CN106713909A - 一种视频编码方法、装置及*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种视频编码方法、装置及***，该方法包括如下步骤：步骤一，利用视频采集装置获取视频流数据；步骤二，对视频流数据进行图像分析；步骤三，将该视频流与分析结果以预设编码规则进行统一编码，形成统一编码的码流，通过本发明，可提高视频分析应用的效率和准确率。

Description

一种视频编码方法、装置及***
技术领域
本发明涉及一种视频技术领域，特别是涉及一种视频编码方法、装置及***。
背景技术
随着城市建设的不断发展，视频技术的不断完善，用户对视频***的要求逐渐由提高采集点密度向提高视频应用效率方向发展。目前，主要发展趋势是不断强化视频智能识别分析，并利用产生的结构化数据进行视频应用从而提高视频应用的使用效率。
目前，视频***主要通过对标准视频流进行图像智能分析，对特定的目标(人、车等)进行识别或行为分析，形成结构化数据，并在此基础上进行应用开发，形成视频分析应用功能。图1为现有技术中视频***的部署架构图。如图1所示，网络摄像头获取视频数据存储于存储设备，视频分析服务器根据视频流进行图像分析，并将分析结果按照顺序存储，视频分析数据必须与视频流文件打包，然后传输到应用平台(视频应用集群)，否则无法正常使用。因为上述限制，视频分析应用基本只能针对录像文件进行操作，虽然可以进行检索和分析，但由于视频数据存储和提取的各种限制，缺乏数据与视频流的同步管理，对应用设计及展示都带来了很多不便。目前，视频应用***大多采用大数据分析技术，大数据技术的优势是处理海量的结构化数据，如果视频分析数据无法和视频流分开使用，将很难发挥大数据在并行处理方面的优势，大大限制***功能，可见，现有技术在提取效率、处理性能及同步管理方面均有很大的局限。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种视频编码方法、装置及***，以提高视频分析应用的效率和准确率。
为达上述及其它目的，本发明提出一种视频编码方法，包括如下步骤：
步骤一，利用视频采集装置获取视频流数据；
步骤二，对视频流数据进行图像分析；
步骤三，将该视频流与分析结果以预设编码规则进行统一编码，形成统一编码的码流。
进一步地，于步骤二中，对获得的视频流数据进行图像分析，获取该视频流对应的视频识别分析数据及相应图片。
进一步地，于步骤三中，将获得的视频识别分析数据及相应图片写入对应帧的SEI字段中，形成统一编码的包含视频识别分析数据的码流。
进一步地，于步骤三中，根据H.264/265编码标准，将获得的视频识别分析数据及相应图片写入对应帧的SEI字段中，形成统一的包含视频识别分析数据、符合H.264/265标准的码流。
为达到上述目的，本发明还提供一种视频编码装置，包括：
视频流获取单元，用于从视频采集装置获取视频流数据；
识别分析单元，对视频流数据进行图像分析；
编码单元，将视频流与该识别分析单元的分析结果以预设编码规则进行统一编码，形成统一编码的码流。
进一步地，所述视频流获取单元、识别分析单元、编码单元设置于一设备中或分别设置于不同设备中。
进一步地，所述识别分析单元对获得的视频流数据进行图像分析，获取该视频流对应的视频识别分析数据及相应图片。
进一步地，所述编码单元根据该识别分析单元的识别分析结果，将获得的视频识别分析数据及相应图片写入对应帧的SEI字段中，形成统一编码的包含视频识别分析数据的码流。
为达到上述目的，本发明还提供一种视频***，包括：
视频采集装置，用于采集视频图像，将采集到的视频图像传送视频流至视频编码装置；
视频编码装置，用于对获得的视频流数据进行图像分析，并将该视频流与分析结果以预设编码规则进行统一编码，形成统一编码的码流；
视频解码装置，获取该包含视频识别分析数据的码流，根据预设的编码规则进行解码，从码流中提取视频识别分析数据及对应的视频流。
进一步地，所述视频编码装置对视频流数据进行图像分析，获取该视频流对应的视频识别分析数据及相应图片，将该视频流与视频识别分析数据及相应图片以预设编码规则进行统一编码。
与现有技术相比，本发明一种视频编码方法、装置及***，通过将视频流与其对应的识别分析数据及相关图片编码成统一的H.264/265码流，使得其在进行视频相关的数据检索、应用功能设计时，可以快速、准确的对数据进行处理，并与对应的视频帧关联，不需要象现有技术只能对视频流进行顺序分析，大大提高了应用处理效率和灵活性，实现了对分析数据的单独处理，在需要的情况下再提取对应的视频片段即可，大大提高了分析效率。
