有的编码技术。
视频监控平台14，可直接利用现有视频监控平台接口，从视频处理平台13接收PAL视频信号。在本发明实施例中，视频监控平台14可以是中国电信全球眼视频监控平台。
3D显示平台15在监控中心或客户端，从视频监控平台14接收PAL视频信号并进行显示。
目前要实现3D显示，最方便的方法就是直接用PC来实现，NVIDIA 3D Vision就是一种成熟的解决方案。市场上的NVIDIA 3DVision主要是针对游戏软件的，不能直接应用到本发明。游戏的3D显示相对比较简单，因为游戏的绘制本身就是基于3D模型的，可以很方便地在全屏模式下自动生成左、右视图，并立体显示，且调整显示视差非常方便。
本发明需要开发相应的立体显示应用程序。通过立体渲染技术，PC 3D显示平台可通过相关参数控制物体是成像在显示屏后还是显示屏前，以及场景的深度。具体控制过程可通过现有技术实现。图4是本发明实施例中立体显示的观察模型。双目可以等效于基线距离为65mm、焦距为f的双目摄像机，两眼距离为B，显示屏幕与双目的距离为d。设双目看到的某像点为P(Xp，Yp，Zp)，其在显示屏幕上左右图像的投影坐标分别为(xL，yL)、(xR，yR)。
本发明中立体视频将采用JPS格式，从视频监控平台14读入立体视频数据，并用3D显示，以及解决显示视差的调整问题，用于提供理想的立体显示效果。还必须兼容2D显示，对2D平台，可自动获取左图或右图，兼容2D显示。3D显示平台中显卡与显示器只要能够支持3D播放即可，比如3D电视机。如图3所示为本发明一个实施例，为3D显卡和显示器，保证有1G内存，对原有PC平台基本上不需要做升级。
图2为本发明***中的视频处理平台的结构示意图。该视频处理平台包括视频输入接口、处理器以及编码协议模块。
视频输入接口，从双目立体摄像机11接收两路立体视频信号。
处理器，向同步控制模块12发送控制指令。
编码协议模块，按与2D视频兼容的模式，将两路立体视频信号合成为兼容立体视频JPS格式的PAL视频信号，并无缝接入视频监控平台14。
图5为本发明网络3D视频监控方法流程，本发明在图1所示的***结构基础上，开发***应用软件，包括立体视频的获取、显示、存贮等***操作和管理，实现3D视频监控。该方法包括以下步骤：
在步骤501、双目立体摄像机在同步信号的控制下采集两路立体场景的视频信号，并将两路立体视频信号传输给视频处理平台。
在步骤502、视频处理平台将两路立体视频信号合成为兼容立体视频JPS格式的PAL视频信号，并传送给视频监控平台。
通过步骤501～步骤502，实现了网络3D视频监控。在步骤502，传送给视频监控平台，即将PAL视频信号传送给视频监控平台之后，如图5所示，还可以包括以下步骤：
在步骤503、视频监控平台将PAL视频信号传送给3D显示平台，在3D显示平台进行显示。
3D显示平台的3D显卡以及显示器可以支持2D的，显卡能够自动分辨播放的是3D视频流还是2D视频流，当传输进来的是3D视频流后自动调用3D播放功能，在显示器上显示。
目前不戴3D眼镜时，显示器上显示的是带有重影的视频，不过可以进行自动识别。当用户选择2D播放的时候，自动选取3D视频流中的左路或右路视频进行播放，这样用户看到的就是清晰的2D视频，只不过视频流的分辨率较普通的2D视频降低一半，这是前端采集时人为降低的，也是为了降低3D视频流的码率而作的处理。
作为对详细描述的结论，应该注意本领域的技术人员将会很清楚可对优选实施例做出许多变化和修改，而实质上不脱离本发明的原理。这种变化和修改包含在所附权利要求书所述的本发明的范围之内。
Claims (17)
1.网络3D视频监控***，其特征在于，包括：
双目立体摄像机，在同步控制模块的控制下采集两路立体场景的视频信号，并将两路立体视频信号传输给视频处理平台；
同步控制模块，用于控制双目立体摄像机中的两路立体视频同步；
