[發明專利]一種基于認知技術的視頻數據合成方法

有效

• 申請號: 201210033261.4
• 申請日: 2012-02-14
• 公開（公告）號: CN102595099A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 王文艷;黃榮環;張潤彤;劉紅璐;李伊松;魯曉春
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H04N7/18
• 分類號: H04N7/18;H04N7/08;H04N5/262;H04N5/278;H04N17/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

技術領域

本發明屬于自動化系統的故障診斷系統領域，特別涉及一種基于認知技術的視頻數據合成方法。

背景技術

視頻疊加的基本原理是通過控制高速模擬開關切換原始視頻信息和疊加信息，按照電視制式的掃描時序，在顯示字符的像素點上，切換顯示字符點陣數據，這樣，就實現了在視頻信號上疊加字符。字符點陣數據由單片機通過PC機發送給它的圖形點陣信息自行生成，單片機和PC機通過串口通信，在PC機的支持下可以對字符內容進行在線修改、實時更新，并對顯示內容的位置進行實時的控制。

電視的兩個相鄰的場掃描之間有一個1000μs的時間間隔，稱為“場消隱期”。在電視廣播技術中常利用這一間隔進行數據傳輸，視頻疊加器的刷新也可仿效該方法利用場消隱期實現：由單片機(MCU)負責幀存隨機存儲器的寫入信息和刷新信息，同時由單片機將隨機存儲器中的字符信息通過寫端口的方式傳送給現場可編程門陣列(FPGA)，并由現場可編程門陣列完成疊加工作。但由于單片機端在場掃描期間要向現場可編程門陣列發送數據，這就會使單片機接近滿荷運行，因而對隨機存儲器的刷新工作只能在場消隱期(1000μs的時間間隔內)進行，刷新速度慢，而且限制了單片機和PC機的通信時間，使得系統無法完成復雜的字幕疊加，能疊加的字符數目少，動態特性差。

實時生成文字圖片加載顯示可以實現視頻與文字的實時疊加。這種方法是基于PC的桌面型軟件廣泛采用的方法。它首先提取字符的TextMetric和ABC結構，從而獲取字符的顯示大小，以此大小建立一個圖片(Bitmap)，然后使用TextOut類函數輸出文字，最后從這個圖片上提取字符的輪廓信息，動態疊加到圖像的相應位置上。此方法的優點是不需要單獨的字體資源，直接使用操作系統支持的字體即系統已經安裝過的字體；缺點是實時生成圖片需要消耗CPU時間片和內存，執行效率不高。

多點控制器疊加字幕的具體思路如下：多點控制器首先把網絡接收的終端視頻數據解碼成YUV格式(或RGB格式)，再利用前面提到的“實時生成文字圖片加載顯示”方法對圖像數據(YUV格式或RGB格式)進行字幕疊加，將疊加后的數據進行編碼，最后將編碼后帶字幕顯示的視頻數據發送到網絡中，這樣終端接收后就能夠顯示帶有字幕的圖像了。具體操作流程如圖1所示。

目前，視頻疊加主要是依據字幕疊加或者是基于電子芯片技術實現。考慮到冷鏈物流視頻監控中對視頻疊加的實時性、動態性和防偽性的要求，本發明主要解決以下問題：

(1)視頻信息與物流信息合成問題。近年來，視頻監控得到了迅速的發展，應用范圍不斷地擴展。尤其在冷鏈物流安全監管中，視頻信息是不可缺少的，但是在生產、倉儲、運輸和銷售等各個物流環節中的視頻信息僅僅被用于安全監控，只是接收外部數據并把相關的信息實時地連同圖像顯示在監控屏幕上，無法實現視頻信息中對物品的識別。

(2)信息安全性問題。對于視頻實時監控，要實現視頻監控端接收到圖像的真實性和實時性之外，還要保證視頻信息的安全性，即要對視頻數據要進行防偽加密，同時，對于物流各個環節采集的物流信息也有安全性、防篡改的要求。

認知技術是未來通信領域的一個重要研究領域，將人類的認知概念引入到通信系統的方法產生于上世紀九十年代，其中最具代表性的就是認知無線電技術(Cognitive?Radio)。認知行為模型首先檢測網絡當前的狀態，然后根據觀察到的網絡條件和參數進行調整、判決、執行。認知技術使得通信實體具有認知周圍環境的能力，并能根據周圍環境的變化智能、自主、自適應地動態變化。將認知的概念和功能引入現有的信息網絡，就構成了認知網絡(Cognitive?Network)。

與本發明提供的技術方案最接近的現有技術是“實時生成文字圖片加載顯示”(邢林虎.《視頻會議系統中字幕的顯示方法》[J].科技信息(學術版)，2008(15))。該方法使用將文字建立成圖片，然后從圖片上讀取文字輪廓信息。該方法有字符轉換成圖片的復雜性，還需要消耗CPU時間片和內存，效率低下，沒有數據防偽檢測機制保護等不足。本發明中字符不轉換成圖片，具有數據防偽功能，利用了認知技術提高認知效率等改進點。

發明內容

本發明針對上述缺陷公開了一種基于認知技術的視頻數據合成方法。

本發明主要應用于視頻監控系統中，是監控軟件的組成技術。視頻監控系統主要包括：攝像頭(放置位置不定)、計算機(內有視頻監控軟件(DVR)、服務器(存儲系統中指定的存儲數據)、讀寫器(放在采集數據方便的位置，不能指定)以及連接各個硬件設備的網線、電線等。