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随着计算机和数字通信技术的迅速发展,通信的带宽与容量的限制使视频图像的编码和压缩算法成为研究的热点,各种多媒体数据压缩编码标准也在不断发展和完善。
MPEG-4是现有最重要和最有影响的多媒体数据压缩编码国际标准之一,基于对象的编码思想使其具有高压缩比、可扩展性、可交互性等许多优点。它充分利用人眼的视觉特性,抓住了图像信息传输的本质,从图像纹理、轮廓出发,支持基于视觉内容的交互功能,以其先进的编码理念、高效的压缩率、较低的带宽要求、清晰的重建质量,以及其顺应基于内容的访问、检索和操作的多媒体应用趋势,使其仍将是今后一段时间内视频编码标准的主流。MPEG-4代表着未来多媒体数据压缩编码的发展趋势。
本文首先介绍了视频监控系统的发展现状和视频图像压缩的可行性与必要性,对传统模拟监控系统的缺点和现代数字监控系统的优势做了相应对比。其次介绍了图像编码的原理、质量衡量方法,对当前使用广泛的算术编码、哈夫曼编码和离散余弦变换的过程与特点做了相应论述。详细说明了MPEG-4视频压缩标准采用的框架和流程,阐述了纹理编码、形状编码的方法和具体实现过程,重点分析了基于上下文的算术编码在二值图像形状编码中的使用以及在DSP上的实现,同时给出部分相应代码。对实际应用中的甚低比特率下的形状编码分辨率控制算法和MPEG-4的码率控制算法的实现作了相关介绍。最后介绍了数字监控系统的整体构架,对系统中各个模块之间的接口连接方式和视频压缩数据传递流程都做了详细说明。
MPEG-4首次把形状描述引入运动图像的编码,采用基于上下文算术编码对视频对象的二值形状信息进行编码,具有传统视频编码技术无可比拟的优势。因此,及时了解和跟踪MPEG-4的发展动态,掌握其核心技术,并结合实际应用在某些关键算法上有所创新和发展,是一项很有意义的工作。