视频处理平台，向同步控制模块发送控制指令，从双目立体摄像机接收两路立体视频信号，将两路立体视频信号合成为兼容立体视频JPS格式的PAL视频信号，并接入视频监控平台；
视频监控平台，从视频处理平台接收PAL视频信号。
2.根据权利要求1所述网络3D视频监控***，其特征在于，视频处理平台包括：
视频输入接口，从双目立体摄像机接收两路立体视频信号；
处理器，向同步控制模块发送控制指令；
编码协议模块，将两路立体视频信号合成为兼容立体视频JPS格式的PAL视频信号，并接入视频监控平台。
3.根据权利要求1或2所述网络3D视频监控***，其特征在于，视频处理平台按与2D视频兼容的模式将两路视频信号合成为兼容立体视频JPS格式的PAL视频信号，并兼容标清和高清两种视频模式。
4.根据权利要求3所述网络3D视频监控***，其特征在于：
对于标清模式，将左图视频中奇场图放入奇、偶场的上半幅，将右图视频中奇场图放入奇、偶场的下半幅，将两路立体视频嵌入PAL视频中。
5.根据权利要求3所述网络3D视频监控***，其特征在于：
对于720p高清，各降低一半分辨率将左右两路高清视频拼接成一路高清视频。
6.根据权利要求5所述网络3D视频监控***，其特征在于：
两路高清视频进行左右拼接、上下拼接或场拼接。
7.根据权利要求1或2所述网络3D视频监控***，其特征在于，还包括：
3D显示平台，从视频监控平台接收PAL视频信号并进行显示。
8.根据权利要求7所述网络3D视频监控***，其特征在于：
3D显示平台的3D显卡自动分辨播放的是3D视频流还是2D视频流，当传输进来的是3D视频流后自动调用3D播放功能，在显示器上显示；当用户选择2D播放的时候，自动选取3D视频流中的左路或右路视频进行显示。
9.根据权利要求1或2所述网络3D视频监控***，其特征在于：
双目立体摄像机为标清PAL制摄像机或高清的千兆网摄像机。
10.网络3D视频监控方法，其特征在于，包括：
双目立体摄像机在同步信号的控制下采集两路立体场景的视频信号，并将两路立体视频信号传输给视频处理平台；
视频处理平台将两路立体视频信号合成为兼容立体视频JPS格式的PAL视频信号，并传送给视频监控平台。
11.根据权利要求10所述网络3D视频监控方法，视频处理平台将两路立体视频信号合成为兼容立体视频JPS格式的PAL视频信号，其特征在于：
按与2D视频兼容的模式合成，兼容标清和高清两种视频模式。
12.根据权利要求11所述网络3D视频监控方法，其特征在于：
对于标清模式，将左图视频中奇场图放入奇、偶场的上半幅，右图视频中奇场图放入奇、偶场的下半幅，将两路立体视频嵌入PAL视频中。
13.根据权利要求11所述网络3D视频监控方法，其特征在于：
对于720p高清，各降低一半分辨率将左右两路高清视频拼接成一路高清视频。
14.根据权利要求13所述网络3D视频监控方法，其特征在于：
两路立体视频左右拼接、上下拼接或场拼接。
15.根据权利要求10所述网络3D视频监控方法，其特征在于，传送给视频监控平台之后，还包括：
视频监控平台将PAL视频信号传送给3D显示平台，在3D显示平台进行显示。
16.根据权利要求15所述网络3D视频监控方法，在3D显示平台进行显示，其特征在于：
3D显示平台的3D显卡自动分辨播放的是3D视频流还是2D视频流，当传输进来的是3D视频流后自动调用3D播放功能，进行显示；
当用户选择2D播放的时候，自动选取3D视频流中的左路或右路视频进行显示。
17.视频处理平台，包括：
视频输入接口，从双目立体摄像机接收两路立体视频信号；
处理器，向同步控制模块发送控制指令，以使所述视频输入接口接收到同步的两路立体视频信号；
编码协议模块，将从所述视频输入接口接收的两路立体视频信号合成为兼容立体视频JPS格式的PAL视频信号，并接入视频监控平台。
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