第六讲.视频及图像处理技术

课程内容视频及图像处理技术概述视频压缩技术概述多媒体数据库概述多媒体网络通信技术概述1夏榆滨，xiayb@82338017关于本课的特点面宽：数学算法、软件系统、计算机硬件、网络技术、数据库技术，心理学……学习的思路：系统的视角理解各个知识点的关系，掌握关键概念和理论。科研方法：宏观定位与理清思路，理解具体问题，进行调查分析，仔细学习与深入研究第6章

视频及图像处理技术概述4术语说明：标准计算机术语－－参考国家科学技术名称审定委员会推荐术语标准用法非标准用法图像(image)图象像素象素视像/数字电视图像(video)视频图象，视频声音(audio)音频本课程中仍会使用“视频”、“音频”这样的词语

由于非标准用法已经广泛流传，所以，考虑到理解和学习相关参考资料的问题5主要内容：6.1视频的基本概念6.2视频技术的应用6.3颜色6.4视频分类与处理6.5数字图像处理与机器视觉技术简介66.1视频的基本概念多媒体数据声音文字图像视频（视像）……8视频是一个重要信息来源：人获取的信息约有85%来自眼睛，10%来自耳朵，其余5%来自其它器官96.1视频的基本概念颜色图像时变图像106.1视频的基本概念(续)视频（video）：是一种随时间变化的图像这种时变图像是一种时-空（颜色）密度模式（spatial-temporalintensitypattern）可以表示为s(x,y,t)，其中(x,y)是空间变量，t是时间变量(x,y)t116.1视频的基本概念(续)数字视频：视频图像成分的离散化或序列化(便于计算机处理)采样：连续坐标的离散化量化：颜色强度数值的离散化图像数字图像离散化序列图像数字视频离散化126.1视频的基本概念(续)例，视频图像离散化：

空间采样：

1024*768

象素Pixel

分辨率Resolution

幅值量化：

256级,28级,8bit,

灰度级Greylevel

帧率：

30帧/秒136.1视频的基本概念(续)原始波形采样频率采样数据重建波形关于采样频率的选取：足够高的采样频率146.1视频的基本概念(续)原始波形采样频率采样数据重建波形？？？过低的采样频率生活实例：迪斯科舞厅的身影。声带震动观察。电影汽车轮子变慢、停转甚至倒转。……15166.1视频的基本概念(续)一维信号电压流量txy二维图像二维采样定理（Nyguist准则）

采样频率需高于或等于信号最高频率的2倍采样频率对数字视频效果的影响帧图像精细度运动效果17186.1视频的基本概念(续)图像颜色数：一幅位图图像中最多能使用的颜色数二值图（亮，暗两值）灰度图（2n)如n=8,则256个灰度彩色图

(2nx2nx

2n)如16,777,216种颜色196.1视频的基本概念(续)分辨率:640×480分辨率:80×60分辨率206.2视频技术的应用216.2视频技术的应用电子信息产品

