交通监控可伸缩视频编码研究.pdf

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1、ADissertationSubmittedtoZhejiangUniversityfortheDegreeofDoctorofPhi]osophyAuthor：一·一r、一‘71Superv1sor：Fro士．banyuan乞nang一________。●●。-。。-●_-________。_______。_。_。_。_-。-●_。●________。___。-●。-●。。-●__-_●_●__●。。。。。。_-。。’。’’。’。。。。。。。。。。。。。。。’一Subject：ComputerScienceandTechn0109y一．——————

2、————————————————————————。●______^_-●●。__●_。_。_____。_____-●___●-__-_●-。___。-__________●。。‘‘。‘。。。’’’。。。。。。。。。。。’一Col1ege：CollegeofComputerScienceand__-_________-_●--_______-_一-_-_●___________-___●-______-_●_____●__●____一SubmittedDate：2012．12．27浙江大学博士学位论文摘要可伸缩视频编码(ScalableVideoCod

3、ing，SVC：本文主要指H．264／SVC)是指通过一次高压缩率编码，可以形成在时间上、空间上、质量上分层的多层码流，并可以根据应用场景、用户需求、网络环境和终端用户特征抽取所需要层的码流。SVC这种只提供唯一可伸缩的视频码流来支持多种设备和异构网络的技术优势非常适合视频监控系统的应用，为监控视频的压缩、存储和传输提供了强有力的技术支持。在视频监控领域中，交通监控是获取各种交通信息来解决交通问题的主要手段，人们的研究更多的集中在交通对象(主要是汽车)的分割、分析、识别与跟踪，交通特征参数的提取与分析，交通事件的识别与理解等领域，而针对交通监控视频进

4、行压缩编码的研究相对较少。事实上，对于海量级别的交通监控视频更需要快速和高效的压缩编码技术，同时在编码阶段就要考虑压缩域与非压缩域视频检索等问题，因此，交通监控系统内的视频压缩不是一个普通的孤立的视频压缩问题，而是一个必须考虑预处理并且与视频／图像分析模块进行交互的系统问题，该问题已经成为视频压缩编码技术中的一个新兴研究领域，对于交通安防等领域有着巨大的应用价值。鉴于此，本文研究面向交通监控应用的可伸缩视频编码，主要工作及研究成果在于：1)提出适用于交通监控视频的时间可伸缩帧间快速编码算法可伸缩视频编码采用分级B帧来实现时间伸缩性，其计算复杂度大大增

5、加了编码时间，当前先进的改进算法可以将编码时间节省45％左右，但并未针对交通监控视频特点做进一步优化。对此，本文提出一种基于背景差分法的适合分级B帧的快速算法。首先通过改进的基于单高斯模型的时空背景建模方法获取背景图像；再求当前图像与背景图像的差值图像，通过滑动窗口去抖动算法正确获取运动区域；然后结合监控视频编码中影响分级B帧宏块模式选择的关键参数的统计数据分析，来缩减可能编码模式，从而提高编码速度。实验表明，本算法与标准浙江大学博士学位论文摘要算法比较，在保证编码效率和解码视频质量的前提下，编码时间可以平均节省约85％。2)提出基于视觉注意模型的道

6、路监控视频关键帧提取算法对于日益剧增的海量交通监控视频，关键帧提取是和视频检索、摘要、浏览以及压缩编码都相关的一项重要技术。对此，本文首次提出一种基于视觉注意模型的道路监控视频关键帧提取算法。首先通过运动检测获取运动目标，以车牌和车辆最佳清晰度位置作为注意度评价标准，并提取运动目标位置显著度；然后提取运动目标的运动方向和强度显著度；接着用一种简单有效的车辆位置优先的自适应线性混合模式合成每帧图像的视觉注意度并生成最终的视觉注意度曲线；最后求出视觉注意度曲线的导数曲线，自适应滤波处理后在正值到负值变化的零交叉点中选取显著度最高的图像作为关键帧。实验证明

7、，该算法提取的关键帧不但包括了所有经过监控的车辆最佳或接近最佳清晰度的位置，而且还能包括道路停车、超速和逆向行驶等各种交通事件，符合交通观察者的视觉特性。3)提出跟踪感知下适于快速检索的均衡自适应COP编码算法在关键帧获取的基础上，形成时间0级上的I帧，对该类型I帧中的交通事件和交通对象进行H．264／SVC监控信息扩展编码，并利用统一的语法和语义实现检索接口的标准化和统一化，从而极大的提高了压缩域内的检索速度和后期分析需要。但是这会引起I帧位置的不定性，对分级B帧结构也造成一定程度的破坏，影响了帧间相关性和分级特性。对此，本文提出一种均衡自适应的G

8、OP结构，并使用一种二叉树算法来实现任意大小GOP的时间分级特性。这样有利于检索和视频摘要的生成，但是由于部