基于H.264的视频压缩技术及其在网络视频监控系统中的应用研究

摘要

随着信息技术的发展，对静止图像和视频序列图像的压缩编码技术的应用越来越广泛，图像压缩技术己经成为电视广播、视频监控和多媒体娱乐等中最重要的一部分。由ITU-T VCEG和ISO/IEC MPEG联合组成的JVT开发的H.264/MPEG 14496-10 AVC(文中后面将统一称其为H.264)是最新一代的视频压缩标准，也是目前图像通信领域研究的热点。本文对H.264标准进行了系统深入的分析，并对新标准的性能进行了仿真实验；深入分析了H.264应用在网络传输抗误码中的一些最新技术，对新标准的抗误码性能进行了仿真实验；采用TCP/IP协议在局域网上开发了基于H.264标准的网络视频监控系统的实验演示平台；文章最后给出了一个网络视频监控系统的应用实例。 论文的主要内容如下： 第一章综述了课题的研究背景、视频压缩的意义、目的以及压缩的可行性，分析了目前国内外在该领域的研究现状，阐述了本论文所研究的网络视频监控系统的一些关键技术。最后，提出了论文的主要研究内容，并给出了论文的总体框架。 第二章对H.264标准进行了系统深入的分析，总结出了H.264标准区别于以往标准的新技术，利用H.264标准的测试模型对其进行了仿真实验。 第三章对网络传输中误码产生原因以及其对网络视频传输的影响进行了简要的分析；在分析常用的一些抗误码技术的基础上，深入分析了最新一代的视频压缩标准H.264应用在网络传输抗误码中的一些最新技术；对新标准的抗误码性能进行了仿真实验。 第四章在研究了H.264编解码的原理基础上，采用TCP/IP协议在局域网上开发了基于H.264标准的网络视频监控演示平台。 第五章在前述内容的基础上，给出了一个三层网络视频监控系统的应用实例。 第六章对全文进行了总结，并对未来的发展提出了展望。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1.课题研究背景

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. 视频压缩技术的国内外研究现状

1.3.1. 国内研究现状

1.3.2. 国外研究现状

1.4. 网络视频监控系统关键技术

1.5. 本论文研究的主要内容和总体框架

1.5.1. 论文的主要内容

1.5.2. 论文总体框架

1.6. 本章小结

第二章H.264标准及其新技术

2.1.H.264的制定过程和应用场合

2.2.H.264的基本框架

2.3.H.264的技术特点

2.3.1. 分层设计

2.3.2. 高精度多模式运动估计

2.3.3. 4×4整数DCT变化

2.3.4. 熵编码

2.3.5. 帧内预测

2.3.6. SP Slices

2.3.7. 灵活的宏块排序

2.3.8. 面向IP和无线环境

2.4.H.264视频编码算法分析及其实现

2.4.1. 运动估计

2.4.2. 离散余弦变换DCT

2.4.3. 量化

2.4.4. 码率控制

2.4.5. 仿真实验

2.5. 本章小结

第三章H.264标准在网络抗误码中的应用

3.1. 网络抗误码技术概述

3.2. 误码控制基本原理

3.3. 常用抗误码技术

3.3.1. 帧内编码

3.3.2. 分片

3.3.3. 数据分割

3.3.4. 参考帧

3.3.5. 其它抗误码技术

3.4.H.264中新的抗误码技术

3.4.1. 参数集

3.4.2. 灵活的宏块排序

3.4.3. 冗余片

3.5. 仿真试验

3.6. 本章小结

第四章基于H.264的网络视频监控的软件设计

4.1. 引言

4.2. 编解码基本原理

4.2.1. 编码器

4.2.2. 解码器

4.3.软件设计

4.3.1. 总体框图

4.3.2. 并行线程设计

4.3.3. 服务器端软件

4.3.4. 客户端软件

4.3.5. 传输模块

4.4. 实验演示

4.5. 本章小结

第五章网络视频监控系统的应用实例

5.1. 项目介绍

5.2. 系统总体设计

5.2.1. 设计依据

5.2.2. 系统总体结构

5.3. 系统模块设计

5.3.1. 前端模块

5.3.2. 区域监控中心

5.3.3. 总监控中心

5.4. 系统单元描述

5.4.1. 视频切换单元

5.4.2. 报警处理单元

5.4.3. 图像数据编解码与通信接口单元

5.4.4. 中央控制单元

5.4.5. 网络传输单元

5.5. 本章小结

第六章总结与展望

6.1. 总结

6.2. 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文