視頻監(jiān)控處理技術(shù)綜述

視頻監(jiān)控處理技術(shù)綜述

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人們生活水平的提高，視頻監(jiān)控深深入人們的日常生活，提高視頻監(jiān)控技術(shù)和視頻處理技術(shù)也緊迫地提上議事日程。1視頻的基本介紹1.1靜態(tài)圖像的停留時(shí)間造成理論上說(shuō),任何動(dòng)態(tài)的圖像都是由多幅靜態(tài)圖像按照一定的速度播放起來(lái)形成的,人眼的視覺停留,當(dāng)速度達(dá)到一定的數(shù)字時(shí),人眼就感覺不到各靜態(tài)圖像之間的停頓,認(rèn)為這些圖像連續(xù)不斷地動(dòng)了起來(lái)。根據(jù)動(dòng)態(tài)序列圖像的每一幀的產(chǎn)生方式的不同,就產(chǎn)生了動(dòng)畫與視頻的區(qū)別。1.2視頻錄像視頻觀看的模擬視頻信息根據(jù)存儲(chǔ)和處理方式的不同可以分為模擬視頻和數(shù)字視頻。模擬視頻是基于模擬信號(hào)的,一般是指每一幀的圖像為實(shí)時(shí)獲取的自然景物的真實(shí)的圖像信號(hào)。傳統(tǒng)電視電影的視頻播放都是基于模擬視頻的范疇。模擬視頻的優(yōu)點(diǎn)是成本低、還原性好、真實(shí)性高;缺點(diǎn)是隨著時(shí)間的推移,保存下來(lái)的模擬信號(hào)的質(zhì)量降低,因而模擬視頻不易長(zhǎng)時(shí)間保存。數(shù)值視頻是基于數(shù)字信息的。數(shù)字視頻是對(duì)傳統(tǒng)的模擬視頻進(jìn)行采樣、壓縮等操作后把視頻以數(shù)字信號(hào)存入計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的視頻。數(shù)字視頻的優(yōu)點(diǎn)是能夠長(zhǎng)時(shí)間存放且不會(huì)影響數(shù)字視頻本身的質(zhì)量;可以方便地進(jìn)行各種線性及非線性的處理編輯,缺點(diǎn)是經(jīng)過(guò)采樣壓縮的視頻有可能是以降低原模擬視頻的質(zhì)量為代價(jià)的。1.3信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)視頻錄制或采集完成以后,很大程度上需要進(jìn)行二次編輯或創(chuàng)作。視頻信息的獲取方式有兩種,一種是通過(guò)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn),而把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)需要以一定的采樣頻率對(duì)連續(xù)的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣。實(shí)際操作中需要用錄像機(jī)、攝像機(jī)進(jìn)行模擬信號(hào)的采集,然后再利用計(jì)算機(jī)對(duì)視頻進(jìn)行操作,從而實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字化,通常此種方法會(huì)造成信號(hào)的一定失真。另一種數(shù)字視頻信息的獲取是直接利用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)獲取無(wú)失真的數(shù)字視頻信號(hào)。2運(yùn)動(dòng)圖像編碼1988年成立了運(yùn)動(dòng)圖像專家組(MovingPictureExpertsGroup),專門從事運(yùn)動(dòng)圖像編碼。如今MPEG已作為視頻編碼的標(biāo)準(zhǔn)。2.1視頻編碼層編碼流的編碼和解碼MPEG-1是數(shù)字聲像壓縮標(biāo)準(zhǔn),共由視頻、音頻和系統(tǒng)三部分組成。系統(tǒng)部分用來(lái)說(shuō)明編碼后的系統(tǒng)編碼層和提供數(shù)據(jù)流的組合方式以及規(guī)定編碼流的語(yǔ)法語(yǔ)義方式。視頻部分是用來(lái)規(guī)定視頻數(shù)據(jù)的編碼和解碼的。MPEG-1主要用于傳輸能力為1.4Mbit/s的CD-ROM等不同帶寬的設(shè)備。MPEG-1采用的是基于塊的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)編碼,目的是提高壓縮率、提高音視頻的質(zhì)量。2.2數(shù)字視頻廣播的算法及編碼1994年MPEG-2誕生。它是在MPEG-1的基礎(chǔ)上擴(kuò)展和改進(jìn)來(lái)的,是一種主要針對(duì)數(shù)字視頻廣播、高清晰度電視等及4-9Mbit/s的運(yùn)動(dòng)圖像及伴音的標(biāo)準(zhǔn),采用的是基于圖像的算法進(jìn)行編碼。MPEG-2是在MPEG-1的基礎(chǔ)上支持高分辨率視頻、多聲道的環(huán)繞聲、多種數(shù)據(jù)傳輸速率。2.3mpeg-4算法2000年MPEG-4正式成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。是一種通用的低碼率的音視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。相比之前的標(biāo)準(zhǔn),MPEG-4更靈活、壓縮比更高。主要應(yīng)用于數(shù)字電視、實(shí)時(shí)監(jiān)控領(lǐng)域及電視會(huì)議等。