專利名稱：多通道運(yùn)動(dòng)圖象數(shù)據(jù)壓縮方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多通道運(yùn)動(dòng)圖象數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，具體涉及多通道數(shù)字錄像機(jī)捕獲的和從其發(fā)送的運(yùn)動(dòng)圖象的高效數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。
軟件方法所依賴的方案包括以下步驟將照相機(jī)捕獲的模擬圖象解碼成為數(shù)字視頻信號(hào)；壓縮解碼的數(shù)字視頻信號(hào)，以減小數(shù)據(jù)量。
上述的軟件方法在某種意義上有這樣的缺點(diǎn)每秒處理的幀數(shù)(fps)受中央處理器(CPU)的數(shù)據(jù)處理能力的限制。
已經(jīng)提出了若干種方法來克服上述已有技術(shù)的缺點(diǎn)。一種方法是硬件方法，包括JPEG，小波，MPEG，和H.263，用于數(shù)字視頻信號(hào)的數(shù)據(jù)壓縮。
JPEG和小波技術(shù)涉及靜止圖象的數(shù)據(jù)壓縮方案，并且依靠簡單地設(shè)置每幅靜止圖象的壓縮數(shù)據(jù)的算法。
因此，按照J(rèn)PEG或者小波來對(duì)每幅靜止圖象壓縮的數(shù)據(jù)彼此之間沒有相關(guān)性，并且具有獨(dú)立于前面的圖象壓縮每幅靜止圖象的特征。
同時(shí)，基于MPEG(運(yùn)動(dòng)圖象專家組)的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)通過估計(jì)連續(xù)的兩個(gè)相鄰幀的差值來使用連續(xù)的兩個(gè)相鄰幀之間的相關(guān)。
換句話說，由于MPEG方案所依賴的方法是僅僅考慮連續(xù)的圖象幀和參考幀之間的差，所以只要得到前面幀的圖象數(shù)據(jù)，就能夠恢復(fù)連續(xù)的圖象。
但是，基于傳統(tǒng)MPEG方案的的運(yùn)動(dòng)圖象數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)具有不能應(yīng)用在多通道DVR系統(tǒng)中的局限性，這是因?yàn)閿?shù)據(jù)壓縮率變差。
更具體地，在僅當(dāng)使用一個(gè)MPEG壓縮芯片時(shí)，由于參考前面第(n-1)通道在時(shí)刻(t-1)的幀來壓縮在時(shí)刻t第n通道的幀，對(duì)于多通道運(yùn)動(dòng)圖象，數(shù)據(jù)壓縮的效率不可避免地變差。
換句話說，由于每個(gè)MPEG芯片僅具有一個(gè)用于視頻輸入的終端并且通過估計(jì)連續(xù)的相鄰幀之間的差來壓縮視頻數(shù)據(jù)，所以，如果不可避免地連續(xù)應(yīng)用來自不同通道的相機(jī)的一列不相關(guān)視頻圖象時(shí)，無法期望正常的MPEG操作。
因此，由于連續(xù)的圖象幀的相關(guān)未足夠高到對(duì)來自不同通道的DVR相機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效壓縮事實(shí)造成數(shù)據(jù)壓縮率變差。
因此，在為安全和監(jiān)視系統(tǒng)采用多通道監(jiān)視器時(shí)，已有技術(shù)的MPEG方案喪失了它的優(yōu)點(diǎn)，并且變得像JPEG一樣，因?yàn)檫B續(xù)幀之間較差的相關(guān)性造成數(shù)據(jù)壓縮不存在。
此外，為多通道DVR裝備與通道數(shù)目一樣多的MPEG芯片也是低效率的，因?yàn)檫@樣造成了制造成本的增加。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種使用單個(gè)MPEG處理器對(duì)多通道運(yùn)動(dòng)圖象進(jìn)行最大壓縮率的視頻圖象壓縮的裝置和方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種使用單個(gè)PMEG處理器對(duì)多通道運(yùn)動(dòng)圖象進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮的裝置和方法，該處理器多路復(fù)用每個(gè)通道，用于估計(jì)連續(xù)的幀之間的相關(guān)性。
本發(fā)明的又一目的是提供一種使用多路復(fù)用每個(gè)通道的單個(gè)MPEG處理器來對(duì)安全和監(jiān)視系統(tǒng)的多個(gè)DVR相機(jī)發(fā)送的多通道運(yùn)動(dòng)圖象進(jìn)行視頻圖象壓縮的裝置和方法。
