專利名稱：主、副圖像數據采集記錄方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種主、副圖像數據采集記錄方法，尤其是涉及視頻攝像系統中對數字圖像信號數據處理的方法，還涉及實現該方法的裝置。
背景技術：
現有的監控錄像機視頻信號采集和記錄方法，例如日本SONY HSR-1P數字監控錄像機，圖像監控要么是采集滿幀(PAL制25幀/秒)或高幀率圖像，并記錄；要么是采集低幀率(PAL制小于25幀/秒)圖像，并記錄。不能同時既采集滿幀(PAL制25幀/秒)或高幀率圖像，并記錄；又采集低幀率或非連續圖像段(PAL制小于25幀/秒)圖像，并記錄。難于滿足當今社會對監控圖像信息的采集和記錄需求，特別是不能滿足一些重要場所對監控圖像信息的采集和記錄的要求。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的上述不足，提出一種既能采集并記錄滿幀或高幀率圖像，同時又能處理并記錄低幀率圖像的方法及裝置。
本發明方法的技術方案是首先將獲取的圖像信息進行數字圖像編碼，并進行壓縮處理，形成原圖像壓縮數據(流)，然后使用抽取或復制方式將上述原圖像壓縮數據(流)處理成主圖像壓縮數據(流)及副圖像壓縮數據(流)。所述的抽取或復制處理副圖像數據流可提取自被記錄在載體上的圖像數據；對上述原圖像壓縮數據進行處理形成單個或多個高幀率的主圖像壓縮數據(流)及單個或多個低幀率的副圖像壓縮數據(流)；對上述原圖像壓縮數據進行處理形成主圖像壓縮數據(流)及若干個圖像段組合的副圖像壓縮數據(流)；所述的副圖像壓縮數據流是被編輯的原圖像數據(流)的一段連續的數字圖像幀；所述的副圖像壓縮數據流是被編輯的原圖像數據(流)的部分離散數字圖像幀；所述的主圖像數據流是原圖像數據(流)全部或該原圖像數據(流)被編輯的副圖像數據(流)而抽取后剩余的全部或部分圖像數據流；可按預置條件由程序控制進行自動或半自動圖像數據編輯；所述的半自動圖像數據編輯可受控于由外部輸入的輔助控制信號或指令；所述的副圖像數據(流)中可以疊加或插入由系統外部輸入的輔助信息；所述的主圖像數據(流)是記錄在內部記錄介質載體；所述的副圖像數據(流)可被選擇分別記錄在內部不同記錄介質載體或分別記錄在外部記錄介質載體。
實現上述主、副圖像數據采集記錄方法的裝置的技術方案為包括圖像數據采集壓縮單元、主處理單元；所述圖像數據采集壓縮單元，由圖像數據采集單元與圖像壓縮單元組成，用于對輸入原圖像進行采集和壓縮；所述主處理單元由處理器單元、連接數個存儲單元構成，用于對數據(流)選擇不同單位進行記錄存儲；其中，所述圖像數據采集壓縮單元與所述主處理單元相連。還包括輔助控制單元，所述輔助控制單元分別與所述主處理單元相連，用于向所述主處理單元發出相關控制信號或指令，可控制主、副圖像壓縮數據(流)的處理；還包括圖像再現單元，所述圖像再現單元與所述主處理單元相連，用于再現圖像。
和現有技術相比，本發明具有以下有益效果同時實現二種不同幀率或二種不同圖像時段的圖像記錄，以實現同時滿足兩種需求。記錄高幀率的圖像(稱主圖像)，反映事件的過程，同時記錄低幀率的圖像(稱副圖像)，保留事件的特征，并容易使保存期相對較長；特別是當同時記錄高、低兩種幀率的圖像分別存儲在不同的存儲單元內時，兩者還可以互相成為一定程度上的圖像數據備份。在特定的應用中，副圖像數據(流)也可以直接從圖像采集單元中獲取，如從CCIR601、CCIR656中的圖像編碼數據中，提取副圖像數據(流)。
