СИСТЕМА ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК H04N7/24 H04L29/04 

Изобретение относится к системе связи, в частности к системам передачи видеопотока в реальном режиме времени на значительное расстояние по радиоканалам связи, и может быть использовано в системах передачи и приема сжатых графических файлов.

Из уровня техники известен иерархический гибридный способ обнаружения смены кадра для MPEG-сжатого видео, включающий обнаружение смены, иерархически применяя глобальное цветное различие распределения среди структур цветной гистограммы, обнаружение сокращенной смены кадра при использовании различия глобального цветного различия гистограммы среди смежного регистра, лист структуры после дополнительной расшифровки листа структуры обнаружен в области соискателя, расшифровка бита создает в пределах сокращенного соискателя обнаружения смены кадра в макроблок уровня в последовательности структур бита, разделяющих два смежных опорных видеокадра, определяют особенность распределения интра закодированного блока и копируют тип каждой структуры бита в области и обнаруживают сокращение при использовании особенности распределения и типа ссылки (US 7027509, 13.09.2001).

Известен способ сжатия видеодокументов, включающий этапы: разложение видеодокумента по кадрам, выделение образцов изображений упомянутых кадров, измерение расстояний между упомянутыми образцами изображений, группировка изображений, расстояние которых меньше, чем предопределенный порог в группу изображений, вычисление относительной затраты кодирования каждого изображения относительно других изображений группы изображений, включающих шаги вычисления минимального дешифратора для каждой группы изображений, минимизирующих затраты кодирования каждой группы кодирования изображений каждой группы изображений, просматривая изображения в заданной последовательности дешифратором (US 2006002612, 05.01.2006).

Известна система обработки последовательности видеоструктур, включающая: кодирующее устройство для динамического кодирования последовательности видеоструктур, чтобы произвести псевдоконтакты битов в структуру сжатого сигнала в изменении действия в пределах последовательности видеоструктур. Кодирующее устройство включает: средства для обнаружения новых действий в последовательности видеоструктур и средства для динамического определения группы данных пикселя области частоты, которые будут сохранены для структуры нового действия, отзывчивого к обнаружению нового действия; средства для динамического определения включения средств, использующих модель управления данных области частоты (US 6914939, 05.07.2005).

Недостатками этих решений являются низкое качество изображения, медленная передача сжатых файлов.

Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в создании такой системы видеонаблюдения высокого разрешения, которая исключала бы указанные выше недостатки.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в повышении качества изображения в системах безопасности за счет контурного сжатия каждого кадра, что позволяет максимально сохранять необходимые для наблюдения детали, пренебрегая теми кадрами или местами в кадрах, которые не представляют интереса для наблюдения.

Указанный технический результат достигается в системе видеонаблюдения высокого разрешения, содержащей, по меньшей мере, одну камеру с CCD матрицей, передающую видеопоток на устройство пункта наблюдения с блоком кодировки, выполненным с возможностью захвата видеосигнала и преобразованием его в поток кадров в формате RAW или BMP, с последующим преобразованием графических кадров в три формата, в первом из которых каждый кадр автоматически уменьшается в размере со скоростью 25 кадров в секунду для последующего отображения на мониторах пункта наблюдения, параллельно с этим во втором формате каждый кадр подвергается контурному сжатию графических файлов и сжимается со скоростью 5 кадров в секунду и отправляется в сжатом виде для хранения на устройство пункта наблюдения, и одновременно в третьем формате каждый кадр уменьшается, подвергается контурному сжатию графических файлов со скоростью 5-12 кадров в секунду и передается в потоковом режиме по радиоканалам связи на мобильные средства видеоотображения.

При контурном сжатии графических файлов кадр графического изображения уменьшается при помощи ресайза, по меньшей мере, в 4 раза, сжимается и сохраняется в сжатом файле, при этом сжатый файл декомпрессируется и увеличивается, по меньшей мере, в 4 раза, а исходный кадр графического изображения накладывается на декомпрессионный увеличенный кадр, затем производится поиск разницы пиксельных значений по признаку контрастных элементов при помощи арифметического вычитания, а кадр со значениями контура контрастных элементов сжимается и сохраняется в сжатом файле.

В третьем формате каждый кадр уменьшается до размера 160×120 или 320×240, или 640×480 пикселей.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема системы видеонаблюдения высокого разрешения HD SECYRITI - VKS; на фиг.2 - фрагменты входного файла в формате HD 1920×1080 пикселей до сжатия и после декомпрессии стандартным JPEG и STU technologies.

