視頻監(jiān)控就是通過(guò)攝像機(jī)觀測(cè)被監(jiān)視場(chǎng)景中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，查看、分析、描述、記錄其行為，以滿足安全防范、遠(yuǎn)程管理和實(shí)時(shí)交流的需要。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是多媒體、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和人工智能等技術(shù)的綜合運(yùn)用，在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行圖像處理，目的是提高圖像視感質(zhì)量，適應(yīng)傳輸網(wǎng)絡(luò)狀況，提取圖像的特征或信息，其核心問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)以更小的傳輸帶寬承載更高質(zhì)量的視頻，減少運(yùn)算資源消耗，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻內(nèi)容的主動(dòng)感知，對(duì)海量視頻數(shù)據(jù)的快速查找、精確定位和靈活呈現(xiàn)，涉及的主要技術(shù)包括：視頻編解碼、視頻傳輸與存儲(chǔ)、移動(dòng)視頻技術(shù)、視頻分析、視頻檢索等，以下將進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。
視頻編解碼
目前提高視頻編碼效率的方法可分為兩大類：一是在傳統(tǒng)的編碼框架內(nèi)繼續(xù)提高各模塊的編碼效率，這一類的編碼技術(shù)有變塊大小預(yù)測(cè)、自適應(yīng)塊變換、自適應(yīng)插值濾波等技術(shù);二是結(jié)合人類視覺(jué)特性的新型編碼框架研究，這一類的編碼技術(shù)包括基于HVS評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的混合視頻編碼、基于紋理分析/合成的編碼、基于圖像修復(fù)的圖像/視頻編碼等。
視頻編碼關(guān)鍵技術(shù)
變塊大小預(yù)測(cè)
宏塊是視頻編碼的基本單位。H.264編碼算法中定義了七種大小可變的塊尺寸模式，同時(shí)利用率失真策略對(duì)這七種模式進(jìn)行遍歷，這就使編碼器可以根據(jù)圖像中運(yùn)動(dòng)情況靈活地選擇塊的大小，提高運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)精度。
自適應(yīng)塊變換
H.264標(biāo)準(zhǔn)制定的初期曾有自適應(yīng)塊變換的提案，目前的應(yīng)用中自適應(yīng)塊變換與信號(hào)特征的結(jié)合更為緊密，如變換塊大小與運(yùn)動(dòng)劃分大小的結(jié)合，更多的變換大小選擇，以及結(jié)合圖像紋理特征的方向變換等技術(shù)。
自適應(yīng)插值濾波
部分像素預(yù)測(cè)是提高預(yù)測(cè)編碼效率的重要工具，其中插值濾波系數(shù)起著關(guān)鍵作用。根據(jù)圖像信號(hào)的特征，自適應(yīng)選擇插值濾波系數(shù)使得預(yù)測(cè)誤差能量最小化，能夠大大提高編碼效率，這種方法在高分辨率編碼中優(yōu)勢(shì)明顯。
新型編碼技術(shù)的方法
基于HVS評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的混合視頻編碼
由于人眼對(duì)圖像每個(gè)區(qū)域的敏感度是不同的，可以通過(guò)探索HVS的掩蔽特性來(lái)建立感知誤差的閾值，以區(qū)分人們能夠感知到的和不能感知到的信號(hào)，進(jìn)而去除視覺(jué)心理冗余。
基于紋理分析/合成的編碼
基于紋理分析與合成的編碼主要是將視頻場(chǎng)景分為紋理區(qū)域和非紋理區(qū)域兩部分，并通過(guò)一個(gè)紋理分析與合成器把主觀不重要的紋理區(qū)域分割并重構(gòu)出來(lái)，在編碼端，將原始序列某些區(qū)域的紋理，僅編碼其余區(qū)域以及用于合成去除紋理區(qū)域的參數(shù);在解碼端，去除的紋理區(qū)域通過(guò)碼流中參數(shù)進(jìn)行重構(gòu)。
基于圖像修復(fù)的圖像/視頻編碼
對(duì)于失真不易覺(jué)察到的塊或區(qū)域不采用圖像修復(fù)的方法進(jìn)行修復(fù)，要方法是根據(jù)偏微分方程計(jì)算出等照度線傳播方向，使信息從待修復(fù)圖像塊的邊緣向內(nèi)部擴(kuò)散，完成整個(gè)缺失塊的填充。
分布式編碼
在分布式視頻編碼技術(shù)中，視頻幀分為Wyner-Ziv幀和Key幀。Wyner-Ziv幀獨(dú)立進(jìn)行Wyner-Ziv編碼，生成的碼流傳輸?shù)浇獯a端，解碼器利用生成的邊信息來(lái)進(jìn)行解碼，信號(hào)之間的相關(guān)性由解碼器來(lái)消除，Key幀采樣傳統(tǒng)視頻編碼中的幀內(nèi)編碼(如H.264的幀內(nèi)編碼)，解碼端通過(guò)Key幀和邊信息重建視頻序列。相對(duì)于傳統(tǒng)編碼技術(shù)，分布式視頻編碼主要有以下特點(diǎn)：低復(fù)雜度的編碼、高復(fù)雜度的解碼，對(duì)于容易產(chǎn)生誤碼的通信網(wǎng)絡(luò)具有較好的魯棒性，具有較高的壓縮效率，易形成分級(jí)編碼的碼流，適合傳感器網(wǎng)絡(luò)、分布式監(jiān)控等應(yīng)用場(chǎng)景。
視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)化
在標(biāo)準(zhǔn)化方面，MPEG工作組和VCEG工作組自聯(lián)合制定H.264標(biāo)準(zhǔn)后，又陸續(xù)完成了面向可伸縮網(wǎng)絡(luò)傳輸應(yīng)用的H.264SVC標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展，以及面向多視應(yīng)用的H.264MVC標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展，預(yù)計(jì)在明后年將推出H.265(即H.264HVC)的編碼標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)主要依賴小波的聚能性能和分解級(jí)數(shù)進(jìn)行視頻壓縮，在壓縮效率、魯棒性和錯(cuò)誤恢復(fù)能力、實(shí)時(shí)時(shí)延和復(fù)雜度等方面將會(huì)有較大改進(jìn)。在國(guó)內(nèi)，AVS工作組自2002年成立至今，已經(jīng)成功完成第一代AVS視音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)制定工作，而面向高清、超高清、三維視頻的AVS2標(biāo)準(zhǔn)制定工作已經(jīng)展開(kāi)。
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