圖1是本發明原理框圖；圖2是本發明原圖像壓縮數據(流)以抽取方式處理后形成的主圖像壓縮數據(流)及副圖像壓縮數據(流)的示意圖；圖3是本發明原圖像壓縮數據(流)以復制方式處理后形成的主圖像壓縮數據(流)及副圖像壓縮數據(流)的示意圖；圖4是本發明的實施例一框圖；圖5是本發明的實施例二框圖；圖6是本發明的實施例三框圖。
其中，A為主圖像數據(流)；B為副圖像數據(流)；101為圖像數據采集處理單元；102為圖像壓縮處理單元；103、104、107為數據總線；105、106為多個圖像壓縮處理單元；201為處理器單元；202、203為數據總線；204、205為存儲單元；301為輔助信息單元；302為輔助控制信號指令單元；401為圖像解壓縮及輸出接口單元；402為輸出信號線單元。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。
如圖1所示，本發明的工作原理是，由圖像采集壓縮處理單元，采集單路或多路圖像，形成每路對應或多路圖像數據組合的數字圖像編碼，并對該數字圖像編碼進行每路對應或多路組合方式的壓縮處理，形成原圖像壓縮數據(流)；而后由主處理單元，對原圖像壓縮數據進行處理，形成高幀率的主圖像壓縮數據(流)及一個或多個低幀率或多個圖像段組合的副圖像壓縮數據(流)，通過外部接口單元輸入外部輔助信息或控制信號和指令，用來控制副圖像壓縮數據(流)的處理；最后由圖像再現單元根據需求顯示主、副圖像數據(流)的圖像。本發明圖像數據采集壓縮單元，采集視頻信號進行數字化編碼(例采用CCIR601、CCIR656標準)及圖像壓縮處理(例按ISO/IEC的MPEG系列以及ITU-T的H.263等的圖像壓縮標準，也可用WAVELET或其它有效的編碼、壓縮技術)。在采集多個視頻信號時，形成可以接入數據總線的數字圖像幀序列(例單圖像數字幀序列數據(流)、多圖像組合數字幀序列數據(流)、單一圖像數字幀多路混合插入序列數據(流)等)，在組合中的各路視頻圖像均可加以標記。圖像數據采集壓縮單元對采集編碼后的圖像數據進行壓縮處理，形成原圖像的壓縮數據(流)。主處理單元，對接收的原圖像壓縮數據(流)進行圖像處理形成主、副圖像壓縮數據(流)，并分別存入各相應的存儲單元中。主處理單元可在原圖像壓縮數據(流)存儲之前，從其全部或部分圖像圖像數據(流)中提取出副圖像壓縮數據(流)，也可從已存儲的原圖像壓縮數據(流)全部或部分中提取出副圖像壓縮數據(流)，當然也可以兩者同時具備。提取出的副圖像壓縮數據(流)可以是原圖像壓縮數據(流)的一段連續的圖像數據(例從原圖像壓縮數據流中，以每1分鐘為間隔，提取10秒鐘的連續圖像段，形成由多個非連續的圖像段組成的副圖像壓縮數據流)，也可以是從中提取部分的圖像幀(例從原圖像壓縮數據(流)中某路25幀/秒的圖像中，每一秒鐘提取一幀圖像數據，并將每秒一幀的圖像數據組合成該路圖像的“副圖像壓縮數據(流)的幀序列”)。當副圖像壓縮數據(流)由多路圖像信息組成時，可以在提取后對其中的各路圖像數據加標識后存儲，以便回放再現這些圖像時能夠選擇相應的圖像信息進行解壓，并在監視器上播放。加標識的方法例如將提取出的各路圖像數據，分別形成對應各路圖像數據獨立的文件，并加以標識存儲，圖像回放再現時，只要選擇相應標識的文件播放即可；或者在提取出的每一幀圖像數據的序列頭中，加入標識信息，回放是先選擇出具有相應標識的圖像數據，然后播放圖像。副圖像壓縮數據(流)的提取方式采用“復制”和“抽取”兩種方法。采用“抽取”方式“主圖像壓縮數據(流)”中不含有副圖像壓縮數據(流)的內容，而“復制”方式則含有。
