低比特率远程监控视频压缩编码方法

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1、低比特率远程监控视频压缩编码方法　　摘要：针对无线通信信道极窄情况下，高速公路和远程油井等进行实时监控时存在的信号传输问题，提出了一种基于固定背景下的低比特率远程监控视频的实时传输压缩方案，通过小波预处理，固定背景下的运动对象提取和帧间运动补偿三方面进行改进，提高视频图像的压缩传输效率，实现了对远程监控视频的实时传输。Abstract：Forverynarrowwirelesscommunicationchannels，signaltransmissionproblemsofexpresswayandremotereal-timemonitoringofoilwel

2、ls，acompressionschemeforreal-timetransmissionoflowbitratevideoremotemonitoringbasedonfixedbackgroundisproposed，throughthewaveletpreprocessing，motionobjectextractionandframefixedbackgroundmotioncompensationareimproved，toimprovecompressionandtransmissionefficiencyofvideoimage，andrealizet

3、hereal-timetransmissionofremotevideomonitoring.关键词：固定背景；低比特率；压缩Keywords：fixedbackground；low-bit-rate；compression8中图分类号：TP317.4文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）26-0179-020引言在某些特定的工业场所，例如偏远地区油井和高速公路，我们需要对油井装备的运行状态以及高速公路路面情况进行实时监控，但由于有线传输线路铺设不便或维护费用昂贵等问题，只能采用短波和超短波通信，信道带宽只能达到16Kb/s，利用传统的视频图像压缩方

4、法不能满足视频实时传输的要求。在采用数字摄像机的录制过程中，采用D1格式（704×576），25FPS的视频流，按YCbCr4：2：2格式进行8bit量化，每帧图像的数据量为704×576×2×8×25=162.2Mb/s，考虑到压缩后的视觉效果，采用JPEG2000编码标准对视频进行压缩比为128：1的压缩[6]，则其压缩码流速降为1.267Mb/s，仍然远远达不到短波、超短波小于20Kb/s的要求，因此必须根据此类视频的特点改进压缩算法，保证实时监控的实现。1传统的压缩方法分析当前的视频图像编码压缩标准方法无法对在固定背景下的设备运行视频图像进行高倍压缩，以满足

5、短波、超短波信道有限传输带宽的要求。因此，必须针对此类情况，研究针对性更强的视频压缩方法。8文献[1]提出了一种基于甚低比特率水下视频图像压缩编码的方法，帧间编码采用基于小波树的WDR算法，帧间运动估计和补偿针对小波预处理后的子带进行，算法的压缩比可以达到250：1～500：1，能够满足极低比特率下的视频传输，但其对于运动对象和背景图像的考虑较少。对于视频对象的提取文献[2]提出了一种基于背景差值法的运动物体检测，其先对图像进行滤波去噪，然后采用背景差值法将运动图像和背景图像做差，得到差分图像。文献[3]提出了一种基于三帧差分和背景差分相结合的分割，能够更好、更准确

6、的将运动对象从背景图像中分离出来。对于油井设备运行现场以及远程高速公路监控等视频，有其独特的成像特点：其一，背景固定，由于摄像机是固定的，拍摄的背景也是固定的；其二，视频的关注点在于特定对象的变化，如装备、车辆等，而对其它的部分关注度可以忽略。针对以上特点，我们可以从视频图像预处理、对象与背景分别编码等几个方面对压缩算法进行改进。实验证明，算法的压缩率能够达到300：1，能够实现实时传输，解码后的图像能够满足人们的需求。2远程监控视频压缩编码方案8本文提出的编码方案主要从视频图像预处理，视频对象提取和帧间运动补偿三个方面提高图像的压缩率，实现视频的实时传输。2.1视

7、频图像预处理由于现场摄像机拍摄得到的视频帧序列图像为彩色图像RGB三通道，但彩色图像对于我们实时掌握路面大体情况和装备状态没有必要，为了提高视频压缩率，将其转化为单通道灰度图像，公式如下[4]：I=λRR+λGG+λBBI为转换后的灰度值，灰度值范围从0到255，它由R、G、B三种颜色以不同比例拟和而成，本文中RGB的三个系数采用一组图像处理中比较常用的值：0.2989，0.5870，0.1140。然后对得到的视频图像进行一级离散小波变换（DWT），由此得到LL1、LH1、HL1和HH14个子带。根据监控图像具有对比度低和纹理细节少的特点，舍弃所有高频子带，只保