覃運(yùn)初　羅富貴　唐鳳仙

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視頻圖像處理與傳輸技術(shù)的應(yīng)用研究

覃運(yùn)初羅富貴唐鳳仙

（河池學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，廣西 宜州 546300）

在我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，視頻傳輸技術(shù)和圖像處理技術(shù)也在不斷發(fā)展，并且在很多方面都得到了廣泛的應(yīng)用，在人們的生活中和工作中已經(jīng)成為了一種不可或缺的技術(shù)，在視頻監(jiān)控、計(jì)算機(jī)以及數(shù)字電視中都得到了廣泛的運(yùn)用。文章主要闡述了視頻圖像處理技術(shù)的主要類型以及視頻傳輸技術(shù)和圖形處理技術(shù)的主要工作內(nèi)容，同時(shí)分析了其在道路監(jiān)控、視頻監(jiān)控領(lǐng)域等方面的應(yīng)用。

視頻；圖像處理；傳輸技術(shù)

0　引　言

視頻圖形處理技術(shù)和傳輸技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的產(chǎn)物，作為一種網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)的技術(shù)，在很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。視頻圖像是利用視頻圖像處理技術(shù)等技術(shù)手段獲得的一種圖片，對(duì)于原始捕捉的圖片進(jìn)行一系列的處理和加工，調(diào)整圖像的格式來實(shí)現(xiàn)視頻圖像的傳輸，在大量數(shù)據(jù)交流中具有重要的意義，在很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。

1　視頻圖像處理技術(shù)和傳輸技術(shù)

1.1視頻圖像處理技術(shù)和傳輸技術(shù)的發(fā)展

視頻圖像處理技術(shù)和傳輸技術(shù)在我國已經(jīng)經(jīng)過了一段時(shí)間的發(fā)展。近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得我國的視頻處理技術(shù)和傳輸技術(shù)也得到了進(jìn)一步的發(fā)展，在各行各業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。在上個(gè)世紀(jì)的八九十年代，我國的圖像處理技術(shù)還停留在二維空間的處理層面上，應(yīng)用也非常局限，一般只用在相片的處理以及電影電視的特效處理過程中。視頻傳輸技術(shù)的發(fā)展也比較落后，傳輸?shù)馁|(zhì)量得不到保證。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國的視頻圖像處理技術(shù)和傳輸技術(shù)均得到了迅速的發(fā)展，在三維空間中視頻處理技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用，電影特效技術(shù)以及三維動(dòng)畫技術(shù)都越來越被人們使用。而視頻傳輸技術(shù)的傳輸質(zhì)量也大大提升，不僅如此，在視頻圖像傳輸?shù)倪^程中，還能對(duì)傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行加密處理，從而保證視頻傳輸?shù)陌踩浴?/p>

在信號(hào)傳輸?shù)倪^程中，通常是以RPC來解決處理器之間的通信問題，在一個(gè)程序中，不同的部分是通過RPC來進(jìn)行協(xié)作的。如下圖1所示，是RPC軟件層協(xié)同處理的簡(jiǎn)化圖。

圖1. RPC軟件層簡(jiǎn)化圖

1.2圖像壓縮技術(shù)

在視頻圖像處理技術(shù)中，對(duì)圖像進(jìn)行壓縮是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，圖形壓縮技術(shù)通過實(shí)現(xiàn)視頻圖像的壓縮來對(duì)圖像進(jìn)行處理。在視頻圖像壓縮的過程中，首先要明確希望達(dá)到圖像處理的何種效果，然后確定圖像處理的算法，只有確定這兩個(gè)方面之后才能開始圖像的壓縮處理。圖像處理的最終水平和技術(shù)很大程度上都是取決于選擇哪種處理技術(shù)和方法，通過不同的圖像處理方法，最終得到的視頻圖像效果也是大不相同的。在圖像壓縮技術(shù)中，常見的壓縮技術(shù)類型主要包括H.264、MPEG4、M-JPEG和 JPEG等。在對(duì)視頻圖像進(jìn)行實(shí)際壓縮處理的過程中，選擇出來技術(shù)時(shí)應(yīng)該考慮到處理器的性能指標(biāo)[1]。