MPEG-4的最大突破點(diǎn)在于能夠使用基于內(nèi)容的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)視頻編碼,引入了對(duì)象實(shí)體的概念,擴(kuò)充了編碼的數(shù)據(jù)類型。因此,MPEG-4已經(jīng)不是簡(jiǎn)單的編碼標(biāo)準(zhǔn)了,而是一種結(jié)構(gòu)框架,在此框架之下用戶可以根據(jù)需求自行加入一些新的算法實(shí)現(xiàn)新的功能。2.4多媒體內(nèi)容描述MPEG-7嚴(yán)格來(lái)說(shuō)并不是一個(gè)音視頻的數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn),而是一種用來(lái)解決多媒體的數(shù)據(jù)檢索問(wèn)題的多媒體內(nèi)容描述接口。MPEG-7是建立在MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4的基礎(chǔ)上的。但是MPEG-7支持用戶對(duì)靜止的畫面、圖形、聲音、視頻等進(jìn)行高效率的檢索,且對(duì)它們進(jìn)行了更詳細(xì)的規(guī)則描述,并不能替代MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4。2.5集成的術(shù)與集成MPEG-21是一種多媒體的框架,是對(duì)一些關(guān)鍵技術(shù)的集成。其目的是制定新的標(biāo)準(zhǔn)并集成在一起,從而增強(qiáng)多媒體資源的透明度,提高多媒體資源的管理,為未來(lái)的多媒體的建立和應(yīng)用提供一個(gè)可靠安全的平臺(tái)。3視頻格式視頻文件與其它文件一樣有著不同的格式標(biāo)準(zhǔn)。3.1視頻文件的dAVI(AudioVideoInterleaved)是一種以幀為基本存儲(chǔ)單位的多媒體視頻文件格式。音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)是交叉存儲(chǔ)在每一幀中的,播放時(shí),音頻數(shù)據(jù)與視頻數(shù)據(jù)也是交叉使用內(nèi)存以保持兩種數(shù)據(jù)的同步。3.2運(yùn)動(dòng)視頻的錄像壓縮使用QuickTime編輯或處理過(guò)的視頻文件的格式為MOV。采用MPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮后的運(yùn)動(dòng)視頻圖像文件是以MPEG格式保存的。VCD、CD的文件的擴(kuò)展名一般為DAT格式。DivX又叫做DVDrip,其擴(kuò)展名為.M4V;是一種把MPEG-4與MP3技術(shù)相結(jié)合的技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)畫質(zhì)清晰且文件較小。3.3有網(wǎng)密度的選擇常用的流式視頻結(jié)構(gòu)有兩種:ASF格式和WMV格式。ASF格式的擴(kuò)展名為.asf,若不準(zhǔn)備在網(wǎng)絡(luò)上傳播則可以選擇質(zhì)量?jī)?yōu)于VCD的壓縮方式,若準(zhǔn)備在網(wǎng)絡(luò)上傳播,畫質(zhì)比RM的好;WMV格式的文件擴(kuò)展名為.wmv,所占空間較小,適合在網(wǎng)絡(luò)上傳播。4常見的圖像處理技術(shù)不同的視頻處理技術(shù)處理出來(lái)的視頻效果可能是不一樣的,常見的視頻處理技術(shù)有智能分析、分辨率重建、寬度動(dòng)態(tài)、透霧技術(shù)。4.1提取情景對(duì)象視頻監(jiān)控及視頻源數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)篩選和檢索主要是由智能分析技術(shù)支撐,可以通過(guò)對(duì)視頻源數(shù)據(jù)中的物體進(jìn)行移動(dòng)判斷并檢測(cè),然后進(jìn)行規(guī)則判斷,從而提取情景;也可以對(duì)視頻源數(shù)據(jù)中的物體對(duì)象建模來(lái)提取情景對(duì)象。這種技術(shù)在人臉識(shí)別或交通檢測(cè)中較為常用。4.2分辨率的采集設(shè)備的價(jià)格使用高分辨率的采集設(shè)備是提高圖像分辨率最好的方法,但是高分辨率的采集設(shè)備的價(jià)格高也是很現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。為了得到較高分辨率的視頻圖像,通常采用取樣同一場(chǎng)景的多個(gè)幀的靜態(tài)圖像來(lái)是替代分辨率較低幀上的圖像,從而使得重建后的圖像的分辨率提高。4.3視頻寬度的變化在寬度動(dòng)態(tài)視頻圖像處理技術(shù)中視頻寬度動(dòng)態(tài)取值范圍的寬窄影響最終視頻處理的效果,而寬度的范圍取值本身又受源數(shù)據(jù)的曝光度、圖案的深度、外界噪聲等的影響,視頻寬度動(dòng)態(tài)范圍的寬窄與圖像處理時(shí)的亮度的變化是成正比的。4.4配方2:算法透霧,光電透霧視頻透霧技術(shù)可以分為光學(xué)透霧、算法透霧、廣電透霧和“假”透霧幾種。光學(xué)透霧是使用紅外線來(lái)穿透霧畫面,精準(zhǔn)鎖定目標(biāo)聚焦。算法透霧是使用視頻圖像算法將因霧導(dǎo)致的不清晰的圖像盡量還原,使得畫質(zhì)得到改善。光電透霧則是通過(guò)機(jī)芯對(duì)視頻圖像分析并進(jìn)行寬度或透霧處理?！凹佟蓖胳F則需要借助人工干涉調(diào)整視頻圖像的各個(gè)參數(shù)從而實(shí)現(xiàn)視頻圖像處理。5