视频数字信息处理技术

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1、第4章数字视频处理技术4.1视频基础知识4.1.1什么是视频1．视频的定义视频（Video）就是其内容随时间变化的一组动态图像，所以又叫运动图像或活动图像。它是一种信息量最丰富、直观、生动、具体的承载信息的媒体。视频与图像既有联系又有区别：静止的图片称为图像（Image），运动的图像称为视频（Video）。视频信号具有以下特点：（1）内容随时间的变化而变化；（2）伴随有与画面同步的声音。4.1视频基础知识4.1.1什么是视频2．视频的分类.（1）模拟视频（AnalogVideo）模拟视频是一种用于传输图像和声音的随时间

2、连续变化的电信号。模拟视频信号的缺点是：视频信号随存储时间、拷贝次数和传输距离的增加衰减较大，产生信号的损失，不适合网络传输，也不便于分类、检索和编辑。（2）数字视频（DigitalVideo—DV）要使计算机能够对视频进行处理，必须把模拟视频信号进行数字化，形成数字视频信号。视频信号数字化以后，有着模拟信号无可比拟的优点：①再现性好②便于编辑处理③适合于网络应用4.1视频基础知识4.1.2电视信号及其标准1．电视视频信号的扫描方式电视视频信号是由视频图像转换成的电信号。任何时刻，电信号只有1个值，是一维的，而视频图像

3、是二维的，将二维视频图像转换为一维电信号是通过光栅扫描实现的。而视频的显示则是通过在监视器上水平和垂直方向的扫描来实现，扫描方式主要有逐行扫描和隔行扫描两种。逐行扫描方式的每一帧画面一次扫描完成；隔行扫描行方式的每一帧画面由两次扫描完成，每次扫描组成一个场，即一帧由两个场组成。4.1视频基础知识4.1.2电视信号及其标准2．彩色电视信号制式彩色电视制式就是彩色电视的视频信号标准。世界上现行的彩色电视制式有三种：NTSC制、PAL制和SECAM制，它们分别定义了彩色电视机对于所接受的电视信号的解码方式、色彩处理方式和屏幕

4、的扫描频率。（1）NTSC制式NTSC制规定水平扫描525行、30帧/秒、隔行扫描、每场1/60s。（2）PAL制式PAL制式规定水平扫描625行、25帧/秒、隔行扫描、每场1/50s。（3）SECAM制式SECAM制式规定水平扫描625行、25帧/秒、隔行扫描、每场1/50s。其基本技术和广播方式与NTSC和PAL有很大的区别。4.1视频基础知识4.1.2电视信号及其标准2．彩色电视信号制式（4）数字电视（DigitalTV）1990年美国通用仪器公司研制出高清晰度电视HDTV，提出信源的视频信号及伴音信号用数字压缩

5、编码，传输信道采用数字通信的调制和纠错技术，从此出现了信源和传输通道全数字化的真正数字电视，它被称为“数字电视”。数字电视（DTV）包括高清晰度电视HDTV、标准清晰度电视SDTV和VCD质量的低清晰度电视LDTV。随着数字技术的发展，全数字化的电视HDTV标准将逐渐代替现有的彩色模拟电视。4.1视频基础知识4.1.2电视信号及其标准3．彩色电视机的彩色模型在PAL彩色电视制式中采用YUV模型来表示彩色图像。其中Y表示亮度，U和V表示色差，是构成彩色的两个分量。与此类似，在NTSC彩色电视制式中使用YIQ模型。YUV表

6、示的亮度信号（Y）和色度信号（U、V）是相互独立的，可以对这些单色图分别进行编码。采用YUV模型的优点之一是亮度信号和色差信号是分离的，使彩色信号能与黑白信号相互兼容。由于所有的显示器都采用RGB值来驱动，所以在显示每个像素之前，需要把YUV彩色分量值转换成RGB值。4.1视频基础知识4.1.2电视信号及其标准4．彩色电视信号的类型电视频道传送的电视信号主要包括亮度信号、色度信号、复合同步信号和伴音信号，这些信号可以通过频率域或者时间域相互分离出来。电视机能够将接收到的高频电视信号还原成视频信号和低频伴音信号，并在荧光

7、屏上重现图像，在扬声器上重现伴音。根据不同的信号源，电视接收机的输入、输出信号有三种类型：（1）分量视频信号与S-Video（2）复合视频信号（3）高频或射频信号4.2视频的数字化要让计算机处理视频信息，首先要解决的是视频数字化的问题。对彩色电视视频信号的数字化有两种方法：一种是将模拟视频信号输入到计算机系统中，对彩色视频信号的各个分量进行数字化，经过压缩编码后生成数字化视频信号；另一种是由数字摄像机从视频源采集视频信号，将得到的数字视频信号输入到计算机中直接通过软件进行编辑处理，这是真正意义上的数字视频技术。目前，视

8、频数字化主要还是采用将模拟视频信号转换成的数字信号的方法。4.2视频的数字化4.2.1视频的数字化过程1．采样由于人的眼睛对颜色的敏感程度远不如对亮度信号灵敏，所以色度信号的采样频率可以比亮度信号的采样频率低，以减少数字视频的数据量。采样格式分别有4：1：1、4：2：2和4：4：4三种。其中4：1：1采样格式是指在采样时每4个连续