JPEG技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)就是可以實(shí)現(xiàn)IP報(bào)的編碼處理，包括視頻編碼層和網(wǎng)絡(luò)層兩個(gè)部分，在網(wǎng)絡(luò)處理方面具有很強(qiáng)的處理適應(yīng)性，在對(duì)視頻圖像進(jìn)行壓縮時(shí)可以取得很好的壓縮效果。MPEG4技術(shù)并不是一種具體的計(jì)算方式，是屬于一種統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，通過識(shí)別不同的數(shù)據(jù)編碼以及對(duì)象編碼組成音視頻。MPEG4技術(shù)處理的視頻圖像容易失真，主要運(yùn)用在比特率較低和對(duì)視覺比較低的場(chǎng)合和領(lǐng)域，在這些領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，因?yàn)槠鋱D像的像素較低，因此可以大大節(jié)約儲(chǔ)存的空間，在數(shù)字廣播電視、數(shù)字電視以及有線電視領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。M-JPEG技術(shù)是將連續(xù)的運(yùn)動(dòng)圖像轉(zhuǎn)化為靜止圖像的一種技術(shù)，可以保證視頻圖像的速率和分辨率，應(yīng)用也非常廣泛，尤其是在 PC 視頻監(jiān)控方面得到了非常廣泛的應(yīng)用[2]。由于其圖像的分辨率非常高，因此需要占據(jù)較大的數(shù)據(jù)量，所以在圖像的處理上具有一定的局限性。JPEG技術(shù)是在DCT基礎(chǔ)上建立起來的，在網(wǎng)絡(luò)的傳輸過程中并不適用，在壓縮比例為20:1的壓縮算法下具有最好的圖像處理效果。每一種壓縮技術(shù)都具有自身的優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn)出來的性能也是不一樣的，4種圖像壓縮處理技術(shù)的構(gòu)成以及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)如下表2所示。在實(shí)際選擇處理技術(shù)的同時(shí)，不僅要考慮到每一種圖像壓縮處理技術(shù)的特點(diǎn)，同時(shí)也應(yīng)該考慮到處理器的性能指標(biāo)。

表2.四種圖像壓縮處理技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)、缺點(diǎn)分析

圖像壓縮處理技術(shù)構(gòu)成和應(yīng)用原理應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)缺點(diǎn)和不足 JPEG技術(shù)視頻編碼層、網(wǎng)絡(luò)層IP 報(bào)的編碼處理、具有很強(qiáng)的適用性－ M-JPEG技術(shù)通過識(shí)別不同的數(shù)據(jù)編碼以及對(duì)象編碼組成音視頻數(shù)字廣播電視、數(shù)字電視以及有線電視領(lǐng)域、大大節(jié)約儲(chǔ)存空間視頻圖像容易失真 MPEG4技術(shù)將連續(xù)的運(yùn)動(dòng)圖像轉(zhuǎn)化為靜止圖像圖像分辨率高、在 PC 視頻監(jiān)控方面應(yīng)用廣泛數(shù)據(jù)量大、處理具有局限性 H.264技術(shù)在DCT基礎(chǔ)上建立起來在壓縮比例為20:1的壓縮算法下處理效果最好不適用網(wǎng)絡(luò)的傳輸過程以及流媒體中

1.3視頻圖像處理技術(shù)

我國的視頻圖像處理技術(shù)經(jīng)歷了一段時(shí)間的發(fā)展，技術(shù)發(fā)展越來越成熟，但是在后期的處理過程中，只有保證原始圖像的質(zhì)量才能保證視頻處理的質(zhì)量，對(duì)于原始視頻圖像比較差的圖像，經(jīng)過處理也很難獲得質(zhì)量較好的效果。在視頻圖像處理技術(shù)中，獲取視頻的設(shè)備主要包括照相機(jī)、攝影機(jī)和攝像頭等，這些視頻獲取的設(shè)備的分辨率普遍比較低，獲取的圖像在清晰度上表現(xiàn)出一定的劣勢(shì)，因此再經(jīng)過視頻圖像處理技術(shù)進(jìn)行處理之后，圖像的質(zhì)量會(huì)進(jìn)一步下降。針對(duì)這種情況，一些獲取視頻的設(shè)備生產(chǎn)廠家研發(fā)出HDR-SRl2E/SRllE 攝像機(jī)，在攝像機(jī)中充分運(yùn)用 CMOS 影像傳感器的優(yōu)勢(shì)，可以大大提高獲取圖像的質(zhì)量，可以在傳統(tǒng)排列像素的基礎(chǔ)上選擇裝45°[3]。除此之外，將三個(gè)獨(dú)立式的 CCD 傳感器應(yīng)用在HDC-HS9GK 攝像機(jī)中，可以對(duì)獲取圖像中的色彩進(jìn)行更好的處理，從而獲得更高質(zhì)量的圖像。

