數(shù)字視頻處理技術(shù)的發(fā)展

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，信息高速公路的建設(shè)，以及多媒體的推廣應(yīng)用，各種視頻資料源源不斷地產(chǎn)生，隨之建立起了越來(lái)越多的視頻數(shù)據(jù)庫(kù)，出現(xiàn)了數(shù)字圖書(shū)館數(shù)字博物館、數(shù)字電視、視頻點(diǎn)播、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療等許多新的服務(wù)形式和信息交流手段。

視頻技術(shù)是多媒體應(yīng)用的核心技術(shù)，數(shù)字視頻由于數(shù)據(jù)量可壓縮的信息量最多，壓縮處理后的視頻質(zhì)量決定了多媒體服務(wù)質(zhì)量的好壞。視頻壓縮編碼技術(shù)已制定了一些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，如ITU-T H.261，H，263，及ISO/IEC的MPEG-1和MPEG-2，覆蓋了很大的視頻速率范圍和應(yīng)用領(lǐng)域，支持不同速率、不同的圖像質(zhì)量要求等條件的視頻業(yè)務(wù)，能夠滿(mǎn)足包括電視會(huì)議、視頻電子郵件、可視電話(huà)、廣播級(jí)視頻應(yīng)用等不同要求的服務(wù)。隨著視頻應(yīng)用需求的不斷發(fā)展，視頻壓縮技術(shù)也有了很大的提高，新出現(xiàn)的壓縮標(biāo)準(zhǔn)有了更高的壓縮效率（在相同的圖像質(zhì)量下需要更低的傳送碼率或在相同的傳輸速率下提供質(zhì)量更好的圖像），同時(shí)支持不同的傳輸速率以適應(yīng)不同的傳送網(wǎng)絡(luò)。

在目前已經(jīng)大量應(yīng)用的壓縮標(biāo)準(zhǔn)中，MPEG-1和MPEG-2是面向廣播級(jí)或準(zhǔn)廣播級(jí)應(yīng)用的。MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)主要是為了視頻存儲(chǔ)媒體如VCD而制定，該標(biāo)準(zhǔn)能夠適應(yīng)變碼流的處理，其主要目的是在1 ~1.5 Mbit/s的情況下，提供30幀CIF（352x288） VHS質(zhì)量的圖像。MPEG-1的實(shí)時(shí)編碼通常需要硬件才能完成，解碼可以用軟件來(lái)完成。MPEG-1不能提供分級(jí)圖像編碼，也不能在丟包率高的情況下應(yīng)用。

MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展了MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)，能夠支持高分辨率圖像和聲音。目標(biāo)碼率是在3~15Mbit/s傳輸速率條件下提供廣播級(jí)的圖像，而且能夠提供SNR、時(shí)間、空間三種分級(jí) 編碼。該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于衛(wèi)星廣播時(shí)，在當(dāng)前的一個(gè)模擬信道中，不犧牲質(zhì)量的情況下能提供五路數(shù)字的編碼節(jié)目。

H.261與H.263標(biāo)準(zhǔn)主要面向于低碼率的視頻應(yīng)用，如可視電話(huà)和會(huì)議電視。H.261是最早出現(xiàn)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，它的輸出碼率是64 kbi/s的倍數(shù)。H.261 主要是為了ISDN的會(huì)議電視和可視電話(huà)的應(yīng)用，它所需要的計(jì)算量能夠顯著下降。這種算法通過(guò)均衡圖像質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)來(lái)優(yōu)化帶寬，所以圖像快速運(yùn)動(dòng)時(shí)質(zhì)量會(huì)下降。H.261的輸出速率是恒定的，而圖像質(zhì)量非恒定。

H.263是為了支持低速率的通信而制定的標(biāo)準(zhǔn)，但希望能夠適應(yīng)較大的動(dòng)態(tài)范圍，而不僅限于低碼率，而且能取代H.261。H.263能適應(yīng)誤碼率高的信道，具備容錯(cuò)的能力。

由于公用電話(huà)網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的傳輸速率仍然很有限，而且誤碼率高，上述標(biāo)準(zhǔn)不能滿(mǎn)足高壓縮率和強(qiáng)信道容錯(cuò)能力的應(yīng)用要求。新的壓縮標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生，，如H263+和MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)。

H263 +以及后來(lái)的H263++，H26L能很好地解決低碼率視頻應(yīng)用問(wèn)題，在提高編碼壓縮效率的同時(shí)，提高碼流對(duì)高誤碼率信道的容錯(cuò)能力，方便靈活，且能夠兼容本標(biāo)準(zhǔn)的以前版本，由于實(shí)現(xiàn)成本較低，H263 +標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)越來(lái)越多地被采用。

MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)是目前壓縮標(biāo)準(zhǔn)的主流，既能夠支持碼率低于64kbit/s的視頻應(yīng)用，也能夠支持廣播級(jí)的視頻應(yīng)用。與其他壓縮標(biāo)準(zhǔn)相比，MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)在DCT的基礎(chǔ)上引入子圖像模型的概念，從而具有更高的壓縮效率。

發(fā)展中的視頻處理技術(shù)領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大，未來(lái)的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：

①對(duì)視頻流中預(yù)期目標(biāo)的實(shí)時(shí)檢測(cè)。

②對(duì)數(shù)字視頻中特定感興趣特征的檢索。

③將場(chǎng)景視頻流中的自然人與人工制作的物體合成。

④視頻數(shù)據(jù)庫(kù)管理中的摘要生成。

⑤將視頻流分割成有代表性的鏡頭。

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