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          淺談基于AVS的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)

          作者: 時間:2013-09-29 來源:網(wǎng)絡 收藏

          隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展,工業(yè)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的復雜性與日俱增,但是由于一些樞紐單位所處地理位置分散和偏僻等特點,給網(wǎng)絡的管理造成了諸多不便,采用監(jiān)控來提高工業(yè)管理的自動化程度顯得日益重要。

          隨著計算機、視頻編碼以及網(wǎng)絡傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展,視頻監(jiān)控技術(shù)實現(xiàn)了巨大飛躍,視頻編碼技術(shù)作為監(jiān)控的關(guān)鍵技術(shù),受到了大家的關(guān)注。目前,視頻中主要采用的圖像壓縮標準H.261與MPEG-1,在應用中具有適應性和用戶交互性差的局限性。近些年產(chǎn)生的MPEG-2、MPEG-4、H.263、H.264等視頻編碼標準提供了更高的數(shù)據(jù)壓縮比,尤其是H.264以其高質(zhì)量、低碼流、適應性強的特點越來越廣泛地被應用在視頻中。

          由于以上標準在專利池收費、知識產(chǎn)權(quán)以及技術(shù)實現(xiàn)復雜度方面存在一定的問題,制約了它們的發(fā)展。能否建立一種我國自主知識產(chǎn)權(quán)且性能相同或優(yōu)于其他標準的視頻編碼標準,成為我們面臨的重要問題。在這種情況下,(音視頻編碼技術(shù)標準)進入了我們的視線。

          1 視頻編碼標準

          (1)主要技術(shù)改進

          AVS采用了許多先進的技術(shù)來保證其性能,是一項較有優(yōu)勢的新標準。2003年底完成的AVS標準第2部分(AVS1-P2以下稱為AVS視頻標準)主要面向高清晰度、高質(zhì)量數(shù)字電視廣播、數(shù)字存儲媒體和其它相關(guān)應用。它具有4大特點:性能高,編碼效率比MPEG-2高2倍以上,與H.264的編碼效率相當;算法復雜度比H.264低;軟硬件實現(xiàn)成本都低于H.264;專利授權(quán)模式簡單,費用明顯低于同類標準。

          AVS視頻標準采用了與H.264類似的技術(shù)框架(如圖1),包括變換、量化、熵編碼、幀內(nèi)預測、幀間預測、環(huán)路濾波等技術(shù)模塊。

          圖1

          實現(xiàn)AVS視頻標準的主要先進技術(shù)如下。

          路平均信息量編碼

          首先,AVS采用了k(k=0,1,2,3)階Exp-Golomb(指數(shù)哥倫布)編碼,CBP(宏塊編碼模板)、宏塊模式和運動矢量等采用0階指數(shù)哥倫布碼編碼,量化系數(shù)使用全部四種指數(shù)哥倫布碼,并采用2D-VLC對其進行編碼。由于對Exp-Golomp編碼表進行了調(diào)整,AVS解碼器并不需要存儲這些編碼表。而語法元素可以利用帶有可選擇查找表的簡單分析進行解碼。AVS定義的19個映射表盡管只占用了不到2Kbyte的空間,卻能很好地適應不同的分配,并具有很高的編碼能力。

          路轉(zhuǎn)換和量化

          與H.264和MPEG-2不同的是,AVS采用8×8整數(shù)轉(zhuǎn)換。為了減少解量化和逆轉(zhuǎn)換中的取整誤差,AVS還專門設置了一種特殊程序,并且各種操作均可在16位內(nèi)完成。

          路幀內(nèi)預測

          AVS視頻標準采用了幀內(nèi)預測技術(shù),改進了幀內(nèi)編碼的宏塊性能。與H.264相比,AVS定義了5種用于8×8亮度塊的模式和4種用于8×8色度塊的模式。

          路基準畫面

          以往的視頻編碼標準(如MPEG-2)中,雙向預測編碼畫面(B畫面)通常以前一個畫面和/或后一個畫面為基準。雖然預測編碼畫面(P畫面)只用前一個畫面來預測當前畫面,但在解碼器內(nèi)實際的基準緩沖空間相當于該畫面的兩倍大。而AVS完全采用基準緩沖器進行P緩沖器編碼,P畫面可用前面的兩個相鄰的I/P畫面作基準,因此在提升編碼效率的同時,占用的基準緩沖器空間仍與MPEG-2相同。

          路B畫面對稱模式

          AVS以對稱模式取代了現(xiàn)有編碼標準的插值模式,只有前向活動矢量進行編碼,逆向活動矢量則通過前向和逆向間的相互關(guān)系得出。因此,至多有一種方向的活動矢量需要在AVS的B宏塊中進行編碼。

          路加權(quán)預測

          AVS的加權(quán)預測功能可以在很大程度上改善編碼效率,尤其是在場景轉(zhuǎn)換和照明變化時。加權(quán)預測采用了一種簡單的線性模式,因此參數(shù)能在預測的圖像頭內(nèi)進行編碼。但每個宏塊均可以自由選擇是否采用加權(quán)預測。

          路去塊濾波器

          基于塊的視頻編碼經(jīng)常會產(chǎn)生塊贗像,在低位率情況下這種現(xiàn)象會變得更明顯。為解決這一問題,AVS定義了一種適應性環(huán)路去塊濾波器,用以改進解碼視頻質(zhì)量。除了畫面邊界或片邊界外,過濾功能還能用于亮度和色度塊的邊界。過濾的強度則取決于宏塊的類型、量化階、活動矢量和塊間的區(qū)別。

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