当前课程知识点：刑侦视频图像处理 > 第7章 监控视频高效编码技术 > 7.2 监控视频编码的标准 > 7.2 监控视频编码的标准
大家好
本节讲一下
关于监控视频编码标准的相关内容
首先图1所示的是一个
视频编码的过程简图
我们在使用编码器
对视频编码的时候
是按照下面流程进行的
首先是对一个YUV的视频
进行采集
采集后的视频信号
会经过编码器进行处理
最后压缩成相关的一个码流
码流的话
就是一些01的一个比特位
因为我们现在使用的
多媒体通信系统都是数字系统
它只能识别01两种信号
所以说码流的话
它其实就是一个01的
比特位流
然后这个流
再通过后续的加密打包等操作
然后进行传输
所以说码流里边它分两部分
一个就是头比特
另外一个就是纹理比特
所以说视频编码标准
它规定的是什么内容
它规定的就是视频码流里边
01比特位它表征的一个语法
或者语义
它不规定具体的编码技术
但是他会推荐
相应的一些编码技术
视频编码标准
它不规定编码技术
它有一个好处就是这样可以促进
各个编码器的一些生产厂家
来研发相应的编码技术
来提高编码器的一个性能
只要编码厂家
我不管你用什么编码技术
只要你生成的码流
符合我标准中规定的语法语义
这样的话就可以进行在系统中
进行无损的一个进行传输
图2所示是视频编码标准的
一个发展历程
从上个世纪80年代开始
有了数字视频
针对数字视频
各式各样的数字视频的
一个编码标准
从上世纪80年代到现在
视频编码标准
已经经历了三四十年的发展
图2中有四行
然后从第二行到第三行
都是国际视频编码标准的发展的过程
目前针对国际视频编码标准
有三大组织来制定相应的标准
第二行所示的ITU
ITU是国际电信联盟
他制定的标准
命名规则的都是H.26X系列
X1345数字
然后另外制定国际视频编码标准
的两大组织是ISO和IEC
ISO
它的中文名字叫国际标准化组织
IEC是国际电工委员会
ISO和IEC
经常两个组织成立协作小组
来制定编码标准
他们制定编码标准的命名规则
叫MPEG系列
MPEG-134等等
然后目前针对高清视频
已经发布的最新编码标准
是H.265/HEVC标准
这个标准是ITU和ISO/IEC
共同成立的视频编码协作组
来制定发布的
目前最新的正在制定过程中的
视频编码标准是VVC
也叫做H.266
也是ITU和ISO/IEC
3大组织
合作进行研发的
VVC或者H.266
它是面向4K以上的更高清的视频
来制定的一个国际标准
以上是国际视频编码标准的
发展的过程
国内就是我们国内从2010年左右
也针对视频做了一些视频编码的标准
如图2所示的第一行
我们国内制定的
视频编码标准的命名规则
称之为AVS系列
AVS1AVS2
目前正在制定的是
最新的是AVS3
关于视频编码标准的相关的内容
大家可以参考
文献1到文献3的一些相关内容
图3是目前已经发布的
针对高清视频的最新的标准
H.265/HEVC的一个编码框架
下面以这个图为例
简单说一下
H.265/HEVC的一个编码的过程
首先对于一个视频一个YUV的视频
我们可以认为
它是一个时域上多幅图像的一个集合
多幅图像的集合
然后一个图像
我们又可以认为
它是一个二维的像素点阵
在视频编码的时候
它不是以图像为单位来编码的
他要把图像划分成小块
以块为单位来进行编码
在265中
块的名字叫做CTU
中文对应的就是编码树状单元
它最大是64×64的一个像素块
最小是4×4的一个像素块
然后把像素块
首先要经过帧内预测
帧内预测
它主要是消除视频中的空域冗余
视频中的空域冗余
直观的可以理解为
就是一幅图像中
相邻像素点取值的一个相关性
然后经过帧内预测之后
再经过帧间预测
帧间预测
主要是去除视频中的时域冗余
时域冗余
可以直观的理解为视频中相邻图像
相同空间位置像素点的
一个取值的相关性
经过帧内预测经过帧间预测之后
当前的块
就可以找到一个最优的匹配块
然后将最优的匹配块
和当前块相减
就可以得到一个残差块
残差块再依次
经过变换和量化处理
变换在H.265/HEVC中
使用的是离散余弦变换
变换的一个主要作用
就是将能量进行集中
把像素域的信号
变换到频域里去
然后变换后的信号
再经过量化进行处理
