论视频压缩域运动对象分割算法对高清智能视频监控系统发展的意义

摘要

视频监控技术目前已进入数字化新纪元。与数字网络通信技术的发展相适应，视频监控技术也越来越多地利用了数字网络的环境。本人一直从事高速公路机电工程建设工作，长期接触视频的前端监控、图像压缩、传输、存储等设备和技术。因目前高速公路网络日渐发达和健壮，故对枢纽互通、匝道互通、隧道等特殊路段的日常监控、事件检测、车流量统计、灾害预警报警等技术和设备的需求越来越明显。而2013、2014连续两年召开的全国高速公路高清视频监控技术研讨会，更加标志着高速公路行业正式直面和接受高清视频系统，视频监控系统从“看得见”向“看得清”迈进。“高清”对传输带宽、设备的编解码能力、交换设备的转换能力、存储设备的容量提出了更高的要求。一味的前端、终端的高清，不是真正意义上的系统高清。既然是视频监控，就必然涉及到运动对象，既然是运动对象，就必然产生“T”量级的视频文件，高清视频监控所产生的文件体积则会更大。而一种高效、优质的视频运动对象分割算法，成为现阶段视频监控系统、特别是将来高清视频监控系统能否健壮和高效运行的关键。视频运动对象分割，旨在分割出视频序列中的运动对象并沿时间轴跟踪运动对象的演进。目前，视频信息越来越多的以压缩格式存储，研究直接从压缩域中将视频对象分割出来的方法具有其现实意义：省略了完全解码的环节，可操作的数据量相对于像素域大为减少，提高了视频对象分割的效率。本人就压缩视频文件传输、提取、存储的相关技术和应用，与项目集成商以及设备厂家技术人员进行了充分的交流和学习，在此与大家分享和探讨。因基于压缩域的视频对象分割技术研究刚开始起步，现有的方法较少。本文对H.264压缩域视频对象分割方法进行了浅析：首先，讨论了已有的压缩域视频对象分割技术，并对这些方法进行了简要的分类和性能评价；然后，本文针对静止背景的视频序列提出了一种时空域结合的压缩域运动对象分割方法，主要利用压缩码流中的DCT系数和运动向量信息，采用提取相邻QDCT帧差、运动向量归一化、权值扩展向量中值（WEVM）滤波、运动投影、形态学等技术来分割运动对象。另外，将本文提出的压缩域视频对象分割算法和常规算法进行了对比实验，结果表明，该算法具有较好的分割效果。最后，本文在分析目前已有的压缩域视频对象分割算法的基础上，对未来的技术进行了展望。