第5章 视频信息处理

《第5章 视频信息处理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第5章视频信息处理学习目标了解模拟视频信号的特点及数字化的基本方法;了解运动图像压缩的国际标准MPEG-1和MPEG-2;了解视频信息获取的基本原理和方法;掌握视频编辑的基本步骤和方法。5.1数字视频原理5.1.1模拟电视信号1．黑白电视信号模拟视频图像扫描方式有隔行扫描和非隔行扫描之分。黑白电视和彩色电视都用隔行扫描，而计算机显示图像时一般都采用非隔行扫描（逐行扫描）。非隔行扫描：电子束从显示屏的左上角一行接一行的扫到右下角，在显示屏上扫一遍就显示一幅完整的图像。隔行扫描：电子束扫完第1行后回到

2、第3行开始的位置接着扫，然后在第5、7、……行上扫，直到最后一行；奇数行扫完后接着扫偶数行，这样就完成了一帧（frame）的扫描。隔行扫描的一帧图像由两部分组成：一部分是由奇数行组成，称奇数场；另一部分是由偶数行组成，称为偶数场，两场合起来组成一帧。每秒钟扫描多少行称为行频fH；每秒钟扫描多少场称为场频ff；每秒扫描多少帧称帧频fF。采用隔行扫描的优点：所占用的信号传输带宽要减少一半。我国的电视画面传输率是每秒25帧、50场。25Hz的帧频能以最少的信号容量有效地满足人眼的视觉残留特性；隔行扫描使

3、人眼不易觉察出闪烁，同时也解决了信号带宽的问题。由于我国的电网频率是50Hz，采用50Hz的场刷新率可以有效的去掉电网信号的干扰。全电视信号主要由图像信号（视频信号）、复合消隐信号和复合同步信号组成。这两种信号加在一起称为全电视信号电视的清晰度一般用垂直方向和水平方向的分解率来表示。我国电视图像的垂直分解率为575行或称575线。这是一个理论值。影响水平分解率的主要因素是电视系统的扫描电子束。一般认为应使水平方向与垂直方向的分解率相当时清晰度效果最好。由于电视屏幕的水平与垂直方向比例为4:3，故实

4、际水平分解率设计成约540线。水平方向的分解率或像素数决定电视信号的上限频率。电视信号逐行扫描时的信号带宽约为10MHz，而隔行扫描时的信号带宽约为5MHz。我国目前规定的电视图像信号的标称频带宽度为6MHz。伴音信号音频信号的频率范围一般为20Hz～20kHz，其频带比图像信号窄得多。电视的伴音要求与图像同步，而且不能混迭。因此一般把伴音信号放置在图像频带以外，放置的频率点称为声音载频。我国电视信号的声音载频为6.5MHz，伴音质量为单声道调频广播。2．彩色电视信号黑白电视只传送一个反映景物亮度

5、的电信号就行了，而彩色电视除了传送亮度信号以外还要传送色度信号。为使电视台发射一种彩色电视信号，黑白和彩色电视都能正常工作，黑白电视与彩色电视的兼容是个重要问题。实现黑白和彩色信号兼容：1.必须使亮度和色度信号分开传送，以便使黑白电视和彩色电视能够分别重现黑白和彩色图像；2.应尽量压缩彩色电视信号的频带宽度，使其与黑白电视信号的带宽相同；3.除了新设置的色同步信号以外，应采用与黑白电视信号完全一致的行、场扫描以及消隐、同步等控制信号。采用YUV空间还可以充分利用人眼对亮度细节敏感而对彩色细节迟钝的

6、视觉特性，大大压缩色度信号的带宽。我国规定的亮度信号带宽为6MHz，而色度信号U、V的带宽分别仅为1.3MHz。在现代彩色电视系统中，通常采用YUV彩色空间或YIQ彩色空间，Y为亮度信号，它可以与黑白全电视信号兼容，而U、V是色差信号。5.1.2模拟视频制式标准1．NTSC彩色电视制式具有如下的扫描特性：（1）525行/帧，30帧/秒（29.97fps,33.37ms/frame）。（2）高宽比：电视画面的长宽比（电视为4:3；电影为3:2；高清晰度电视为16:9）。（3）隔行扫描：一帧分成2场（

7、field），262.5线/场。（4）在每场的开始部分保留20扫描线作为控制信息，因此只有485条线的可视数据。Laserdisc约420线，S-VHS约320线。（5）每行63.5微秒，水平回扫时间10微秒（包含5微秒的水平同步脉冲），所以显示时间是53.5微秒。（6）颜色模型：YIQ。2．PAL彩色电视制式扫描特性：（1）625行（扫描线）/帧，25帧/秒（40ms/帧）。（2）高宽比（aspectratio）：4:3。（3）隔行扫描，2场/帧，312.5行/场。（4）颜色模型：YUV。3．S

8、ECAM彩色电视制式有如下的扫描特性：（1）625行（扫描线）/帧，25帧/秒（40ms/帧）。（2）高宽比：4:3。（3）隔行扫描，2场/帧，312.5行/场。（4）颜色模型：YUV。5.2MPEG视频压缩标准视频压缩的目标是在尽可能保证视觉效果的前提下减少视频数据率。由于视频是连续的静态图像，因此其压缩编码算法与静态图像的压缩编码算法有某些共同之处。但是运动的视频还有其自身的特性，因此在压缩时还应考虑其运动特性才能达到高压缩的目标。视频信息经过数字化处理后其数据量是非常大的，如