根據(jù)本發(fā)明的主要方面，提供一種用于運(yùn)動(dòng)圖象的多通道圖象壓縮單元，包括視頻開關(guān)，它在控制邏輯的控制下獲取多個(gè)通道的運(yùn)動(dòng)圖象幀；視頻解碼器，將通過所述的視頻開關(guān)從多個(gè)通道多路復(fù)用的運(yùn)動(dòng)圖象幀轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號(hào)；控制邏輯，控制施加到所述視頻開關(guān)的運(yùn)動(dòng)圖象幀的輸入序列、幀選擇和每秒施加到MPEG處理器輸入端的幀數(shù)；視頻存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)從多通道多路復(fù)用的運(yùn)動(dòng)圖象幀MPEG處理器，在控制邏輯的控制下從所述視頻存儲(chǔ)器獲取關(guān)于每秒的預(yù)定幀數(shù)(fps)的指令，通過從所述控制邏輯接收每個(gè)幀的視頻通道信息，比較運(yùn)動(dòng)圖象和與通道有關(guān)的參考幀來壓縮圖象；第一存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)每個(gè)通道的參考幀；和第二存儲(chǔ)器，為每個(gè)視頻通道的每個(gè)運(yùn)動(dòng)圖象的數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)幀參數(shù)。
在附圖中

圖1示出了作為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的多通道運(yùn)動(dòng)圖象數(shù)據(jù)壓縮的構(gòu)成單元的示意圖。
圖2示出了用于根據(jù)本發(fā)明的參考圖象的緩沖存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的視頻圖象捕獲存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖1示出了作為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的多通道運(yùn)動(dòng)圖象數(shù)據(jù)壓縮的構(gòu)成單元的示意圖。參考圖1，應(yīng)該準(zhǔn)備與視頻圖象輸入端數(shù)目一樣多的視頻開關(guān)100，以便有選擇地從多個(gè)通道獲取視頻信號(hào)。
視頻開關(guān)100在控制邏輯110的控制下多路復(fù)用多通道模擬運(yùn)動(dòng)圖象的幀，然后，將來自多個(gè)通道的多路復(fù)用的圖象幀施加到視頻解碼器120的輸入端。
作為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，控制邏輯110用該能夠推導(dǎo)出輸入到視頻解碼器120的輸入端的當(dāng)前圖象幀輸入來自哪個(gè)通道。
較為可取的是，可以采用兩個(gè)視頻解碼器120，以便即使多路復(fù)用了來自多個(gè)通道的每個(gè)幀，都可以維持MPEG處理器140的最大壓縮率(30fpc)。
作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，視頻圖象的輸入序列和/或幀選擇可以由控制邏輯110來控制，并且可以通過采用保證30fps視頻數(shù)據(jù)的視頻存儲(chǔ)器130來確保最大的性能。
作為壓縮運(yùn)動(dòng)圖象的處理器140的優(yōu)選實(shí)施例，可以使用MPEG芯片。在下面，將利用作為實(shí)施例的MPEG芯片來說明本發(fā)明的主題。
已經(jīng)指出，如果混合來自不同通道的視頻圖象，則通過MPEG算法來壓縮視頻數(shù)據(jù)的效率是非常低的。
因此，根據(jù)本發(fā)明的控制邏輯110為壓縮處理器140提供關(guān)于與每個(gè)幀相對(duì)應(yīng)的幀參數(shù)的信息。壓縮處理器140然后能夠區(qū)分每個(gè)通道并且使用每個(gè)通道的正確參考幀來壓縮幀。
此后，當(dāng)每個(gè)通道的壓縮圖象數(shù)據(jù)被傳輸?shù)街魈幚砥?未示出)時(shí)，也給出通道信息，以能夠分別存儲(chǔ)每個(gè)通道的壓縮數(shù)據(jù)。
本發(fā)明公開了一種方案，其中，為了多通道視頻圖象的數(shù)據(jù)壓縮，僅采用一個(gè)MPEG芯片140，同時(shí)以獨(dú)立的方式準(zhǔn)備與通道的數(shù)量一樣多的、用于存儲(chǔ)參考圖象和幀參數(shù)的存儲(chǔ)器150和160。
圖2是示出了參考圖象的緩沖存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的示意圖。參考圖2，參考圖象150的緩沖存儲(chǔ)器具有與通道數(shù)目一樣多的存儲(chǔ)器組200，所述緩沖存儲(chǔ)器在權(quán)利要求1中也被稱為第一存儲(chǔ)器。