附图说明
图1为现有技术中视频***的部署架构图；
图2为本发明一种视频编码方法的步骤流程图；
图3为本发明具体实施例中统一编码码流的示意图；
图4为本发明一种视频编码装置的***架构图；
图5为本发明一种视频***的***架构图；
图6为本发明一具体实施例之视频***的部署结构图；
图7为本发明另一具体实施例之视频***的部署结构图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图2为本发明一种视频编码方法的步骤流程图。如图2所示，本发明一种视频编码方法，包括如下步骤：
步骤201，利用视频采集装置获取视频流数据，在本发明具体实施例中，视频采集装置可为网络摄像机，利用网络摄像机实时采集视频数据；
步骤202，对视频流数据进行图像分析，获取视频流对应的视频识别分析数据及相应图片，例如，对图像中的特定的目标(人、车等)进行识别或行为分析，获得结构化的识别分析数据及相应图片。
步骤203，将视频流与获取的识别分析数据以预设编码规则进行统一编码，形成统一的包含视频识别分析数据的码流。具体地说，本步骤根据H.264/265编码标准，在码流中每个序列的SEI(附加增强信息)中，根据视频识别分析数据及应用的具体需求，将相关数据图像帧的对象关系进行编码，形成统一的包含视频识别分析数据、符合H.264/265标准的码流，这样在提取时，通过提取码流中的SEI(附加增强信息)内容后，根据相应的编码规则进行解码，可以同时提取视频识别分析数据及对应的视频流。
图3为本发明具体实施例中统一编码码流的示意图。以H.264编码标准为例，在H.264中图像以序列为单位进行组织，一个序列是一段图像编码后的数据流，以I帧开始，到下一个I帧结束。一个序列的第一个图像叫做IDR图像(立即刷新图像)，IDR图像都是I帧图像，也就是说I帧(帧内编码帧)是一种自带全部信息的独立帧，无需参考其它图像便可独立进行解码，视频序列中的第一个帧始终都是I帧。H.264引入IDR图像是为了解码的重同步，当解码器解码到IDR图像时，立即将参考帧队列清空，将已解码的数据全部输出或抛弃，重新查找参数集，开始一个新的序列。这样，如果前一个序列出现重大错误，在这里可以获得重新同步的机会。IDR图像之后的图像永远不会使用IDR之前的图像的数据来解码。
一个序列里还包括若干P帧，P帧为参考之前的I帧生成的只包含差异部分编码的帧，一个序列就是一段内容差异不太大的图像编码后生成的一串数据流，当运动变化比较少时，一个序列可以很长，因为运动变化少就代表图像画面的内容变动很小，所以就可以编一个I帧，然后一直P帧、B帧了。当运动变化多时，一个序列就比较短，比如可能就包含一个I帧和3、4个P帧。根据H.264标准，P帧的结构包括分界符、序列参数集、图像(picture)参数集、SEI(附加增强信息)、基本图像、冗余图像、序列结束符等。本发明具体实施例中，将识别分析单元202的识别分析结果，即视频识别分析数据及相应图片写入对应帧的SEI(附加增强信息)字段中，形成统一编码的H.264码流。
图4为本发明一种视频编码装置的***架构图。如图4所示，本发明一种视频编码装置，应用于视频***，包括：视频流获取单元401、识别分析单元402以及编码单元403。
其中，视频流获取单元401，用于从视频采集装置获取视频流数据，在本发明具体实施例中，视频采集装置可为网络摄像机，网络摄像机实时采集视频数据，并将其传送至视频流获取单元401；识别分析单元402，对视频流数据进行图像分析，获取视频流对应的视频识别分析数据及相应图片，例如，对图像中的特定的目标(人、车等)进行识别或行为分析，获得结构化的识别分析数据及相应图片；编码单元403，将视频流与获取的识别分析数据以预设编码规则进行统一编码，形成统一的包含视频识别分析数据的码流。
在本发明具体实施例中，编码单元403根据H.264/265编码标准，在码流中每个序列的SEI(附加增强信息)中，根据视频识别分析数据及应用的具体需求，将相关数据图像帧的对象关系进行编码，形成统一的包含视频识别分析数据，符合H.264/265标准的码流，这样，视频解码装置在提取时，通过提取码流中的SEI(附加增强信息)内容后，根据相应的编码规则进行解码，可以同时提取视频识别分析数据及对应的视频流。
