H.264/AVC在远程视频监控系统中的应用研究

论文摘要

近年来,随着网络技术,传输技术和视频编码技术的不断发展,远程视频监控系统在各行各业都得到了广泛的应用。与以往的视频编码标准相比,由于H.264/AVC采用了如多模式选择,码率控制等多种新的技术,具有更高的压缩比和更好的网络亲和性,所以如何将H.264/AVC视频压缩编码标准应用于远程视频监控系统,成为了当今研究的一个热点。本文首先对远程视频监控系统中的各大关键模块和H.264/AVC视频压缩编码标准中引入的各种新技术进行了详细的介绍。然后针对H.264/AVC视频压缩编码标准中帧间模式选择算法复杂性较高的问题,分析了视频监控序列图像模式选择情况,总结出了视频监控序列图像模式选择中存在大量SKIP模式和16×16模式的特点,并根据此特点,提出了一种SKIP模式和16×16模式的预判方法。又针对运动区域宏块候选模式过多的问题,结合视频监控序列图像部分模式使用率较低的特点,提出了一种部分模式预排除方法。两种方法从不同的角度出发,共同构成了一种适用于远程视频监控系统的快速帧间模式选择算法。经参考软件JM8.6验证,该算法与H.264/AVC视频编码标准中的原帧间模式选择算法相比,极大减少了计算复杂度,节省了编码时间。最后,针对块匹配运动目标检测算法中需要对所有监控图像进行检测,浪费内存资源的不足和仅利用运动矢量进行检测时鲁棒性和灵敏性的冲突,提了出一种基于H.264/AVC的块匹配运动目标检测改进算法。该算法可以节省大量不必要的运动检测过程,节省监控系统内存资源,并且对光线变化和镜头抖动造成的干扰具有较强的鲁棒性。从实验和研究结果可知,本文提出的快速帧间模式选择算法和基于H.264/AVC的块匹配运动目标检测改进算法更加适用于远程视频监控系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景与意义
• 1.2 论文研究的主要内容
• 1.2.1 帧间模式选择算法优化
• 1.2.2 块匹配运动目标检测算法改进
• 1.3 论文内容的组织安排
• 第2章 远程视频监控系统中的关键技术
• 2.1 视频压缩编码技术
• 2.1.1 视频图像压缩编码的必要性
• 2.1.2 视频图像压缩的可能性
• 2.1.3 视频图像压缩的目标
• 2.1.4 视频图像压缩标准
• 2.2 数字视频传输技术
• 2.2.1 TCP/IP 协议
• 2.2.2 IP 组播技术
• 2.2.3 多媒体通信模型
• 2.2.4 套接字编程技术
• 2.3 数字视频存储技术
• 2.4 数字视频接收与播放技术
• 第3章 H.264/AVC 视频压缩编码标准
• 3.1 H.264/AVC 视频压缩编解码框图
• 3.2 H.264/AVC 标准中的新技术
• 3.2.1 帧内预测编码
• 3.2.2 高精度估计
• 3.2.3 多模式宏块划分
• 3.2.4 多参考帧
• 3.2.5 整数DCT 变换和量化
• 3.2.6 熵编码
• 3.2.7 去块效应滤波
• 3.2.8 H.264/AVC 分层结构
• 第4章 帧间模式选择算法优化
• 4.1 帧间模式选择算法概述
• 4.1.1 各种帧间编码模式
• 4.1.2 率失真准则
• 4.1.3 帧间编码模式选择过程
• 4.2 现有的快速帧间模式选择算法
• 4.2.1 SFI 算法
• 4.2.2 DCT 算法
• 4.2.3 MBD 算法
• 4.3 基于视频监控系统的快速帧间模式选择算法
• 4.3.1 现有快速帧间模式选择算法针对视频监控系统存在的不足
• 4.3.2 SKIP 模式和16×16 模式预判分析
• 4.3.3 部分编码模式预排除分析
• 4.3.4 快速帧间模式选择算法具体实现步骤
• 4.3.5 实验结果与分析
• 第5章 运动目标检测算法及改进
• 5.1 运动目标检测算法概述
• 5.1.1 光流法
• 5.1.2 背景减除法
• 5.1.3 时间差分法
• 5.1.4 块匹配法
• 5.2 基于H.264/AVC 的块匹配改进算法
• 5.2.1 监控场景状态预判分析
• 5.2.2 运动目标检测参数分析
• 5.2.3 改进算法的实现
• 5.2.4 实验结果
• 结论
• 1. 本文的研究成果
• 2. 研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录