基于DSP的视频压缩编码与实现

论文摘要

由于野外油井分散,环境恶劣,人工维护难,本文针对这种情况,提出了一种基于DSP的视频压缩监控系统。该系统依据模块化的设计理念,由三个主要的功能模块组成,即:现场监控视频终端下位机、通讯模块和监控中心计算机系统。除此之外,本文中的监控算法还可以应用在需要长时间进行监控,且监控背景中偶尔有运动目标的环境,减少视频存储的空间。系统可以结合无线通信模式,进行实时传输。对于铺线难,分布广的监控目标具有很实用的应用价值。本文研究的核心是系统视频采集压缩部分。针对系统可能会有无线传输部分需要视频压缩率高,本课题在深入分析MPEG-4标准的基础上,首先,对MPEG-4标准的核心部分-视频压缩编码进行重点研究,实现了MPEG-4标准视频框架的简单级别的视频编码;然后,对MPEG-4编码中的关键技中的码率控制算法和视频对象平面概念进行重点研究,提出了一种改进的结合帧间差分算法的MPEG-4算法以实现快速的编码和高压缩比,并完成了帧间差分算法的仿真和运动目标提取的仿真。其中,结合恒定码率控制和可变码率控制算法提出了一种双值码率控制,将视频传输分成两种情况,使用两种码率传输。然后用帧间差分算法提取出的目标范围进行多分辨率的视频压缩。最后依据以上的理论,完成了MPEG-4视频编码器的软件实现及DSP硬件实现。实验结果表明,该算法基本能够满足视频监控系统的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 一、视频监控系统的需求背景
• 二、视频监控系统的发展
• 三、本文研究的目的和意义
• 四、本文章节安排
• 第一章 MPEG-4 标准及其关键技术
• 1.1 MPEG 制定的标准
• 1.2 MPEG-4 标准的特点和功能
• 1.3 MPEG-4 的关键技术
• 1.3.1 多媒体传送集成框架DMIF
• 1.3.2 语法描述
• 1.3.3 音频对象的编码
• 1.3.4 视频对象的编码
• 1.4 MPEG-4 视频编码器的结构
• 1.4.1 MPEG-4 视频编码器中的数据结构类型
• 1.4.2 MPEG-4 视频基于 VOP 概念的编码基本原理
• 1.5 MPEG-4 算法的PC 实现
• 1.5.1 初始化模块
• 1.5.2 仿真
• 1.6 本章小结
• 第二章 视频图像中运动目标检测算法
• 2.1 运动目标检测算法概述
• 2.1.1 背景差分算法
• 2.1.2 帧间差分法
• 2.1.3 光流法
• 2.1.4 嫡检测算法
• 2.1.5 四种算法性能比较
• 2.2 帧间差分算法的PC 实现
• 2.2.1 算法概述
• 2.2.2 算法在 pc 上仿真实现
• 2.3 基于应用结合MPEG-4 做的改进
• 2.3.1 MPEG-4 结合帧间差分算法的目的
• 2.3.2 MPEG-4 结合帧间差分算法的改进
• 2.4 实验结果分析
• 2.5 小结
• 第三章 码率控制算法及算法优化
• 3.1 码率控制算法概述
• 3.2 常用的码率控制算法
• 3.2.1 RM8 码率控制
• 3.2.2 TM5 码率控制
• 3.2.3 TMN8 码率控制
• 3.2.4 VM8 码率控制
• 3.3 改变码率的方法
• 3.3.1 时间和空间分辨率
• 3.3.2 图组长度
• 3.3.3 量化步长
• 3.4 量化参数在编码器及码率控制中的作用
• 3.5 基于MPEG-4 码率算法的改进
• 3.5.1 算法改进的基本思想
• 3.5.2 算法实现及结果分析
• 3.6 小结
• 第四章 MPEG-4 视频编码技术
• 4.1 形状编码
• 4.1.1 二值形状编码
• 4.1.2 灰度形状的编码
• 4.2 运动估计和运动补偿
• 4.2.1 填充技术
• 4.2.2 基本运动估计技术中的多边形的匹配
• 4.2.3 无限的运动估计
• 4.3 纹理编码
• 4.4 可扩展性编码
• 4.4.1 空间域扩展编码
• 4.4.2 时间域扩展编码
• 4.5 容错和纠错
• 4.5.1 重新同步
• 4.5.2 数据恢复
• 4.5.3 错误隐藏
• 4.6 扩展编码仿真及结果分析
• 4.6.1 视频监控中扩展编码的目的
• 4.6.2 仿真结果及分析
• 4.7 小结
• 第五章 MPEG-4 算法 DSP 实现
• 5.1 TMS320DM642 DSP 的集成软件设计的环境
• 5.1.1 集成开发环境CCS
• 5.1.2 实时操作系统DSP/BIOS
• 5.2 系统编码流程
• 5.3 算法移植
• 5.3.1 视频编码流程
• 5.3.2 视频编码算法在DSP 平台的实现
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要