在本发明具体实施例中，以H.264编码标准为例，请继续参照图3所示，在H.264中图像以序列为单位进行组织，一个序列是一段图像编码后的数据流，以I帧开始，到下一个I帧结束。一个序列的第一个图像叫做IDR图像(立即刷新图像)，IDR图像都是I帧图像，也就是说I帧(帧内编码帧)是一种自带全部信息的独立帧，无需参考其它图像便可独立进行解码，视频序列中的第一个帧始终都是I帧。H.264引入IDR图像是为了解码的重同步，当解码器解码到IDR图像时，立即将参考帧队列清空，将已解码的数据全部输出或抛弃，重新查找参数集，开始一个新的序列。这样，如果前一个序列出现重大错误，在这里可以获得重新同步的机会。IDR图像之后的图像永远不会使用IDR之前的图像的数据来解码。
一个序列里还包括若干P帧，P帧为参考之前的I帧生成的只包含差异部分编码的帧，一个序列就是一段内容差异不太大的图像编码后生成的一串数据流，当运动变化比较少时，一个序列可以很长，因为运动变化少就代表图像画面的内容变动很小，所以就可以编一个I帧，然后一直P帧、B帧了。当运动变化多时，一个序列就比较短，比如可能就包含一个I帧和3、4个P帧。根据H.264标准，P帧的结构包括分界符、序列参数集、图像(picture)参数集、SEI(附加增强信息)、基本图像、冗余图像、序列结束符等。本发明具体实施例中，将识别分析单元202的识别分析结果，即视频识别分析数据及相应图片写入对应帧的SEI(附加增强信息)字段中，形成统一编码的H.264码流。
在此需说明的是，视频流获取单元、识别分析单元、编码单元可设置于一设备中，或分别设置于不同设备中，凡包括该三部分以实现统一编码者，均属本发明所保护之范围。
图5为本发明一种视频***的***架构图。如图5所示，本发明一种视频***，包括：视频采集装置50、视频编码装置51以及视频解码装置52。
其中，视频采集装置50，用于采集视频图像，将采集到的视频图像传送视频流至视频编码装置51，在本发明具体实施例中，视频采集装置50可为网络摄像头；视频编码装置51，用于对获得的视频流数据进行图像分析，获取视频流对应的视频识别分析数据及相应图片，并将视频流与获取的识别分析数据以预设编码规则进行统一编码，形成统一的包含视频识别分析数据的码流，在本发明具体实施例中，视频编码装置51根据H.264/265编码标准，在码流中每个序列的SEI(附加增强信息)中，根据视频识别分析数据及应用的具体需求，将相关数据图像帧的对象关系进行编码，形成统一的包含视频识别分析数据，符合H.264/265标准的码流；视频解码装置52，获取包含视频识别分析数据的码流，根据预设的编码规则进行解码，从码流中提取视频识别分析数据及对应的视频流，在本发明具体实施例中，视频解码装置通过提取码流中的SEI(附加增强信息)内容后，根据相应的编码规则进行解码，同时提取视频识别分析数据及对应的视频流。
图6为本发明一具体实施例之视频***的部署结构图。在本发明具体实施例中，视频编码装置设置于视频分析编码服务器端，视频解码装置设置于视频应用集群端，网络摄像头为视频采集装置，网络摄像头采集视频数据，视频分析编码服务器获取了视频识别分析数据后，不需要以两个文件打包的方式传输，而是直接采用统一编码技术，将视频识别分析数据直接写入H.264/265码流中对应帧的SEI(附加增强信息)字段中，形成统一编码的H.264/265码流。当统一编码码流发送到视频应用集群或其它联网的视频应用平台的视频应用集群中，直接根据相应的编码规则提取相应的视频识别分析数据。在码流中，数据是与对应图像在统一码流序列中，无需进行额外的同步处理，可以提高应用平台的处理效率，另一方面，统一编码的视频流有利于其他视频应用平台的数据共享。
图7为本发明另一具体实施例之视频***的部署结构图。在本实施例中，视频编码装置设置于视频采集装置端，即采用具有视频识别分析能力的智能分析摄像头，在摄像头成像的同时完成视频识别及分析，将视频识别分析数据按照统一编码技术进行视频流编码，并将统一编码H.264/265码流向存储设备或其他共享设备进行传输,当统一编码码流发送到视频应用集群或其它联网的视频应用平台的视频应用集群中，直接根据相应的编码规则提取相应的视频识别分析数据。该实施例由于节省了视频分析编码服务器，部署成本及结构都进一步简化。
