一种基于运动矢量的监控视频内容去重技术

发布时间：2020-03-26 02:29

【摘要】：当前人类越来越依赖于大量高清视频监控来帮助改善城市管理和生活,但是监控视频数据容量巨大,完全存储成本巨大。注意到很多视频监控点长时间仅记录同一画面,或者画面中仅有一小部分发生改变,例如夜晚的一个路段。因此如何正确高效地识别静态画面或者背景,进而去除冗余信息,从而提高存储的效率是当前重要的研究课题。针对存量监控视频转存的场景,基于监控视频本身的动静特性,提出一种基于宏块的运动矢量监控视频内容去重技术,避免进行传统视频解码及图像分析处理,从而降低时间及空间开销。具体而言,将监控视频划分为运动和静止的两部分,从视频流中提取运动矢量作为视频运动检测的单位,经过一系列的滤波等处理提高运动检测的准确率,进而将视频中冗余的静止部分剥离出来,而只存储其中额外的运动部分;在视频存储时以时间段为基准切片,并建立对应的索引。当某一切片视频不存在运动时,则只存储一幅静态图像。最终达到监控视频数据去重的目标。设计并实现完整的视频内容去重原型,并进行测试。经过实验测试,监控视频内容去重系统能够正确运行,在保证一定的运动检测准确率下,拥有较快的处理速度和较低的系统开销。与基于计算机视觉库OpenCV的典型实现方案相比,本系统处理速度快1.5倍,CPU占用率不到前者的60%,在查全率为89%的情况下无人时段去重比率可以达到94%,总体去重比率达到46%。但是运动检测准确率仍有提高的余地,这也是以后需要研究的方向。
【图文】：

运行测试,去重,视频

通过命令行的形式，指定要处理的视频和处理后要存储的视频的路径及文件名等信息，对视频进行处理，并在命令行输出视频自身相关信息以及检测结果为真的数据块信息，同时将对应数据块存储为视频。运行情况如图 5.1 所示，这里只演示了对其中一个视频切片的运行情况。运行时 FFmpeg 会输出源视频的相关信息，图示情况表示对源视频 2017-06-06-11-13-06-001.ts 进行去重处理，生成目标视频2017-06-06-11-13-06-001-d.ts，源视频时长 30 分钟，比特率为 2533kb/s，，视频为 H.264码流，图像采样模式为 YUV420P，视频分辨率为 1280×720，每秒 25 帧。同时，在程序运行过程中，会打印出数据块运动检测结果为真的数据，如图中所示的 BLOCK16 motion: TRUE . GOP NO 160, FRAME NO 8000.表示第 16 个数据块（这里每个数据块包含 20 秒的数据量）检测结果为发生了运动，该数据块最后一个 GOP 编号为 160，最后一帧编号为 8000。如果程序成功运行，则会在相应的目录下生成目标视频文件，并且大小会比原本的视频小，同时该视频还可以播放。该视频中基本只包含发生运动的部分，可以通过设置 FFmpeg 参数显示视频流的运动矢量情况。

视频文件,系统生成,目录,运动矢量

图 5.2 系统生成的目标视频文件信息再进入目录~/Video/src/查看源视频的基本信息，如图 5.3 所示。可以看出，视频的存储量的确减少了，从 544M 减少到了 478M，压缩比达到 0.88 左右，即去重比率约为 0.12。该视频的去重比率并不高，因为本系统优先考虑不丢失信息，所以比较多的静止画面保留了下来。但在无人时段，可以保证高去重比率。图 5.3 源视频文件基本信息使用如图 5.4 所示的命令来播放视频，其中-flags2 +export_mvs 表示导出运动矢量信息，-vf codecview=mv=pf+bf+bb 表示使用一个名为 codecview 的过滤器（AVFilter），该过滤器显示运动矢量（mv），并且显示 P 帧宏块前向预测（pf）运动矢量、B 帧前向预测（bf）运动矢量和 B 帧后向预测（bb）运动矢量信息。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN919.81

【参考文献】