本發明圖像數據采集壓縮單元，采集視頻信號進行數字化編碼(例采用CCIR601、CCIR656標準)及圖像壓縮處理(例按ISO/IEC的MPEG系列以及ITU-T的H.263等的圖像壓縮標準，也可用WAVELET或其它有效的編碼、壓縮技術)。在采集多個視頻信號時，形成可以接入數據總線的數字圖像幀序列(例單圖像數字幀序列圖像數據(流)、多圖像組合數字幀序列圖像數據(流)、單一圖像數字幀多路混合插入序列圖像數據(流)等)，在組合中的各路視頻圖像均可加以標記。
圖像數據采集壓縮單元對采集編碼后的圖像數據進行壓縮處理，形成原圖像的壓縮圖像數據(流)。
主處理單元，對接收的原圖像壓縮數據(流)進行圖像處理形成主、副圖像壓縮數據(流)，并分別存入各相應的存儲單元中。
但是，當選用一些特別芯片(如RISC處理器、DSP等)來組成采集壓縮處理單元時，可在采集壓縮處理單元中直接形成主、副兩種圖像數據(流)，再由主處理單元處理存儲。
主處理單元既可在原圖像壓縮數據(流)存儲之前，從其全部或部分圖像數據(流)中提取出副圖像壓縮數據(流)，主處理單元也可從已存儲的原圖像壓縮數據(流)全部或部分中提取出副圖像壓縮數據(流)，當然也可以兩者同時具備。
提取出的副圖像壓縮數據(流)可以是原圖像壓縮數據(流)的一段連續的圖像數據，也可以是從中提取部分的圖像幀(例從原圖像壓縮數據(流)中某路25幀/秒的圖像中，每一秒鐘提取一幀圖像數據，并將每秒一幀的圖像數據組合成該路圖像的“副圖像壓縮數據(流)的幀序列”)。
當副圖像壓縮數據(流)由多路圖像信息組成時，可以在提取后對其中的各路圖像數據加標識后存儲，以便在回放這些圖像時能夠選擇相應的信息進行解壓，并在監視器上播放。加標識的方法例如將提取出的各路圖像數據，分別形成對應各路圖像數據獨立的文件，并加以標識存儲，回放時，只要選擇相應標識的文件播放即可；或者在提取出的每一幀圖像數據的序列頭中，加入標識信息，回放圖像時是先選擇出具有相應標識的圖像數據，然后播放。
副圖像壓縮數據(流)的提取方式采用“復制”和“抽取”兩種方法。采用“抽取”方式“主圖像壓縮數據(流)”中不含有副圖像壓縮數據(流)的內容，而“復制”方式則含有。
對采用類似mpe或H.263標準壓縮方法的原圖像壓縮數據(流)，在“復制”或“抽取”副圖像壓縮數據(流)時，提取出的數據必須含有I幀、P幀等一段完整幀信息；而“復制”方式提取“副圖像壓縮數據”時，還可從主圖像壓縮數據(流)中提取單一的I幀數據。如采用類似的JPEG等標準壓縮的原圖像壓縮數據(流)，其“復制”和“抽取”則沒有上述條件限制的區別。
主處理單元可以是由一個或一組專用芯片加上外圍接口及存儲器組成，也可以是由一個計算機的主體部分組成(如含CPU、PCI總線等)；如是計算機的主體構成的裝置，副圖像壓縮數據(流)的提取一般以軟件處理方式為主，而主、副圖像數據的解壓回放采用軟件或硬件的方法均可實現。
輔助信息控制接口單元向主處理器單元發出相關輔助信息(如時、記錄圖像數據(流)的特征等)，主處理器單元可將輔助信息組合在主、副圖像數據(流)中；輔助信息控制接口單元向主處理器單元發出相關控制指令，可控制主、副圖像數據(流)的處理。
圖像再現單元將數據總線送來的主、副圖像數據(流)進行解壓縮處理并以標準視頻接口方式通過信號線輸出。
如圖2所示，將原圖像壓縮數據(流)以抽取方式處理成主圖像壓縮數據(流)A和副圖像壓縮數據(流)B，其中，副圖像壓縮數據(流)B分別為若干個連續的數字圖像幀和離散的數字圖像幀。
如圖3所示，將原圖像壓縮數據(流)以復制方式處理成主圖像壓縮數據(流)A和副圖像壓縮數據(流)B，其中，副圖像壓縮數據(流)B分別為若干個連續的數字圖像幀和離散的數字圖像幀。
