導(dǎo)語：試議監(jiān)控視頻壓縮方式一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、遠(yuǎn)程監(jiān)控視頻壓縮編碼方案

本文提出的編碼方案主要從視頻圖像預(yù)處理，視頻對象提取和幀間運(yùn)動補(bǔ)償三個方面提高圖像的壓縮率，實(shí)現(xiàn)視頻的實(shí)時傳輸。

1.視頻圖像預(yù)處理由于現(xiàn)場攝像機(jī)拍攝得到的視頻幀序列圖像為彩色圖像RGB三通道,但彩色圖像對于我們實(shí)時掌握路面大體情況和裝備狀態(tài)沒有必要，為了提高視頻壓縮率，將其轉(zhuǎn)化為單通道灰度圖像,公式如下[4]：I=λRR+λGG+λBBI為轉(zhuǎn)換后的灰度值，灰度值范圍從0到255，它由R、G、B三種顏色以不同比例擬和而成，本文中RGB的三個系數(shù)采用一組圖像處理中比較常用的值：0.2989，0.5870，0.1140。然后對得到的視頻圖像進(jìn)行一級離散小波變換(DWT)，由此得到LL1、LH1、HL1和HH14個子帶。根據(jù)監(jiān)控圖像具有對比度低和紋理細(xì)節(jié)少的特點(diǎn),舍棄所有高頻子帶,只保留低頻子帶LL1，而以后所有進(jìn)行的幀內(nèi)視頻對象的提取和幀間的運(yùn)動補(bǔ)償編碼都是在預(yù)處理后的子帶LL1上進(jìn)行的，這樣不但消除了視頻監(jiān)控圖像中大量的視覺冗余，而且有效的提高了視頻圖像的壓縮率。

2.視頻對象的提取在視頻圖像處理中，有三種比較常用的運(yùn)動物體檢測方法：①背景差值法；②圖像幀間差分法；③基于光流的方法以及基于塊匹配的方法[2]。由于本文監(jiān)控視頻都是采用固定的攝像機(jī)拍攝，所得的視頻背景是相同的，因此采用背景差值法提取視頻對象。其公式如下：Δf(x,y)=fk(x,y)-b(x,y)其中fk(x,y)為視頻圖像的當(dāng)前幀，b(x,y)為視頻的背景，不隨幀數(shù)的改變而改變。由于本文研究的對象是設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，因此可以提前采集背景，但由于光照、攝像機(jī)抖動、天氣等原因可能造成視頻運(yùn)動背景的變化，因此設(shè)定一個閥值T，當(dāng)Δf(x,y)變化值小于T時，認(rèn)定背景圖像沒有發(fā)生變化，當(dāng)大于T時，更新背景幀。編碼的具體步驟如下：Step1：提前采集背景，設(shè)定原始背景幀b(x,y)，采用CDF9/7小波進(jìn)行離散小波變換，采用較低的編碼比特率對背景圖像進(jìn)行SPIHT編碼后傳至解碼端保存；Step2：將預(yù)處理后的視頻幀LL1子帶與背景幀LL1子帶做差得到視頻前景，也就是視頻的運(yùn)動對象，采用CDF17/11小波進(jìn)行離散小波變換，采用較高的編碼比特率對得到的運(yùn)動對象區(qū)域進(jìn)行高質(zhì)量的壓縮編碼并傳輸；Step3：在解碼端根據(jù)設(shè)定的背景幀對視頻進(jìn)行還原，并判斷Δf(x,y)與閥值T的關(guān)系，判斷是否需要更新背景幀。

3.幀間的運(yùn)動補(bǔ)償根據(jù)上節(jié)確定的運(yùn)動區(qū)域內(nèi)，采用塊匹配的算法得到運(yùn)動矢量。將得到當(dāng)前幀的運(yùn)動對象的區(qū)域劃分2×2的宏塊，用全搜索算法在參考幀的運(yùn)動對象區(qū)域中搜索匹配塊，得到運(yùn)動矢量。利用這些運(yùn)動矢量，對原始圖像進(jìn)行運(yùn)動補(bǔ)償，補(bǔ)償后的圖像即為預(yù)測誤差。對運(yùn)動矢量和預(yù)測誤差進(jìn)行量化、編碼后進(jìn)行傳輸，在解碼端進(jìn)行反變換得到原始圖像。對于固定背景的遠(yuǎn)程視頻圖像，本文采用24幀/s采集速度速度，其視頻序列的組成為IBBPBBPBBPBBPBBPBBPBBP。其中I幀采用前述的幀內(nèi)編碼的方式，也就是基于固定背景視頻對象提取的編碼方法，P幀采用幀間預(yù)測編碼方式獲得，而B幀是解碼時由解碼程序根據(jù)各個視頻對象運(yùn)動估計矢量插值得到的雙向幀，不占編碼傳輸?shù)谋忍財?shù)，這樣不但可以提高解碼視頻圖像的視覺質(zhì)量，而且提高了幀速率。

二、實(shí)驗及結(jié)果分析

取一段監(jiān)控視頻，利用本文的方法進(jìn)行視頻壓縮重建。取其中的幾幀圖像視覺效果以及PSNR。經(jīng)檢測，解碼后的圖像的PSNR均在29以上，符合人眼視覺的最低要求，且由圖1內(nèi)容可以看出，根據(jù)本文提出的壓縮編碼方法對遠(yuǎn)程視頻圖像進(jìn)行處理后重建的圖像從人的視覺效果和PSNR值都滿足要求，具有可行性。其壓縮比能夠達(dá)到300:1，經(jīng)過16Kb/s的短波信道的傳輸試驗，沒有明顯的延遲現(xiàn)象，能夠清晰辨別視頻中對象的運(yùn)動狀態(tài)，滿足實(shí)時傳輸?shù)囊蟆?/p>

三、結(jié)論

提出了一種基于固定背景下的遠(yuǎn)程視頻圖像的壓縮編碼方法，預(yù)處理過程去掉了視頻中的視覺冗余，并減少了視頻后續(xù)編碼的計算量和編碼比特率。通過固定背景的差分法提取運(yùn)動對象，背景與運(yùn)動對象的分別編碼傳輸減少了幀間冗余，并且加強(qiáng)了感興趣區(qū)域的圖像質(zhì)量，通過幀間的運(yùn)動補(bǔ)償編碼消除了幀間的時間冗余，提高了視頻圖像編碼的效率。實(shí)驗證明，在重建圖像質(zhì)量滿足需要的前提下，視頻圖像的壓縮率達(dá)到300:1，基本滿足短波信道的16Kb/s的帶寬實(shí)時傳輸需求。

作者：王曉日慕曉冬柯冰許夙輝單位：第二炮兵工程大學(xué)理學(xué)院