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監(jiān)控系統(tǒng)中幾種主要的視頻壓縮算法
編輯 :重慶監(jiān)控安裝    時(shí)間: 2017-11-24 14:34:33

隨著人們的安防意識(shí)的不斷加強(qiáng),監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了前所未有的新高度。公交攝像頭、電信全球眼、公共場(chǎng)所電子眼等與監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)話題在社會(huì)掀起了一陣又一陣關(guān)于人身安全與個(gè)人隱私取舍的熱烈討論。可見(jiàn)監(jiān)控系統(tǒng)至于當(dāng)今社會(huì)的重要性不言而喻。

  重慶監(jiān)控系統(tǒng)大致可分為信號(hào)采集、傳輸、記錄三部分。應(yīng)用不同的視頻壓縮格式會(huì)影響到圖像清晰度、畫面延時(shí)、穩(wěn)定性,主要的視頻壓縮算法包括:M-JPEG、Mpeg、H.264、Wavelet(小波壓縮)、JPEG2000、AVS。


  MPEG
  MPEG是MovingPicturesExpertsGroup,動(dòng)態(tài)圖象專家組的英文縮寫,小組始建于1988年,專門負(fù)責(zé)為CD建立視頻和音頻標(biāo)準(zhǔn),其成員均為視頻、音頻及系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)專家。MPEG共包括MPEG-1,MPEG-2,MPEG-4,MPEG-7四種算法。
  MPEG-1制定于1992年,為工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì),可適用于不同帶寬的設(shè)備,如CD-ROM、Video-CD、CD-i;
  MPEG-2制定于1994年,設(shè)計(jì)目標(biāo)是高級(jí)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的圖象質(zhì)量以及更高的傳輸率,除了做為DVD的指定標(biāo)準(zhǔn)外,還可用于為廣播,有線電視網(wǎng),電纜網(wǎng)絡(luò)以及衛(wèi)星直播(DirectBroadcastSatellite)提供廣播級(jí)的數(shù)字視頻;
  MPEG3是ISO/IEC最初為HDTV開發(fā)的編碼和壓縮標(biāo)準(zhǔn),要求傳輸速率在20Mbits/sev-40Mbits/sec間,但這將使畫面有輕度扭曲,而且由于MPEG2的高速發(fā)展,此算法已被淘汰;
  MPEG-4傳輸速率要求較低,與MPEG-1和MPEG-2相比,更適于交互AV服務(wù)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控。此算法也是目前在監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛、成熟的;目前市場(chǎng)上的MPEG-4壓縮算法有MPEG-4ASP(AdvancedSimpleProfile),MPEG-4SP(SimpleProfile),及MPEG-4ShortHeader,其中由于MPEG-4ASP提供完整的I,B,Pframes,因此可提供較好的壓縮比率,而MPEG-4SP及MPEG-4ShortHeader只能提供I,Pframes,因此在相同的影像畫質(zhì)下,MPEG-4ASP所需的頻寬遠(yuǎn)比MPEG-4SP或ShortHeader來(lái)得小。在目前的實(shí)際應(yīng)用中,MPEG-4ASP及SP通常用在ASIC架構(gòu)的芯片上,而ShortHeader多用在DSP架構(gòu)上。
  H.264
  H.264從技術(shù)上來(lái)說(shuō)也是屬于MPEG-4范疇的,是ITU-T的視頻編碼專家組(VCEG)和ISO/IEC的活動(dòng)圖像編碼專家組(MPEG)的聯(lián)合視頻組(JVT:jointvideoteam)開發(fā)的一個(gè)新的數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),它既是ITU-T的H.264,又是ISO/IEC的MPEG-4的第10部分。與MPEG-4一樣,H.264是目前在監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛的算法。在同等的圖像質(zhì)量條件下,H.264具有更高的數(shù)據(jù)壓縮比當(dāng)前MPEG-2高2-3倍,比MPEG-4高1.5-2倍。H.264具有一定的先進(jìn)性是公認(rèn)的,但是它并不是首選的壓縮標(biāo)準(zhǔn),特別是作為監(jiān)控產(chǎn)品,因?yàn)樗€帶有一些技術(shù)上的缺陷,如系統(tǒng)資源占用高、音視頻不同步以及錄象占用空間大。
  M-JPEG
  M-JPEG(Motion-JoinPhotographicExpertsGroup)技術(shù)即運(yùn)動(dòng)靜止圖像(或逐幀)壓縮技術(shù),廣泛應(yīng)用于非線性編輯領(lǐng)域可精確到幀編輯和多層圖像處理,把運(yùn)動(dòng)的視頻序列作為連續(xù)的靜止圖像來(lái)處理,這種壓縮方式單獨(dú)完整地壓縮每一幀,在編輯過(guò)程中可隨機(jī)存儲(chǔ)每一幀,可進(jìn)行精確到幀的編輯,不過(guò)M-JPEG壓縮效率比較低,存儲(chǔ)占用的空間大到每幀8~15K字節(jié),最好也只能做到每幀3K字節(jié),但如果因此而采用高壓縮比則視頻質(zhì)量會(huì)嚴(yán)重降低。此外,M-JPEG這種壓縮方式并不是一個(gè)完全統(tǒng)一的壓縮標(biāo)準(zhǔn),不同廠家的編解碼器和存儲(chǔ)方式并沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定格式。


  Wavelet(小波壓縮)
  小波變換(WAVELET)是MPEG4標(biāo)準(zhǔn)的一部分。該算法在圖象處理方式上的特殊性,決定了它在影像回放和遠(yuǎn)程傳輸方面上的優(yōu)越性。在回放時(shí)畫面的清晰度遠(yuǎn)MPEG4等壓縮算法高得多。WAVELET算法使用逐漸編碼方法,它先將整個(gè)圖像以較低的分辯率編碼,然后逐漸增加細(xì)節(jié),這和MPEG2等,則是將圖像分成一定大小的圖塊,進(jìn)行編碼,如果需要不同的分辯率,則需要再次分割圖像,并逐個(gè)編碼。用WVELET算法處理的圖像,輪廓清晰,既便在圖像分辯率較低時(shí),在辨認(rèn)局部表情和面板數(shù)字這些細(xì)節(jié)時(shí),也比其它壓縮算法效果好得多。WAVELET的力像質(zhì)量好,圖像質(zhì)量和傳輸位率之間為線性關(guān)系。JPEG2000算法也是以WAVELET為技術(shù)核心開發(fā)的。
  JPEG2000
  JPEG2000,正式名稱為"ISO15444",同樣是由JPEG組織負(fù)責(zé)制定,與傳統(tǒng)JPEG最大的不同是在于它放棄了JPEG所采用的以離散馀弦轉(zhuǎn)換(DiscreteCosineTransform)為主的區(qū)塊編碼方式,而改采以小波轉(zhuǎn)換(Wavelettransform)為主的多解析編碼方式。小波轉(zhuǎn)換的主要目的是要將影像的頻率成分抽取出來(lái)??梢詫?shí)現(xiàn)比JPEG更高的壓縮比和同時(shí)支持有損壓縮和無(wú)損壓縮。不過(guò)目前在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用還是比較少。
  AVS
  AVS(AudioVideocodingStandard)是我國(guó)第一個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。AVS標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃中的正式名稱為《信息技術(shù)先進(jìn)音視頻編碼》,它是我國(guó)第一個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的數(shù)字音視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)綜合的評(píng)測(cè)對(duì)比,AVS與H.264的編碼效率處于同一水平,不過(guò)由于具有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán),在相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)上具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。

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