基于运动参数提取的监控视频压缩和恢复可行性分析

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1、第一章绪论(1)采用预测编码的方法消除序列图像在时间上的相关性，当图像中存在着运动物体时，预测不能收到好的效果。例如在图1．2中当前帧与前一帧的背景完全一样，只是小球平移了一个位置，如果简单地以第k一1帧像素值作为k帧的预测值，则在实线和虚线所示的圆内的预测误差都不为零。l(-l【U】图1．2运动估计帧同预测(2)在视频背景较为复杂时，一般选取多个参考帧，这样会使得预测过程中不易辨别出相应的参考帧，而出现预测失误或者混乱的局面。3．变换编码存在的问题变换域的图像编码是在图像亮度信号的某一个变换域中进行处理的，图像经过变换后去掉了像素之间的相关性，且

2、变换系数的能量主要集中到了一些少数系数上，有助于进一步压缩处理，反变换生成的图像效果比直接在空域处理的好，但是算法复杂度较大，而且硬件设备技术成本高，不利于技术的推广和普及。(1)常用的变换编码——离散余弦变换(DCT)，在低比特应用环境下，由于DCT变换是分块编码，每一个块中不同位置的量化误差在程度和特性上都不同，这种不同就导致了相邻块边沿的不连续性，由于每个块都是独立编码的，这样在处理块交界区的像素可能会因为量化的不同而引入不同的误差，从而使视觉上出现了不连续，使得压缩图像不可避免地出现方块效应和飞蚊噪声。(2)近年来比较流行的小波变换，它不具

3、有空间平移不变性，在小波变换域内无法精确界定相邻帧之间的平移运动，因而会造成大量的误配预测f6】，从而大大削弱运动补偿效果，造成编码性能的下降；由于高频分量的粗量化造成的振铃效应，高频分量去掉越多，振铃效应就越明显；除此之外，还有由当前块与周围部分不匹配或者完全不匹配而造成的马赛克现象，由于视频序列编码时在弱纹理区域中、高对比度区、移动物体沿亮度＼色度飘动都会产生的蚊子效应。6长安大学硕士学位论文1．3．2研究内容1．分析视频压缩技术的基本原理、发展和研究现状，对视频压缩编码进行分类，针对常见的视频编码技术分析其编码原理和关键技术。2．分析视频监控

4、系统的特点、原理和关键技术，根据监控视频的特点分析监控视频的处理要求、发展方向和实现目标，对现有监控视频存储传输中存在的问题进行深入研究。3．根据运动补偿算法的基本理论，结合监控视频的特点，分析利用物体运动参数进行图像恢复的可行性和算法，研究基于运动参数提取的视频图像压缩和恢复方法，为低速网络的视频传输提供算法基础。4．研究基于傅里叶．梅林算法基础上进行运动参数的提取算法，并采用MATLAB对算法进行仿真模拟，验证基于运动参数提取的图像压缩算法可靠性和压缩效果。5．对比传输的运动参数数据包和原视频文件大小，计算压缩比。观察对比还原的帧图像和原来的帧

5、图像像素点之间的差异，对恢复后视频文件的画面质量、清晰度和流畅度，进行综合评估。1．3．3研究目标1．在分析现有运动补偿算法的基础上，研究基于运动参数提取的视频压缩和恢复的可行性，并设计基于运动参数提取的视频压缩、恢复方案。2．利用傅里叶．梅林变换在残差帧中提取运动目标参数，进行基于残差帧和运动参数的视频压缩和恢复，对设计方案进行验证。3．根据视频压缩评估的指标，对压缩结果进行详细的比较和分析，研究基于运动参数提取的监控视频压缩和传输方案中存在的问题和改进方法。7第二章视频压缩技术2．1视频压缩的基本原理视频图像压缩是指在保证一定图像画面质量的条件

6、下，通过减少和去除图像帧间帧内的冗余信息，从而达到有效发送和存储数字视频文件的目的，压缩的过程就是降低数据比特量的过程，即就是用尽可能少的数据量来表示要传输的图像和视频文件。在压缩过程中，需要应用压缩算法对源视频进行压缩以创建要传输的压缩文件，以便进行传输和存储，应用解压缩算法对视频进行还原，恢复后的视频内容与源视频内容几乎完全相同或者在允许失真范围以内。视频文件中通常含有四类冗余信息：时间冗余、空间冗余、信息熵冗余和视觉心理冗余。视频序列的相邻帧一般在时间上都是连续的，除非背景被切换，在前后两图像帧中往往包含与当前帧相同的背景对象。因此，如果研究

7、对象运动越缓慢，位置的变化越小，视频序列在时域上相关性就越强。空间冗余是指在同一帧画面中，相邻的像素问存在相关性，特别是当这些相邻像素位于同一视频对象中时，相关性更强；信息熵冗余是指码字出现的概率不均匀所产生的冗余度，通常采用可变长编码或者算术编码等，来消除信息熵冗余；而心理视觉冗余是由于人眼视觉的非均匀性，使得人眼视觉对于某些空间频率感觉迟钝，例如人眼视觉系统对亮度信号变化的敏感性高于色度信号变化。通过以上对实际的分析，视频压缩技术就是去除视频帧间、帧内的冗余，并保留视频信号中人眼比较敏感的部分信息，以适用于存储和传输的编码技术。正确认识了冗余信

8、息的产生来源，从而使得视频压缩从理论走向了实践。表2．1按视频中存在冗余的类型，列出了一些常用的行之有效的压缩方法。表2．