支持監(jiān)控視頻高效壓縮與識(shí)別的IEEE 1857標(biāo)準(zhǔn)

　　對(duì)于每一個(gè)P幀的宏塊，除使用現(xiàn)有編碼方法外，可以選擇性的使用“最近參考幀與背景圖像的差分結(jié)果”來(lái)對(duì)“當(dāng)前宏塊與其對(duì)應(yīng)背景差分結(jié)果”進(jìn)行預(yù)測(cè)編碼，這種預(yù)測(cè)編碼方式我們定義為差分編碼方式。當(dāng)前宏塊編碼為差分方式時(shí)，三處選擇開(kāi)關(guān)如圖4所示;否則，將三處開(kāi)關(guān)切換至另一端即為現(xiàn)有混合編碼框架中的編碼方式?！　?/p>本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/146816.htm

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　　第五，在使用不顯示輸出的背景幀做參考圖像時(shí)，為了保證運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)值的計(jì)算過(guò)程不發(fā)生除零錯(cuò)誤并且提高預(yù)測(cè)值的準(zhǔn)確性，AVS-S2改進(jìn)了亮度運(yùn)動(dòng)矢量導(dǎo)出算法，對(duì)直接或間接參考不顯示輸出的背景幀時(shí)的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)過(guò)程進(jìn)行了特殊處理。

　　第六，為了保證在編碼不顯示輸出的背景幀時(shí)不產(chǎn)生解碼緩沖區(qū)溢出和播放停頓，AVS-S2改進(jìn)了緩沖區(qū)檢測(cè)機(jī)制，將不顯示輸出背景幀跟其后一幀綁定移出緩沖區(qū)。

　　第七，AVS-S2中沿用了AVS-S的提高抗誤碼性的技術(shù)如靈活條帶集、核心圖像、受限D(zhuǎn)C模式、支持各類監(jiān)控標(biāo)記的語(yǔ)法元素、非參考P幀以及改進(jìn)型的運(yùn)動(dòng)矢量縮放、自適應(yīng)加權(quán)量化等技術(shù)改進(jìn)。

　　集成背景建模和可選差分技術(shù)的監(jiān)控視頻編碼框架如圖5。這一方案的重要貢獻(xiàn)是實(shí)現(xiàn)了模型編碼(背景建模和前景編碼)與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的有機(jī)結(jié)合，為在現(xiàn)行視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中納入模型編碼方法開(kāi)辟了一個(gè)有效途徑?！　?/p>

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　　集成上述所有技術(shù)的AVS監(jiān)控視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)作為AVS視頻標(biāo)準(zhǔn)獨(dú)具特色的一個(gè)檔次，于2013年頒布為IEEE 1857國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。IEEE AVS標(biāo)準(zhǔn)中的監(jiān)控檔次(即AVS-S2)是AVS既有技術(shù)的集大成者，是全球第一個(gè)面向視頻監(jiān)控的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

　　以十個(gè)典型監(jiān)控視頻作為測(cè)試序列，將AVS-S2和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)H.264的高級(jí)檔(High Profile)、AVS國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)檔(GB/T 20090.2-2006)和2012年發(fā)布的AVS廣播檔(AVS+)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比軟件均采用這些標(biāo)準(zhǔn)最新版本的參考軟件。表1是AVS監(jiān)控檔次相對(duì)于其它三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的碼率節(jié)省情況。從表中可以看出，在壓縮這些監(jiān)控視頻序列時(shí)，AVS-S2與其它三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)檔次相比，平均碼率節(jié)省都超過(guò)了50%，即編碼效率是它們的兩倍。

　　基于背景建模的編碼方法實(shí)質(zhì)上是消除常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)能消除的“場(chǎng)景冗余”，因此同樣用于提高其它視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的效率。我們將這套方法增強(qiáng)即將頒布的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)HEVC(H.265)，同樣用上述十個(gè)監(jiān)控視頻序列和HEVC參考軟件進(jìn)行對(duì)比，實(shí)驗(yàn)表明能將HEVC的碼率平均再降低44.78%，而且復(fù)雜度降低46.53%，即用約一半的復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)了編碼效率的翻番，壓縮效率達(dá)到現(xiàn)行國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)H.264的近四倍。我們正在將這套方法用到正在制定AVS2標(biāo)準(zhǔn)中(稱為AVS2-S)，預(yù)計(jì)在監(jiān)控視頻編碼方面比HEVC高一倍，這是國(guó)際范圍內(nèi)監(jiān)控視頻編碼效率的最高水平。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　從1996年我國(guó)專家第一次參加視頻編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC MPEG會(huì)議算起，我國(guó)在追趕和超越視頻編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方面已經(jīng)走過(guò)17年的歷程。2002年AVS標(biāo)準(zhǔn)工作組的成立是我國(guó)在這一領(lǐng)域走向自主發(fā)展的標(biāo)志性事件。如果說(shuō)2006年GB/T 20090.2視頻編碼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的頒布是我國(guó)打了一個(gè)漂亮的翻身仗的話，2013年IEEE批準(zhǔn)AVS則是AVS全面走向國(guó)際的新里程碑。

　　IEEE AVS中獨(dú)具特色的一個(gè)部分是針對(duì)視頻監(jiān)控應(yīng)用的檔次AVS-S2。AVS-S2的編碼效率是H.264/AVC的兩倍，而且編碼復(fù)雜度只有后者的二分之一。這套消除監(jiān)控視頻“場(chǎng)景冗余”的背景建模技術(shù)還能將H.265/HEVC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的效率提高約一倍，在監(jiān)控視頻編碼領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先，標(biāo)志著我國(guó)的視頻編碼技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)跨越。

　　在AVS-S2碼流中，已經(jīng)可以基本判斷出各個(gè)編碼宏塊的類別(前景塊、背景塊、邊緣塊)，基于這個(gè)信息進(jìn)行前景對(duì)象檢測(cè)跟蹤，能夠在提高分析速度的同時(shí)降低誤識(shí)率。以行人檢測(cè)為例，目前行人檢測(cè)算法普遍存在的問(wèn)題是易受背景的干擾，另外面向單張圖片的行人檢測(cè)算法因?yàn)樾阅軉?wèn)題而無(wú)法有效地?cái)U(kuò)展到視頻序列中。利用AVS-S2編碼提供的背景圖像，對(duì)原始視頻提取前景，得到每個(gè)前景區(qū)域中的外接矩形，然后再利用變形部件模型做行人檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在檢測(cè)精度為90%時(shí)，召回率比基于單張圖片的行人檢測(cè)算法提高了6個(gè)百分點(diǎn)，同時(shí)速度提高了70%。

　　監(jiān)控視頻已占據(jù)全球“大數(shù)據(jù)”的半壁江山，AVS-S2標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)為大幅度降低監(jiān)控視頻的傳輸和存儲(chǔ)成本創(chuàng)造了巨大的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)機(jī)遇，希望我國(guó)視頻監(jiān)控產(chǎn)業(yè)行業(yè)能夠在國(guó)家相關(guān)部門大力支持下，抓住這個(gè)機(jī)遇，同樣實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展。

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