数据压缩技术在船舶视频监控系统中的应用与研究

摘要

视频监控技术是计算机视觉领域一个新兴的应用方向和备受关注的前沿课题，是计算机科学、机器视觉、图像工程、模式识别和人工智能等多学科高技术的结晶。视频监控在技术上可解释为在不需要人为干预情况下，利用计算机视觉和序列图像分析的方法对摄像机拍录的图像序列进行自动分析。当正在监控的场所发生异常情况时，实现对场景中运动目标的识别和跟踪，并及时准确地向操作人员发出警报。从而避免可能的危害的发生，而视频监控的主要技术便是视频编码。ITU-TH．264/MPEG-4Part10AVC(简称H.264)是最新的视频编码国际标准，由：ISO/IEC的运动图像专家组MPEG和ITU-T的视频编码专家组VCEG组成的联合视频小组JVT共同制定而成。H．264标准中包含了很多先进的视频压缩编码技术，与以前的视频编码标准相比有了明显的进步。在相同视觉感知质量的条件下，H.264的编码效率比MPEG-4提高了50﹪左右，并且有更好的网络友好性。然而，H.264的高压缩编码效率是以很高的计算复杂度为代价的，其编码复杂度约为MPEG-4简单配置的10倍以上，所以在实际应用中必须对算法进行优化以提高其编码的时间效率。本论文首先简要介绍了视频压缩编码的基本原理方法，以及数字视频压缩标准的发展过程。接着，简要介绍了H.264编解码标准的主要功能模块。对H.264赖以获得高压缩性能的视频编码层中的主要技术做了较详细的介绍。然后详细分析了H.264编解码器的性能，并对其中计算复杂度很高的预测模式选择部分进行了深入研究。在对算法优化的同时也对指令和代码进行了优化，从而提高了视频压缩效率。最后的实验结果表明研究达到了预期的效果。最后，对H.264/AVC视频编解码算法进行了总结和未来展望。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1课题的研究背景与意义

1.2视频压缩的意义、目的及可行性

1.2.1视频压缩的意义、目的

1.2.2视频压缩的可行性

1.3视频监控系统的发展

1.4视频监控系统关键技术

1.5本文的研究思路与内容安排

第2章视频压缩标准

2.1视频图像压缩编码标准

2.2 MPEG系列压缩标准

2.3 H.26X系列压缩标准

第3章H.264视频编码标准新技术

3.1 H.264视频编码标准

3.2网络抽象层NAL

3.3视频编码层VCL

3.4两层之间的联系

3.5 H.264主要特性

3.6 H.264标准发展前景

第4章H.264编解码基础知识

4.1帧内预测编码

4.1.1 4×4子块的预测

4.1.2 16×16子块的预测

4.2帧间预测编码

4.2.1树状运动补偿结果

4.2.2 1/4像素精度运动估计

4.2.3多参考帧预测

4.3整型变换

4.4量化

4.5熵编码

4.6基于指数型Golomb码的统一变长编码(UVLC)

4.6.1 CAVLC编码

4.6.2 CABAC编码

4.7去块滤波器

第5章H.264/AVC编解码器优化

5.1视频压缩编解码原理

5.2优化方向分析

5.3算法优化

5.3.1快速帧间模式选择

5.3.2快速帧内模式选择

5.3.3 CAVLC快速解码算法

5.4代码优化

5.4.1结构优化

5.4.2输入/输出优化

5.4.3查表

5.4.4尽量使用低代价操作

5.5指令优化

5.5.1单指令多数据流

5.5.2内存预取

5.6仿真结果与性能分析

总结

参考文献

攻读硕士期间公开发表的论文

致谢

研究生履历