圖4所示本發明的一個實施例，其特點是共用一個圖像壓縮處理通道。本實施例圖像采集壓縮處理單元中包含圖像數據采集處理單元101、圖像壓縮處理單元102、數據總線103、104等。當原視頻圖像是單路信號時，數據總線103直接將采集處理的單路視頻圖像數據輸出至圖像壓縮處理單元102，圖像壓縮處理單元102是單個圖像壓縮電路對總線103的單路視頻數據進行壓縮處理，形成原圖像壓縮數據(流)(簡稱原圖像數據(流))通過數據總線104接入主處理單元。
本實施例中，圖像數據采集處理單元101主要是ADC電路，圖像壓縮處理單元102可用DSP、RISC處理器或專用圖像壓縮芯片等組成。
本實施例中主處理單元包含處理器單元201，數據總線202、203、存儲單元204、205等。處理單元201可通過控制總線完成對整個系統各個單元的控制管理。總線202為處理單元201與存儲裝置的數據及控制接口，這種接口可以是IDE、SerialATA、SCSI、IEEE1394、USB等標準接口。存儲單元204、205等是數個同類形或不同類形的數據存儲裝置。
處理器單元201接收由數據總線104輸入的原圖像數據(流)，可采用兩種方式處理主、副圖像壓縮數據(流)。
第一種是采用同步方式，處理器單元201在來自于圖像數據采集單元的原圖像數據(流)中提取出副圖像數據(流)。提取過副圖像數據(流)的原圖像數據(流)就成為主圖像數據(流)，處理器單元201將主、副圖像壓縮數據(流)同時組成并分別存入存儲單元204、205的相應單元中。
但是，當選用一些特別芯片(如RISC處理器、DSP等)來組成采集壓縮處理單元時，可在采集壓縮處理單元中直接形成主、副兩種圖像數據(流)，再由主處理單元處理存儲。
第二種是采用異步處理方式，處理器單元201將原圖像數據(流)先直接存入存儲單元204、205的相應單元中之后，而后根據設立條件(如定時)，從存儲單元204、205中讀出圖像數據(流)，從中提取副圖像數據(流)，再將副圖像數據(流)存入存儲單元204、205相應的存儲單元中。
本實施例的另一種異步處理方式，是在當要更新存儲單元中的原圖像數據(流)時，再進行副圖像數據(流)的提取和存儲。
處理器單元201可以從存儲單元中讀出主、副圖像數據(流)，通過數據總線203輸入到圖像再現單元。
本實施例輔助信息控制接口單元包含輔助信息單元301，輔助控制信號指令單元302。其中輔助信息單元301向主處理器單元發出相關輔助信息(如時間、記錄圖像數據(流)的特征等)，主處理器單元可將輔助信息組合在主或副圖像數據(流)中，輔助控制信號指令單元302向主處理單元發出相關控制信號或指令，可控制主、副圖像壓縮數據(流)的處理。
本實施例中圖像再現單元包含一個圖像解壓縮及輸出接口單元401，輸出信號線單元402。圖像解壓縮及輸出接口單元401可將數據總線203送來的主、副圖像數據(流)進行解壓縮處理并以標準視頻接口方式通過信號線單元402輸出。
當原圖像信號為多路視頻信號輸入時，本實施例上述各單元的運行流程并不發生變化，但有些部分的改變。圖像采集處理單元101必須能同時采集多個視頻圖像；由于共用一個圖像壓縮處理單元102，所以圖像采集處理器單元101必須把各路圖像數據組合在一個數據總線103上，由圖像壓縮處理單元102壓縮成原圖像數據(流)。多路圖像數據組合方式有兩種第一種是將多路圖像數據排列在每一幀圖像數據中，形成多圖像組合幀序列，第二種是將對應每路的圖像幀數據組合為一組數據中，形成單圖像多路組合幀序列。在此過程中可以對圖像幀加以標記，以便在提取副圖像數據(流)時，可以正確的提取。