Система видеонаблюдения высокого разрешения HD SECYRITI - VKS содержит: по меньшей мере, одну видеокамеру 1 HD с разрешением CCD (ПЗС) матрицы от 3 Мега пикселей и более; устройство 2 пункта наблюдения с блоком кодировки, выполненным на базе персонального компьютера с процессором не ниже 2 Гигагерц; по меньшей мере, один монитор 3 для наблюдения на устройстве 2 в пункте управления с разрешением от 1024×768 до 1920×1080 и более пикселей; по меньшей мере, одно мобильное устройство 4 приема видеосигнала, по каналам радиосвязи WiFi или других.

Устройство 2 пункта наблюдения содержит блок памяти (жесткий диск) для записи и хранения сжатых кадров в формате с расширением *.stu (* - обозначает замену всех предыдущих символов) по STU Technologies (Space Technology Universal - Космическая Универсальная Технология) объемом до 200 Гигабайт, из расчета записи сжатых кадров без перерыва в течение 24 часов.

Контурное сжатие графических файлов STU (файл STU - сжатый файл с расширением *.stu) представляет собой следующее: кадр графического изображения уменьшают при помощи ресайза, по меньшей мере, в 4 раза, сжимают и сохраняют его в сжатом файле STU; сжатый файл STU декомпрессируют и увеличивают, по меньшей мере, в 4 раза; исходный кадр графического изображения накладывают на декомпрессионный увеличенный кадр и производят поиск разницы пиксельных значений по признаку контрастных элементов, при помощи арифметического вычитания; кадр со значениями контура контрастных элементов сжимают и сохраняют в сжатом файле STU.

Система может содержать отдельные устройства для передачи на мобильные средства связи WiFi или специализированные устройства передачи видеоизображений по радиоканалам.

Блок кодировки создан на базе STU Technologies для обработки, сжатия и передачи видеоизображения высокого разрешения HD SECURITY.

В отличие от стандартных решений систем безопасности, в данной системе обработка, сжатие и передача видеоинформации производится в трех форматах:

1. Видеопоток, получаемый с CCD матрицы камеры, захватывается, как поток несжатых кадров в формате RAW или BMP со скоростью 25 кадров в секунду.

В реальном режиме времени каждый кадр сжимается контурным методом сжатия по STU Technologies, с опциями оптимального соотношения качества изображения и коэффициента сжатия, обеспечивающими максимальный коэффициент сжатия и максимальную скорость передачи прямого потока при 25 кадрах в секунду, который попадает на мониторы пункта наблюдений.

2. Параллельно, из прямого потока несжатых кадров со скоростью 25 кадров в секунду захватывается каждый 5 кадр.

В реальном режиме времени каждый пятый кадр сжимается контурным методом сжатия по STU Technologies, с опциями оптимального соотношения качества изображения и коэффициента сжатия, обеспечивающими максимально хорошее качество изображения каждого пятого кадра, и отправляется в блок памяти устройства 2 пункта наблюдения для хранения.

3. Одновременно с этими двумя действиями, из потока со скоростью 5 кадров в секунду захватывается каждый несжатый кадр и производится уменьшение размеров кадров в форматы с разрешением 640×480; 320×240; 160×120 пикселей.

В реальном режиме времени каждый кадр сжимается контурным методом сжатия по STU Technologies, с опциями оптимального соотношения качества изображения и коэффициента сжатия и передается в потоковом режиме по радиоканалам связи на мобильные средства видеоотображения различного назначения.

Видеосигнал, получаемый с, по меньшей мере, одной камеры 1 высокого разрешения, подается на вход устройства 2 пункта наблюдения по высокоскоростной линии 1394. Блок кодировки STU HD SECURITY захватывает видеосигнал, превращает его в поток кадров в формате *.RAW или *.ВМР. Поток кадров графического формата параллельно разбивается на 3 пути:

1. Каждый кадр автоматически уменьшается в размере в зависимости от установленных мониторов в пункте управления и наблюдения, со скоростью 25 кадров в секунду.

2. Каждый кадр с разрешением, получаемым от используемой камеры, сжимается STU Technology со скоростью 5 кадров в секунду и отправляется для хранения на блок памяти в сжатом виде *.stu.

3. Каждый кадр уменьшается до размера 160×120; 320×240; 640×480 пикселей, сжимается STU Technology со скоростью 5-12 кадров в секунду (в зависимости от быстродействия мобильных средств связи) и отправляется в сжатом виде на мобильные средства видеоотображения (устройства передачи видеосигнала).

Блок кодировки способен работать со всеми перечисленными форматами и устройствами и имеет различные функции для оптимальной работы всей системы в целом, как в автоматическом режиме, так и при помощи ручных настроек.

За основу был принят новый развивающийся стандартный формат HD с разрешением 1920×1080 пикселей и более.