此外，為每個(gè)通道分配重建緩沖器和前向重建緩沖器，以便處理每個(gè)通道的MPEG數(shù)據(jù)流。在這種情況下，為了處理B幀，需要后向重建緩沖器。
圖3示出了作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于視頻圖象的捕獲存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖。參考圖3，應(yīng)該指出，不向每個(gè)通道分配捕獲存儲(chǔ)器。
可替換地，僅僅準(zhǔn)備一定數(shù)量的捕獲存儲(chǔ)器(例如，三個(gè))，并且將它們用作公共捕獲緩沖器，公共捕獲緩沖器可以在時(shí)間順序上被用作一種類型的環(huán)形緩沖器，以努力使對(duì)存儲(chǔ)器的需求最小。
再次參考圖1，運(yùn)動(dòng)圖象壓縮處理器140在獲取圖象幀期間從控制邏輯110獲取當(dāng)前視頻圖象幀的通道信息，并且從而識(shí)別捕獲緩沖器的圖象通道信息。
此外，壓縮處理器140在MPEG編碼處理時(shí)刻參考每個(gè)通道的存儲(chǔ)器組150，160來處理MPEG流。
此外，在運(yùn)動(dòng)圖象壓縮處理器140的請(qǐng)求之后，將MPEG編碼的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到主處理器，其中，可以事先為空閑狀態(tài)的MPEG編碼數(shù)據(jù)識(shí)別通道信息或者伴隨的幀參數(shù)。
在此之后，處理MPEG編碼的數(shù)據(jù)，并且為每個(gè)通道將其存儲(chǔ)。作為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，考慮到數(shù)據(jù)壓縮速度和系統(tǒng)的其它處理能力，可以采用一個(gè)或者多個(gè)緩沖存儲(chǔ)器用于MPEG編碼數(shù)據(jù)緩沖器。
盡管已經(jīng)針對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到各種變化和增刪，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
因此，本發(fā)明不應(yīng)該被理解成為上述的具體實(shí)施例，而是包括關(guān)于所附的權(quán)利要求確定的范圍或者等同物中體現(xiàn)的所有可能的實(shí)施例。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明能僅用一個(gè)MPEG芯片來實(shí)現(xiàn)最大數(shù)據(jù)壓縮率下的多通道數(shù)字錄像機(jī)，以及，如果需要，也可以實(shí)現(xiàn)超過2個(gè)至32個(gè)通道。
由于安全和監(jiān)視系統(tǒng)的DVR需要有效處理多個(gè)相機(jī)，而非為每個(gè)相機(jī)維持30fps，僅用單個(gè)MPEG芯片來處理多至8個(gè)相機(jī)時(shí)，每個(gè)相機(jī)減少的每秒幀數(shù)(例如，3.5fps)是可接受的。
此外，由于本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)圖象數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)能夠調(diào)節(jié)每個(gè)相機(jī)的每秒幀數(shù)，因此能夠?yàn)橹匾奈恢没蚯樾尉S持30fps，同時(shí)為其它的維持15fps，以提高效率。
此外，本發(fā)明能夠處理多個(gè)相機(jī)并且能夠?qū)崿F(xiàn)低成本的DVR系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以根據(jù)特定的通道來調(diào)節(jié)壓縮率。
權(quán)利要求
1.一種壓縮多通道數(shù)字錄像機(jī)(DVR)的運(yùn)動(dòng)圖象的數(shù)據(jù)量的裝置，包括視頻開關(guān)，它在控制邏輯的控制下有選擇地獲取來自多通道的每個(gè)通道的運(yùn)動(dòng)圖象的圖象幀；視頻解碼器，通過多路復(fù)用來自通道的運(yùn)動(dòng)圖象的圖象幀將來自所述的視頻開關(guān)的輸出端的圖象幀轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號(hào)；控制邏輯，控制所述視頻開關(guān)的運(yùn)動(dòng)圖象輸入序列、幀選擇和運(yùn)動(dòng)圖象壓縮處理器的每秒的幀數(shù)；視頻存