数字图像处理第8章数字视频处理课件.ppt

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1、第8章数字视频处理8.1视频技术及其应用8.2快速运动估计技术8.3视频压缩技术8.4视频压缩标准18.1视频技术及其应用与静止图像相反，视频(Video)为活动图像(或运动图像)。我们所看到的电影和电视都属于视频的范畴，它实际上是由许多单一的画面所组成，每一幅画面称为一帧。由于人眼的视觉惰性，每秒24帧的电影画面就形成了连续活动影象感觉的电影。因此，帧是构成视频信息的最小和最基本的单元。28.1.1视频信号的数字化大家日常使用的电视和录像等都属于模拟视频，它是基于模拟技术以及图像的广播与显示所确定的国

2、际标准。模拟视频图像具有成本低和还原度好等优点。因此在电视上看到的风景录象，往往具有身临其境的感觉。但它的最大缺点是经过长时间的存放之后，视频质量将大为降低，而且经过多次复制之后，图像的失真就会很明显。而数字视频可以弥补这些缺陷。它不仅可以无失真地进行无限次复制，而且还可以对视频进行创造性的编辑，如特技效果等。而数字视频是基于数字技术以及其它更为拓展的图像显示标准。数字视频有两层涵义，一是模拟视频信号输入计算机进行数字化视频编辑，最后制成数字视频产品；二是指视频图像由数字摄象机拍摄下来，从信号源开始，就

3、是无失真的数字砚频，视频图像输入计算机时不再者虑视频质量的衰臧问题。现在的数字视频技术主要还是第一层涵义，即模拟视频的数字化处理、存储和输出技术。3视频的数字化是指在一段时间内以一定的速度对模拟频信号进行捕捉并加以采样后形成数字化数据的处理过程。通常的视频信号都是模拟的，在进入计算机前必须进行数字化处理，即A／D转换和彩色空间变换等。视频信号数字化是对视频信号进行采样捕获，其采样深度可以是8、16或24位等。采样深度是经采样后每帧所包含的颜色位，然后将来样后所得数据保存起来，以便对它进行编辑、处理和播放

4、。视频信号的采集就是将模拟视频信号经硬件数字化后，再将数字化数据加以存储。使用时，将数字化数据从存储介质中读出，并还原成图象信号加以输出。视频信号的采集可分为单幅画面采集和多幅动态连续采集。在单幅画面采集时，可以将输入的视频信息定格，并将定格后的单幅画面以多种图象文件格式加以存储，对于多幅动态连续采集，可对视频信号进行实时，动态地捕获和压缩，并以文件形式存储。对视频信号进行数字化采样后，则可以对数字视频进行编辑或加工。比如复制、删除、特技变换和改变视频格式等。48.1.2视频信号的处理视频信号处理是指根

5、据人的要求对视频图像进行某种处理，主要包括：(1)在保证一定图像质量的前提下尽可能压缩视频图像的数据量(即视频压缩)。(2)消除视频信号产生、获取和传输过程中引入的失真和干扰，使视频信号尽可能逼真地重现景物。例如使用图像增强技术和图像恢复技术。(3)根据某些准则，尽可能除去视频图像中的无用信息而突出其主要信息。(4)从视频图像中提取某些特征，以便对其进行描述、分类和识别。58.1.3视频信号的压缩编码压缩目标是在尽可能保证视觉效果的前提下减少视频数据率。由于视频是连续的静态图像，因此其压缩编码算法与静态

6、图像的压缩编码算法有某些共同之处，但视频还有其自身的特性，因此压缩时还应考虑其运动特性才能达到高压缩的目标。在视频压缩中常需用以下的一些基本概念：（1）有损和无损压缩：在视频压缩中有损和无损的概念与静态图像中基本类似。（2）帧内和帧间压缩：帧内(Intraframe)压缩也称为空间压缩(SpatialCompression)。当压缩一帧图像时，仅考虑本帧的数据而不考虑相邻帧之间的冗余信息，这实际上与静态图像压缩类似。帧内一般采用有损压缩算法，由于帧内压缩时各个帧之间没有相互关系，所以压缩后的视频数据仍可

7、以以帧为单位进行编辑。帧内压缩一般达不到很高的压缩。6采用帧间(Interframe)压缩是基于许多视频或动画的连续前后两帧具有很大的相关性，或者说前后两帧信息变化很小的特点。也即连续的视频其相邻帧之间具有冗余信息，根据这一特性，压缩相邻帧之间的冗余量就可以进一步提高压缩量，减小压缩比。帧间压缩也称为时间压缩(Temporalcompression)，它通过比较时间轴上不同帧之间的数据进行压缩。帧间压缩一般是无损的。如：帧差值(Framedifferencing)算法通过比较本帧与相邻帧之间的差异，仅记

8、录本帧与其相邻帧的差值，这样可以大大减少数据量。7(3)对称和不对称编码：对称(symmetric)意味着压缩和解压缩占用相同的计算处理能力和时间，对称算法适合于实时压缩和传送视频，如视频会议应用就以采用对称的压缩编码算法为好。而在电子出版和其它多媒体应用中，一般是把视频预先压缩处理好，尔后再播放，因此可以采用不对称(asymmetric)编码。不对称或非对称意味着压缩时需要花费大量的处理能力和时间，而解压缩时则能较好地实时回放，也即以不同