综上所述，本发明一种视频编码方法、装置及***，通过将视频流与其对应的识别分析数据及相关图片编码成统一的H.264/265码流，使得其在进行视频监控相关的数据检索、应用功能设计时，可以快速、准确的对数据进行处理，并与对应的视频帧关联，不需要象现有技术只能对视频流进行顺序分析，大大提高了应用处理效率和灵活性，实现了对分析数据的单独处理，在需要的情况下再提取对应的视频片段即可，大大提高了分析效率。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明将视频流与对应的识别分析数据及相关图片将编码成统一的H.264/265码流，在进行视频监控相关的数据检索、应用功能设计时，可以快速、准确的对数据进行处理，并与对应的视频帧关联。不需要象现有技术只能对视频流进行顺序分析，大大提高了应用处理效率和灵活性，基本可以实现对分析数据的单独处理，在需要的情况下再提取对应的视频片段即可，可以大大提高分析效率。
2、现有技术中视频分析数据是顺序存储的单独文件，一旦中间出现数据错误，将影响整段视频的处理结果，本发明中数据是与每个帧对应存储的，安全性大大增强，单个数据错误对其余数据没有影响。
3、现有技术中，由于同步及数据管理等原因，分析数据只针对I帧进行识别和分析，对P帧是不进行分析的。本发明由于可以针对每帧进行数据管理，因此可以升级为针对所有帧进行视频分析和结构化。
4、现有技术的视频流的识别分析数据往往作为视频应用平台的专用数据存在，其他联网平台往往难以共享，本发明采用视频流与识别分析数据统一编码，有利于提高视频业务数据共享效率。
5、本发明采用统一编码可以优化现有的视频***架构，一方面，利用最高码率的视频流进行视频分析获得结构化数据，另一方面，使用最低码率的格式进行录像存储。在进行视频共享和应用时，可以先调取分析数据，在检索到目标信息时，在推送视频流的方式，可以大大降低***存储和网络方面的投资。
6、现有技术中视频识别分析数据通常是通过部署识别软件及专用服务器得到，综合成本较高，难以大规模部署，本发明可以在视频采集设备(摄像头)端进行视频识别和分析，并将数据与视频流在采集端完成统一编码，降低结构化数据的采集成本，提高视频应用整体效能。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种视频编码方法，包括如下步骤：
步骤一，利用视频采集装置获取视频流数据；
步骤二，对视频流数据进行图像分析；
步骤三，将该视频流与分析结果以预设编码规则进行统一编码，形成统一编码的码流。
2.如权利要求1所述的一种视频编码方法，其特征在于：于步骤二中，对获得的视频流数据进行图像分析，获取该视频流对应的视频识别分析数据及相应图片。
3.如权利要求2所述的一种视频编码方法，其特征在于：于步骤三中，将获得的视频识别分析数据及相应图片写入对应帧的SEI字段中，形成统一编码的包含视频识别分析数据的码流。
4.如权利要求3所述的一种视频编码装置，其特征在于：于步骤三中，根据H.264/265编码标准，将获得的视频识别分析数据及相应图片写入对应帧的SEI字段中，形成统一的包含视频识别分析数据、符合H.264/265标准的码流。
5.一种视频编码装置，包括：
视频流获取单元，用于从视频采集装置获取视频流数据；
识别分析单元，对视频流数据进行图像分析；
编码单元，将视频流与该识别分析单元的分析结果以预设编码规则进行统一编码，形成统一编码的码流。
6.如权利要求5所述的一种视频编码装置，其特征在于：所述视频流获取单元、识别分析单元、编码单元设置于一设备中或分别设置于不同设备中。
7.如权利要求6所述的一种视频编码装置，其特征在于：所述识别分析单元对获得的视频流数据进行图像分析，获取该视频流对应的视频识别分析数据及相应图片。
8.如权利要求7所述的视频编码装置，其特征在于：所述编码单元根据该识别分析单元的识别分析结果，将获得的视频识别分析数据及相应图片写入对应帧的SEI字段中，形成统一编码的包含视频识别分析数据的码流。
9.一种视频***，包括：
视频采集装置，用于采集视频图像，将采集到的视频图像传送视频流至视频编码装置；
视频编码装置，用于对获得的视频流数据进行图像分析，并将该视频流与分析结果以预设编码规则进行统一编码，形成统一编码的码流；
视频解码装置，获取该包含视频识别分析数据的码流，根据预设的编码规则进行解码，从码流中提取视频识别分析数据及对应的视频流。
10.如权利要求5所述的一种视频***，其特征在于：所述视频编码装置对视频流数据进行图像分析，获取该视频流对应的视频识别分析数据及相应图片，将该视频流与视频识别分析数据及相应图片以预设编码规则进行统一编码。
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