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)為多通道多路復(fù)用和混合的運(yùn)動(dòng)圖象的圖象幀；用于運(yùn)動(dòng)圖象的壓縮處理器，在所述控制邏輯的控制下從所述視頻存儲(chǔ)器獲取預(yù)定的每秒幀數(shù)，通過將當(dāng)前幀與和通道有關(guān)的參考幀以及從所述控制邏輯提取的通道信息相比較來壓縮視頻數(shù)據(jù)；第一存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)所述與通道有關(guān)的參考幀，用于壓縮每個(gè)通道的視頻數(shù)據(jù)；和第二存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)每個(gè)通道的運(yùn)動(dòng)圖象的幀參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述第一存儲(chǔ)器包括為每個(gè)通道分派的用于MPEG處理的重建緩沖器和前向重建緩沖器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于不為每個(gè)通道分派所述視頻存儲(chǔ)器，并且所述的視頻存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)為在時(shí)間順序上共享的環(huán)形緩存器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于以將每秒幀數(shù)維持在預(yù)定數(shù)值上的方式來使用多個(gè)單元實(shí)現(xiàn)所述視頻解碼器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述壓縮處理器包括通過MPEG算法來壓縮視頻數(shù)據(jù)的壓縮處理器。
6.一種壓縮多通道數(shù)字錄像機(jī)的運(yùn)動(dòng)圖象的數(shù)據(jù)量的方法，包括以下步驟(a)多路復(fù)用通過視頻開關(guān)從多個(gè)通道的每個(gè)通道傳輸?shù)倪\(yùn)動(dòng)圖象的圖象幀，并且將圖象幀解碼成為數(shù)字視頻信號(hào)；(b)在視頻存儲(chǔ)器通過存取與預(yù)定的每秒幀數(shù)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)來讀出每個(gè)圖象幀的通道信息，所述的視頻存儲(chǔ)器存儲(chǔ)了在步驟(a)解碼的數(shù)據(jù)；(c)按照通道信息和帶有幀參數(shù)的與通道有關(guān)的參考信息，通過處理從視頻存儲(chǔ)器存取的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)獨(dú)立于每個(gè)通道壓縮視頻數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述步驟(c)包括步驟通過存取為每個(gè)通道分配的重建緩沖器和前向重建緩沖器，為每個(gè)通道估計(jì)當(dāng)前幀和與通道有關(guān)的參考幀之間的相關(guān)性來壓縮視頻圖象幀。
8.一種使用單個(gè)壓縮處理器來壓縮多通道運(yùn)動(dòng)圖象的數(shù)據(jù)量的方法，包括以下步驟(a)通過有選擇地轉(zhuǎn)換開關(guān)，多路復(fù)用來自多個(gè)通道的每個(gè)通道的一系列圖象幀，將運(yùn)動(dòng)圖象的每個(gè)圖象幀解碼成為數(shù)字視頻信號(hào)；(b)在視頻存儲(chǔ)器存儲(chǔ)步驟(a)解碼的數(shù)據(jù)；(c)向視頻解碼器請(qǐng)求傳輸預(yù)定量的每秒幀數(shù)，并且讀取與傳輸?shù)膱D象幀相對(duì)應(yīng)的通道信息；(d)通過在第一存儲(chǔ)器存取通道參考幀和在第二存儲(chǔ)器存取參數(shù)信息，根據(jù)當(dāng)前圖象幀和與當(dāng)前圖象幀的通道相對(duì)應(yīng)的參考幀之間的相關(guān)性來壓縮圖象數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對(duì)安全和監(jiān)視系統(tǒng)的多通道數(shù)字錄像機(jī)的運(yùn)動(dòng)圖象的視頻圖象的數(shù)據(jù)量進(jìn)行壓縮的方法和裝置。
文檔編號(hào)H04N9/82GK1463550SQ02802085
公開日2003年12月24日 申請(qǐng)日期2002年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月15日
發(fā)明者林燐建, 張鐵鎮(zhèn), 金道淵, 李東燁 申請(qǐng)人:成津C&C株式會(huì)社