面向視覺監(jiān)控的視頻壓縮研究.pdf

1、視覺監(jiān)控通過分析來自一個或多個攝像機的信息，可以監(jiān)視和控制大而復(fù)雜的空間上分布的區(qū)域。人們目前的研究主要集中在如何實現(xiàn)或代替人的視覺功能或?qū)崿F(xiàn)盡可能的自動監(jiān)控系統(tǒng)，針對監(jiān)控視頻的壓縮研究相對較少。但事實上，人們?nèi)匀恍枰獙?shù)據(jù)量巨大的監(jiān)控視頻實現(xiàn)高效壓縮，而且對于監(jiān)控視頻編碼提出了新的特殊要求，此外監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的視頻壓縮不是一個孤立的問題，而是一個需要進(jìn)行預(yù)處理的系統(tǒng)問題。所以，針對監(jiān)控視頻的壓縮研究很有意義。本文研究內(nèi)容包括三條線索：第一

2、、為了給監(jiān)控員提供遠(yuǎn)程報警信號，同時啟動本地視頻壓縮程序而進(jìn)行的運動檢測研究；第二、為了得到監(jiān)控對象而進(jìn)行的運動分割、以及其后對監(jiān)控視頻進(jìn)行基于對象的視頻編碼研究；第三、針對一類特殊監(jiān)控場合而進(jìn)行的ROI 視頻編碼研究。本文的研究內(nèi)容梗概如下。
　　 一、旨在提供報警信號和啟動壓縮程序的運動檢測研究因為相鄰兩幀存在運動會引起相同位置上DCT系數(shù)大小和符號的改變，所以通過比較DCT系數(shù)的符號就可以確定是否有運動對象出現(xiàn)。而M-JP

3、EG的碼流特點表明在壓縮碼流中可以獲得每幀的DCT系數(shù)的符號。為了消除隨機噪聲帶來的影響，將其引起DCT系數(shù)塊符號變化數(shù)目模型化為高斯分布，以此確定運動塊閾值。場景照度突然變化帶來的大量虛假運動塊數(shù)用中值濾波加以消除。最后以校準(zhǔn)幀最大的運動塊數(shù)作為確定當(dāng)前幀是否存在運動的閾值。實驗結(jié)果表明，在不同的量化矩陣、不同的運動塊閾值下，均能實現(xiàn)正確的檢測。
　　 二、以運動物體作為監(jiān)控對象的分割研究將噪聲分布近似為Gauss 分布或La

4、place 分布，再設(shè)定誤判概率進(jìn)而確定一個閾值就可以利用假設(shè)檢驗的思想，構(gòu)成統(tǒng)計量對不同對象判斷其運動與否。以當(dāng)前位置灰度差值d、模板內(nèi)、以及分塊內(nèi)所有d的不同組合作為檢驗統(tǒng)計量，對當(dāng)前位置像素、模板中心像素、分塊進(jìn)行判決。針對不同統(tǒng)計量和判決對象的實驗結(jié)果表明，基于這兩種分布的檢驗方法都能不同程度地對測試視頻分割出較好的結(jié)果，但基于Laplace的檢驗方法的綜合性能較優(yōu)。實驗結(jié)果還表明本文提出的“像素判決－中值濾波－宏塊掩?！辈呗跃?/p>

5、有較好的健壯性。
　　 三、基于增強區(qū)域的監(jiān)控視頻壓縮研究在本文提出的面向監(jiān)控應(yīng)用的基于對象的視頻編碼框架中，不含監(jiān)控信息的背景只編碼一次發(fā)送到接收端（融合在線更新機制）。對于監(jiān)控對象區(qū)域，首先對其進(jìn)行增強以達(dá)到所需的視覺效果。監(jiān)控對象的形狀信息表示為宏塊坐標(biāo)；監(jiān)控對象之間的時間冗余通過運動估計來消除，但搜索范圍限制在前一幀監(jiān)控對象區(qū)域之內(nèi)；
　　 由于增強處理使得監(jiān)控區(qū)域的灰度級減少了，所以對運動估計的殘差進(jìn)行無損熵編

6、碼。實驗結(jié)果表明，本文方案得到的重建視頻幀能提供對比度增強的監(jiān)控對象區(qū)域，同時又能達(dá)到可觀的壓縮效率。
　　 為了適應(yīng)本文的基于對象的監(jiān)控視頻編碼，本文還提出了一種綜合多種優(yōu)點的自適應(yīng)快速運動估計算法。包括搜索起點的預(yù)測、不同的搜索模式、中途停止技術(shù)、以及優(yōu)先搜索機制。實驗結(jié)果顯示，本文的運動估計算法既能提供與其他算法可比的性能，又有很低的計算復(fù)雜度。
　　 四、基于感興趣區(qū)域(ROI: Region Of Intere

7、st)編碼思想的監(jiān)控視頻壓縮研究針對攝像機固定監(jiān)控區(qū)域固定的一類監(jiān)控視頻，本文以監(jiān)控對象區(qū)域為ROI。
　　 首先將視頻分為固定大小的幀組(GOF: Group Of Frames)，然后對GOF 進(jìn)行3D 小波變換。每一幀內(nèi)ROI 設(shè)為矩形而且位置相同，由左上角和右下角坐標(biāo)描述，在這兩個角之間所有的樣值都屬于ROI 掩模。3D ROI內(nèi)的小波系數(shù)先被上移，然后使用3D SPIHT算法進(jìn)行編碼，使ROI 得到比特資源的優(yōu)先分配。