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数据压缩算法在视频监控系统中的应用研究

作　者: 高圣翔
导　师: 温向明
学　校: 北京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 视频监控 视频压缩算法 H.264 帧内预测 快速选择
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 124次
引　用: 1次
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内容摘要


随着技术的不断发展,日益成熟的视频监控系统广泛应用于各个行业用户并逐步向个人用户扩展。视频压缩算法作为视频监控系统中核心技术之一,直接影响视频监控系统的性能和整体表现。因此,研究视频压缩算法以提高其实时性和压缩比并降低其码流速率对于提升视频监控系统的表现和其它方面应用有较大作用。在本文,通过对主流视频压缩算法H.264中帧内预测模式选择算法的研究来达到提高帧内预测选择算法的速度,降低帧内预测时间的目的。本文在研究视频压缩算法的基础上重点研究H.264视频压缩标准,针对H.264中视频编码的实时性性能瓶颈,通过对H.264的帧内预测模式选择算法和代价函数模型的分析,结合对帧内预测模式选择算法研究现状的总结,在标准的全搜索算法的基础上提出了一种改进的帧内预测模式快速选择算法,主要原理是利用Intra16*16的最佳预测模式对于Intra4*4预测模式基于纹理的指导作用和帧内预测模式之间的强相关性,同时可以排除不可能的模式,提高预测速度并节约编码时间。该算法的主要作用是减少帧内预测编码时间,并提高帧内预测编码速度同时也可保证图像编码质量。通过JM11模型对一组QCIF基本视频序列进行仿真实验和分析,结果表明,提出的改进算法的平均帧内预测时间能明显减少,平均减少幅度为22%,同时视频序列的信噪比下降较小,对视频画质基本没有影响。本文通过对H.264帧内预测选择算法的研究提出了一种帧内预测快速选择算法,仿真结果表明提出的改进算法能够有效地减少帧内预测模式选择的次数,提高帧内预测编码的速度。由于对多种基本视频序列测试结果反应良好,因此可以认为该算法具有较广泛的应用范围。本文最后对H.264视频压缩算法中帧内预测选择算法的研究进行了展望,并提出了进一步优化帧内预测选择次数的思路。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-13
  1.1 课题背景和意义  9-10
  1.2 论文的主要内容  10-11
  1.3 论文的主要工作和组织结构  11-12
  1.4 本章小结  12-13
第二章 视频监控系统核心技术和方案设计  13-23
  2.1 视频监控系统发展概述  13-14
  2.2 视频监控系统的特点  14
  2.3 视频监控系统的主要技术  14-18
    2.3.1 视频压缩算法  14-15
    2.3.2 图像预处理和后处理技术  15-16
    2.3.3 网络技术  16-17
    2.3.4 智能化技术  17-18
  2.4 视频监控系统的方案设计  18-22
    2.4.1 系统的总体结构  18-19
    2.4.2 系统的硬件结构  19-20
    2.4.3 系统的软件结构  20-21
    2.4.4 系统的关键技术  21-22
  2.5 本章小结  22-23
第三章 视频压缩算法关键技术研究  23-49
  3.1 视频压缩原理  23-26
    3.1.1 图像压缩的方法  23-24
    3.1.2 图像压缩编码分类  24-25
    3.1.3 图像压缩的评价指标  25-26
  3.2 视频压缩算法主要标准  26-44
    3.2.1 MPEG-1  26-28
    3.2.2 MPEG-2  28-32
    3.2.3 MPEG-4  32-38
    3.2.4 H.261标准  38-39
    3.2.5 H.263标准  39-41
    3.2.6 AVS标准  41-44
  3.3 H.264 标准  44-48
    3.3.1 H.264核心技术  45-47
    3.3.2 H.264的特征和优点  47-48
    3.3.3 H.264应用范围  48
  3.4 本章小结  48-49
第四章 一种帧内预测模式选择的优化算法  49-63
  4.1 H.264基本结构  49-50
  4.2 算法原理  50-57
    4.2.1 H.264 标准的帧内预测模式  50-54
    4.2.2 SATD代价模型  54-56
    4.2.3 全搜索算法介绍  56-57
  4.3 帧内预测模式改进算法  57-62
    4.3.1 算法研究现状  57-58
    4.3.2 改进算法过程  58-59
    4.3.3 具体算法步骤  59-62
  4.4 本章小结  62-63
第五章 算法仿真与结果分析  63-77
  5.1 仿真环境介绍  63
  5.2 算法实施步骤  63-68
  5.3 仿真结果和分析  68-75
  5.4 本章小结  75-77
第六章 结束语  77-79
  6.1 全文总结  77-78
  6.2 下一步研究方向  78-79
参考文献  79-83
致谢  83-84
作者攻读学位期间发表的学术论文目录  84

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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