Для максимального сохранения качества HD изображения обработка и сжатие производится только с каждым кадром в отдельности.

Межкадровые преобразования полностью исключаются, в отличие от ныне существующих систем, где применяется видеокодеки различного образца.

Применение видеокодеков приводит к размытому качеству изображения и при увеличении невозможности рассмотреть необходимые детали наблюдаемых объектов.

Используя STU Technology контурного сжатия каждого кадра появляется возможность максимально сохранять необходимые для наблюдения детали, пренебрегая теми кадрами или местами в кадрах, которые не представляют интереса для наблюдения.

Использование VKS систем видеонаблюдения высокого разрешения HD SECURITY представляет собой переход на новый, передовой уровень в области обеспечения безопасности.

За счет применения в системах VKS цифровых, многопиксельных камер с разрешением от 1440×1080 пикселей до 470 мегапикселей увеличивается качество изображения, как минимум в 4 раза, по сравнению с ныне существующими стандартами формата CIF и VGA с разрешением 640×480 пикселей и 720×576 пикселей.

Контурный метод сжатия по STU Technologies способен одновременно, в реальном режиме времени, обрабатывать, сжимать и передавать видеопоток сразу в трех форматах с высоким качеством изображения.

Хранение сжатых файлов представляют собой последовательность кадров высокого разрешения со скоростью 5 кадров в секунду, при этом объем для хранения кадров при постоянной записи 24 часа в сутки составляет всего 160-200 Гигабайт.

Чрезвычайно важным в системах видеонаблюдения является возможность передачи на беспроводные мобильные средства. Данная система VKS способна обеспечить передачу видеопотока в реальном режиме времени на значительное расстояние по радиоканалам связи.

Многофункциональный комплекс видеонаблюдения высокого разрешения VKS имеет большой спектр использования и применения.

Система видеонаблюдения высокого разрешения относится к системам передачи видеопотока в режиме реального времени. Техническим результатом является повышение качества изображения в системах безопасности за счет контурного сжатия каждого кадра. Результат достигается тем, что система содержит, по меньшей мере, одну камеру с CCD матрицей, передающую видеопоток на устройство пункта наблюдения с блоком кодировки, выполненным с возможностью захвата видеосигнала и преобразованием его в поток кадров в формате RAW или BMP, с последующим преобразованием графических кадров в три формата, в первом из которых каждый кадр автоматически уменьшается в размере со скоростью 25 кадров в секунду для последующего отображения на мониторах пункта наблюдения. Параллельно с этим во втором формате каждый кадр подвергается контурному сжатию графических файлов и сжимается со скоростью 5 кадров в секунду и отправляется в сжатом виде для хранения на устройство пункта наблюдения. Одновременно в третьем формате каждый кадр уменьшается, подвергается контурному сжатию графических файлов со скоростью 5-12 кадров в секунду и передается в потоковом режиме по радиоканалам связи на мобильные средства видеоотображения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система видеонаблюдения высокого разрешения, характеризующаяся тем, что содержит, по меньшей мере, одну камеру с CCD матрицей, передающую видеопоток на устройство пункта наблюдения с блоком кодировки, выполненным с возможностью захвата видеосигнала и преобразованием его в поток кадров в формате RAW или BMP, с последующим преобразованием графических кадров в три формата, в первом из которых каждый кадр автоматически уменьшается в размере со скоростью 25 кадров в секунду для последующего отображения на мониторах пункта наблюдения, параллельно с этим во втором формате каждый кадр подвергается контурному сжатию графических файлов и сжимается со скоростью 5 кадров в секунду и отправляется в сжатом виде для хранения на устройство пункта наблюдения, и одновременно в третьем формате каждый кадр уменьшается, подвергается контурному сжатию графических файлов со скоростью 5-12 кадров в секунду и передается в потоковом режиме по радиоканалам связи на мобильные средства видеоотображения.2. Система по п.1, характеризующаяся тем, что при контурном сжатии графических файлов кадр графического изображения уменьшается при помощи ресайза, по меньшей мере, в 4 раза, сжимается и сохраняется в сжатом файле, при этом сжатый файл декомпрессируется и увеличивается, по меньшей мере, в 4 раза, а исходный кадр графического изображения накладывается на декомпрессионный увеличенный кадр, затем производится поиск разницы пиксельных значений по признаку контрастных элементов при помощи арифметического вычитания, а кадр со значениями контура контрастных элементов сжимается и сохраняется в сжатом файле.3. Система по п.1, характеризующаяся тем, что в третьем формате каждый кадр уменьшается до размера 160×120 или 320×240 или 640×480 пикселей.