由于原圖像數據(流)中含有多路圖像信息，從中提取出的副圖像數據(流)也是含有多路圖像信息。所以副圖像數據(流)存儲處理的方法有兩種第一種是在提取副圖像數據(流)時，就將各路圖像數據分離，并分別組成獨立的數據存儲。第二種是在提取副圖像數據(流)時在每一幀圖像數據的序列頭中加入標識信息后存儲。這兩種方法均可以保證處理器單元201準確的從存儲單元204、205中讀出需再現的某一路副圖像數據(流)信息。
本實施例中，圖像采集處理單元101在處理多路圖像時可選用多畫面處理芯片或FPGA等完成數據組合處理。處理器單元201可選用RISC處理器(如飛利浦公司的Trimedia)、專用解壓處理器(如Sigma Designs公司的EM8550)圖5是本發明的第二個實施例。本實施例圖像采集處理單元中包含，多個圖像數據采集處理單元101、102等，數據總線103、104、107等，多個圖像壓縮處理單元105、106等。就每個圖像數據采集處理單元而言，其處理過程和原理與實施例一相類同，只是數據總線107輸出的是含有多個原圖像壓縮數據(流)的數據信息。
本實施例主處理單元包含處理器單元201，數據總線202、203、存儲單元204、205等。
處理器單元201從數據總線107接收的是多路原圖像數據(流)，所以可提取出主、副圖像數據(流)。處理器單元201分別將多個主、副圖像壓縮數據(流)存入存儲單元204、205等的相應單元中，在存儲前可對主、副圖像壓縮數據(流)加以標識。其他方面，本實施例中主處理器單元處理過程和原理與實施例一相同。
本實施例輔助信息控制接口單元，圖像再現單元的組成及工作模式與實施例一相類同，不再復述。
圖6是本發明的第三個實施例。圖6所示是一種PC機硬件結構或類似結構的實施例，圖中圖像采集壓縮處理單元，主處理器單元，輔助信息控制接口單元，圖像再現單元，這幾部分功能與前述實施例相似。
前實施例一和實例二的圖像采集壓縮處理單元，在本實施例中是具有計算機總線(如PCI總線)方式的圖像處理壓縮卡組成的。
前實施例一和實例二的主處理單元，在本實施中是由PC機主體部分組成，包括主板、CPU、內存、IDE總線、硬盤等，在本實施例中主、副圖像壓縮數據(流)的解壓縮是還可由CPU單元201以軟件方式完成處理，并通過計算機總線103，顯示卡單元401輸出，在監示器單元403再現回放。
本實施例中存儲單元204、205等可是硬盤、刻錄機、閃存裝置、磁帶機等，通過IDE接口單元202與CPU單元201相聯接。
本實施例輔助信息控制接口單元與前述實施例相同不在復述。
權利要求
1.一種主、副圖像數據的采集記錄方法，其特征在于首先將獲取的圖像信息進行數字圖像編碼，并進行壓縮處理，形成原圖像壓縮數據(流)，然后使用抽取或復制方式將上述原圖像壓縮數據(流)處理成主圖像壓縮數據(流)及副圖像壓縮數據(流)。
2.根據權利要求1所述的主、副圖像數據采集記錄方法，其特征在于所述的抽取或復制處理副圖像數據流可提取自被記錄在載體上的圖像數據。
3.根據權利要求1所述的主、副圖像數據采集記錄方法，其特征在于對上述原圖像壓縮數據進行處理形成單個高幀率的主圖像壓縮數據(流)及單個低幀率的副圖像壓縮數據(流)。
4.根據權利要求1所述的主、副圖像數據采集記錄方法，其特征在于對上述原圖像壓縮數據進行處理形成單個高幀率的主圖像壓縮數據(流)及多個低幀率的副圖像壓縮數據(流)。
5.根據權利要求1所述的主、副圖像數據采集記錄方法，其特征在于對上述原圖像壓縮數據進行處理形成多個高幀率的主圖像壓縮數據(流)及單個低幀率的副圖像壓縮數據(流)。
6.根據權利要求1所述的主、副圖像數據采集記錄方法，其特征在于對上述原圖像壓縮數據進行處理形成多個高幀率的主圖像壓縮數據(流)及多個低幀率的副圖像壓縮數據(流)。