量化里边非常重要的一个编码参数
就是量化参数的选择
量化参数在H.265和HEVC标准中
它是取0-51之间的一个整数
这个值越大
图像量化的就越粗糙
图像质量就会越差
当然相应的码率也就会越低
经过量化后的信号
再经过熵编码环路滤波重建等过程
熵编码主要是去除视频中的熵冗余
最常见的大家在本科阶段学过的
最常见的熵编码方法
是霍夫曼编码
但是在H.265和HEVC标准中
使用的熵编码方法
叫做CABAC
中文对应的名字
是基于上下文的自适应编码
然后视频信号
也会经过环路滤波过程
环路滤波有两个滤波器
一个滤波器是去方块滤波器
另外一个滤波器是SAO滤波器
滤波器的主要作用
就是使重建视频的信号质量更好
去方块滤波器
主要是去除视频图像中的方块效应
然后SAO滤波器
主要是去除视频图像中的振铃效应
以上就是H.265/HEVC的
一个编码的基本过程
图4是所示的
目前我们国内已经发布的
比较新的
国内标准有时候也称之为国家标准
叫AVS-S2
AVS-S2
是针对监控视频提出来的
一个标准或者说档次
相比于我们普通的电影电视的视频
监控视频有一个很大的特点
它的背景几乎是不动的
动的只是前景中的人或车
我们称之为背景不动
引起的这种冗余信息
称之为叫做背景冗余
所以说相比于H.265和HEVC
AVS-S2这个标准
它主要的一个创新
就是通过引入场景视频编码技术
主要包含背景建模背景预测等
有效的消除监控视频中的
一些背景冗余信息
这是它的一个主要创新
由图4所示
就是AVS-S2的一个编码的基本流程
其实它主要的编码框架
跟前面讲的
H.265/HEVC的一个编码框架类似
也是主要包含
帧内预测帧间预测变换量化
熵编码环路滤波还有重建等等过程
关于AVS-S2这个标准
大家可以参考
文献4和文献5的相关内容
另外关于这个标准
我们也有一本书推荐给大家
叫做监控视频高效编码与智能分析
这本书里边
对于AVS-S2这个标准的
来龙去脉
以及相应的编码技术
都有比较详细的中文描述
大家可以参考
好的
以上就是本节内容
谢谢大家
-1.1 绪论（上）
--1.1绪论（上）
-1.2 绪论（下）
-第1章测试
-2.1 光照不良图像增强处理（上）
-2.2 光照不良图像增强处理（下）
-第2章习题
-3.1图像超分辨率重建技术概述
-3.2基于插值的图像超分辨率重建
-3.3基于深度学习的图像超分辨率重建之神经网络
-3.4基于深度学习的图像超分辨率重建
-3.5基础知识介绍
-3.6压缩感知与超分辨率重建
-3.7基于压缩感知字典学习的超分方法
-第3章测试一
-第3章测试二
-4.1引言-什么是HDR图像
-4.2 概述-HDR图像处理的研究内容
-4.3HDR图像获取—多曝光融合
-4.4色调映射基础
-第4章测试题
-5.1图像水印技术概述
-5.2图像单水印技术
-5.3图像双水印技术
-第5章测试题
-6.1图像检索概述
-6.2词袋(BOW)特征描述
-6.3VLAD特征编码
-6.4PCA降维
--6.4PCA降维
-7.1 监控视频编码的作用
-7.2 监控视频编码的标准
-7.3 监控视频编码标准
-第7章测试
-8.1运动目标检测
-8.2运动目标跟踪
-第8章测试题
-9.1高光谱图像基础知识
-9.2高光谱图像的应用
-9.3高光谱图像处理
-第9章测试题
-10.1现勘足迹的基本知识
-10.2现勘足迹提取方法
-10.3结构光测量技术概况
-10.4结构光提取原理
-10.5现勘三维现场重建技术
-10.6基于二维图像的三维现场重建
-10.7基于深度信息的三维现场重建
-10.8应用案例
--10.8应用案例
-第10章测试题
-11.1研究背景与意义
-11.2图像预处理技术
-11.3基于LBP纹理的鞋印检索
-11.4基于SIFT特征的鞋印检索
-第11章测试题
-12.1什么是案件的智能串并？
-12.2实现智能串并案的机遇与挑战
-12.3智能串并案的实现策略与方案
-12.4真实案件智能串并的实现
-第12章测试题
-13.1刑侦模拟画像概述
-13.2 刑侦模拟画像计算机辅助系统
-13.3刑侦模拟画像计算机辅助系统：两维三维画像辅助
-第13章测试题