2　視頻圖像處理技術(shù)和傳輸技術(shù)的應(yīng)用

2.1在道路監(jiān)控中的應(yīng)用

將視頻處理技術(shù)和視頻傳輸技術(shù)應(yīng)用在道路監(jiān)控中是一種非常常見的應(yīng)用，在保障道路安全、維護(hù)交通規(guī)則中具有重要的意義和作用。通過道路監(jiān)控系統(tǒng)，交通部門可以隨時(shí)了解交通情況，針對(duì)道路擁堵的情況可以及時(shí)采取處理措施。此外，通過道路監(jiān)控系統(tǒng)，還可以有效的規(guī)范司機(jī)遵守交通規(guī)則，從而維持交通秩序。當(dāng)發(fā)生道路交通事故時(shí)，還可以通過道路監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行取證，通過視頻圖像的取證來判定交通事故中的肇事者，分析不同人員應(yīng)付的責(zé)任。在我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，我國的交通系統(tǒng)也變得越來越復(fù)雜，因此對(duì)視頻處理技術(shù)和傳輸技術(shù)也提出了更高的要求[4]?，F(xiàn)在車輛的行駛速度越來越快，在對(duì)超速行駛的車輛捕捉其車牌號(hào)時(shí)，必須使用更高的視頻圖像處理技術(shù)，對(duì)圖像處理技術(shù)進(jìn)行分割，從而有效的排除其他因素的干擾，獲得真實(shí)可靠的信息。在道路監(jiān)控中，實(shí)現(xiàn)了視頻圖像處理和傳輸?shù)倪h(yuǎn)程控制，如下圖3，是遠(yuǎn)程控制模塊的硬件組成圖。在很多大城市中，道路監(jiān)控系統(tǒng)都建立了視頻圖像傳輸網(wǎng)絡(luò)，使視頻圖像的傳播更加方便，擴(kuò)大傳播距離和范圍[5]。

圖3.遠(yuǎn)程控制模塊的硬件組成圖

2.2在監(jiān)控視頻中的應(yīng)用

在我國航空航天事業(yè)不斷發(fā)展的同時(shí)，視頻圖像處理技術(shù)和傳輸技術(shù)在視頻監(jiān)控中也得到了廣泛的應(yīng)用。通過視頻處理技術(shù)和傳輸技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了人們實(shí)時(shí)觀看的目的，將監(jiān)控視頻中獲取的圖像和視頻進(jìn)行傳輸[6]。和道路監(jiān)控系統(tǒng)一樣，監(jiān)控視頻對(duì)視頻處理技術(shù)和傳輸技術(shù)提出了更高的要求，監(jiān)控視頻一般用于大型的超市、學(xué)校、公安廳以及居民社區(qū)等，應(yīng)用非常廣泛，一旦發(fā)生安全事故，監(jiān)管人員就可以利用監(jiān)控的圖像，通過視頻圖像處理技術(shù)進(jìn)行處理和傳輸，得到想要的數(shù)據(jù)和圖像。在監(jiān)控視頻中，一般是采用無線傳輸?shù)姆绞絹韺?shí)現(xiàn)視頻圖像的傳輸?shù)?。通過無線傳輸?shù)男问?，可以大大提高傳輸?shù)馁|(zhì)量，獲得更快的傳輸速度，同時(shí)還具有較強(qiáng)的抗干擾性能，可以保證傳輸質(zhì)量的提高。視頻傳輸在傳輸之前一定可以進(jìn)行多次的壓縮，減少圖像的存儲(chǔ)空間，同時(shí)提高傳輸信息的安全性，又能不對(duì)原始的圖像造成損害。

3　結(jié)　語

視頻圖像處理技術(shù)和傳輸技術(shù)在我國的很多行業(yè)中都得到了迅速的發(fā)展，除了常見的道路監(jiān)控以及監(jiān)控視頻領(lǐng)域外，在醫(yī)學(xué)生物方面以及文化藝術(shù)方面也得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)醫(yī)學(xué)顯微鏡、超聲波圖像以及X光圖像的分析、電子游戲、動(dòng)畫制作中都是非常常見的。

[1]林娜.論視頻圖像處理與傳輸技術(shù)的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程,2015,(14):78-79.

[2]馬晨.雙通道USB3.0高速圖像傳輸與GPU并行圖像處理技術(shù)研究[D].北京理工大學(xué),2015.

[3]譚鵑.視頻圖像處理技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用探析[J].中國新通信,2015,(1):70-71.

[4]衛(wèi)小偉.視頻圖像處理技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的運(yùn)用[J].電子制作,2015,(12):156-157.

[5]何軍玲.視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用探討[J].電子技術(shù)與軟件工程,2014,(18):88-89.

[6]馬玥.探究視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展與運(yùn)用[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2014,(6):126-127.

（責(zé)任編校：何俊華）

2016－03－02

廣西教育廳科研項(xiàng)目“基于模糊圖像處理中圖像增強(qiáng)技術(shù)在安防監(jiān)控中的應(yīng)用研究”（項(xiàng)目編號(hào)YB2014325）。

覃運(yùn)初（1965－），男，壯族，河池學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院副教授，研究方向?yàn)閿?shù)字圖像處理。羅富貴（1984－），女，河池學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院講師，研究方向?yàn)閿?shù)字圖像處理、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤。唐鳳仙（1976－），女，河池學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院副教授，碩士，研究方向?yàn)閳D像分割與檢測(cè)。

TP37

A

1673-2219（2016）05-0092-03