7.根據權利要求1所述的主、副圖像數據采集記錄方法，其特征在于對上述原圖像壓縮數據進行處理形成主圖像壓縮數據(流)及若干個圖像段組合的副圖像壓縮數據(流)。
8.根據權利要求1所述的主、副圖像數據采集記錄方法，其特征在于所述的副圖像壓縮數據流是被編輯的原圖像數據(流)的一段連續的數字圖像幀。
9.根據權利要求1所述的主、副圖像數據采集記錄方法，其特征在于所述的副圖像壓縮數據流是被編輯的原圖像數據(流)的部分離散數字圖像幀。
10.根據權利要求1所述的主、副圖像數據采集記錄方法，其特征在于所述的主圖像數據流是原圖像數據(流)全部或該原圖像數據(流)被編輯的副圖像數據(流)抽取后剩余的全部或部分圖像數據流。
11.根據權利要求1所述的主、副圖像數據采集記錄方法，其特征在于可按預置條件由程序控制進行自動圖像數據編輯。
12.根據權利要求1所述的主、副圖像數據采集記錄方法，其特征在于可按預置條件由程序控制進行半自動圖像數據編輯。
13.根據權利要求12所述的主、副圖像數據采集記錄方法，其特征在于所述的半自動圖像數據編輯可受控于由外部輸入的輔助控制信號或指令。
14.根據權利要求1所述的主、副圖像數據采集記錄方法，其特征在于所述的副圖像數據(流)中可以疊加或插入由系統外部輸入的輔助信息。
15.根據權利要求1所述的主、副圖像數據采集記錄方法，其特征在于所述的主圖像數據(流)是記錄在內部記錄介質載體。
16.根據權利要求1所述的主、副圖像數據采集記錄方法，其特征在于所述的副圖像數據(流)可被選擇分別記錄在內部不同記錄介質載體。
17.根據權利要求1所述的主、副圖像數據采集記錄方法，其特征在于所述的副圖像數據(流)可被選擇分別記錄在外部記錄介質載體。
18.根據權利要求4或6所述的主、副圖像數據采集記錄方法，其特征在于對抽取出的多個低幀率的副圖像壓縮數據(流)采用將各圖像數據分離存儲。
19.根據權利要求4或6所述的主、副圖像數據采集記錄方法，其特征在于對抽取出的多個低幀率的副圖像壓縮數據(流)采用對圖像幀設標識信息的方式組合存儲。
20.一種實現權利要求1所述的主、副圖像數據的采集記錄方法的裝置，其特征在于包括圖像數據采集壓縮單元、主處理單元；所述圖像數據采集壓縮單元，由圖像數據采集單元與圖像壓縮單元組成，用于對輸入原圖像進行采集和壓縮；所述主處理單元由處理器單元、連接數個存儲單元構成，用于對數據(流)選擇不同單位進行記錄存儲；其中，所述圖像數據采集壓縮單元與所述主處理單元相連。
21.根據權利要求20所述的主、副圖像數據的采集記錄裝置，其特征在于還包括輔助控制單元，所述輔助控制單元分別與所述主處理單元相連，用于向所述主處理單元發出相關控制信號或指令，可控制主、副圖像壓縮數據(流)的處理。
22.根據權利要求20所述的主、副圖像數據的采集記錄裝置，其特征在于還包括圖像再現單元，所述圖像再現單元與所述主處理單元相連，用于再現圖像。
全文摘要
本發明公開了一種主、副圖像數據采集記錄方法及裝置，旨在提供一種既能采集并記錄滿幀或高幀率圖像，同時又能采集并記錄低幀率圖像的方法及裝置。方法技術方案要點是首先將獲取的圖像信息進行數字圖像編碼，并進行壓縮處理，形成原圖像壓縮數據(流)，然后使用抽取或復制方式將上述原圖像壓縮數據(流)處理成主圖像壓縮數據(流)及副圖像壓縮數據(流)。實現該方法的裝置技術方案要點是包括圖像數據采集壓縮單元、主處理單元；其中，所述圖像數據采集壓縮單元和所述輔助控制單元分別與所述主處理單元相連。
文檔編號H04N5/91GK1487736SQ0314177
公開日2004年4月7日 申請日期2003年7月23日 優先權日2003年7月23日
發明者滕云海, 陸小潮 申請人:滕云海, 陸小潮