数字音视频产业是电子信息产业的重要组成部分，满足人们工作和生活中的视听需要，其产值约占信息产业产值的三分之一。有预测说，数字视音频产业年产值2010年：达到1.5万亿元226.2视频技术的应用（续）广播电视方面的应用形式电视广播（地面、卫星）有线电视（CATV:CommunityAntennaTV）数字视频广播（DVB:DigitalVideoBroadcast）交互式电视（ITV:InteractiveTV）高清晰度电视（HDTV:HighDefinitionTV）……236.2视频技术的应用（续）通信方面的应用形式可视电话（Videophone）:3G手机视频会议（Videoconferencing）视频点播（VOD：VideoOnDemand）视频数据库246.2视频技术的应用（续）个人生活与娱乐方面的应用形式录象节目VCD（VideoCompactDisk）DVD（DigitalVersatileDisk）电视购物家庭摄象视频游戏256.2视频技术的应用（续）音视频编码音视频解码加扰加密解扰解密物理介质上的信号传输调制发射解调接收……原始无压缩节目……《信源编码标准》……压缩数据包……《信道标准》演播室拍摄、录制、编辑接收机显示、交互、………数字电视……行业标准国际/国家标准26颜色图像时变视频视频技术中的关键概念-----颜色搞清楚彩色空间表示以及它们之间的转换，是彩色图形、静态图像、动态图像（视频）处理算法的基础276.3颜色286.3颜色颜色的概念某一景物的颜色，是在特定光源照射下，所反射的某些可见光谱成份在人眼所引起的视觉效果，称彩色视觉（colorvision）或者彩色感。要点一：是人眼主观和客观光源及其反射、吸收相结合所引起的生理—物理过程要点二：通常是建立在太阳光源基础上的296.3颜色（续）太阳光中颜色的组成-----太阳光谱1672年牛顿用三棱镜将太阳光（白光）分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫（品红）顺序排列渐变的彩带，这种现象称作色散（dispersion）306.3颜色（续）颜色与光的（物理）本质颜色是对光的彩色感，光是由光波组成的，光波则是一种具有一定频率范围的电磁辐射。可见光波频率范围：380nm～780nm316.3颜色（续）（物理概念上的）单色光定义只具有单一波长的色光或者所占波谱宽度小于5nm的色光，称作单色光326.3颜色（续）颜色与光波波长的关系-----生理－物理一定波长的光与某种颜色感相对应；相同颜色感对应于一定波长范围的光，即色对光波的反映关系并不是单一的。色光名称紫蓝青绿黄绿黄橙红波长范围(nm)380-430430-470470-500500-530530-560560-590590-620620-780336.3颜色（续）AM短波TVFM雷达波780nm 380nm346.3颜色（续）国际照明委员会（CIE）对颜色的描述颜色的三要素色调（hue）：彩色的感觉，反映颜色的种类。色调与光波的波长有关，不同的波长反映不同的颜色感。饱和度（saturation）：颜色的纯度/深浅/浓淡，即掺入白光的程度，掺入白光多，饱和度就低，反之饱和度就高。白光的饱和度为0。亮度（brightness）：颜色作用于人眼所引起的明暗视觉程度。对于色调和饱和度固定的光而言，当其全部能量增强时，亮度增加，因此亮度与光功率有关。人眼的视觉包括光觉和色觉，也就是亮度视觉和彩色视觉356.3颜色（续）36颜色在视频技术中的应用关键

-----人工颜色生成的基础同色异谱现象相加混色RGB三基色原理空间混色效应时间混色效应相减混色6.3颜色（续）376.3颜色（续）同色异谱现象：由不同的光谱成分混合出相同颜色的现象，称为同色异谱如波长在500-530nm范围的光谱，能引起“相同的绿色感”，故彩色感与波长不是单值关系此外，如果用波长540nm的绿光和700nm的红光按照一定比例混合，同时作用于人眼时，可以得到相当于580nm的黄光色感；此时，眼感分辨不出是单色黄光，还是由红、绿两种光混合而成的黄光。386.3颜色（续）生理学实验证明，人眼中存在三种錐体，大体上相当于红、绿、蓝三基色接收器。感光细胞(photoreceptorcells)：1.杆状细胞(rod)：单色夜视2.锥状细胞(cone)：彩色视觉红(red)绿(green)蓝(blue)396.3颜色（续）406.3颜色（续）同色异谱的应用同色异谱现象为人工仿造自然界彩色提供了理论依据，人们可以用少数几种颜色的混合色来代替光谱色，同样可以还原出自然景物的色彩。例如，RGB三基色原理、空间混色、时间混色、CMYK相减混色416.3颜色（续）同色异谱现象的生理学依据人眼中存在三种(红、绿、蓝)錐体，对不同光谱成分有时具有相似的色感。426.3颜色（续）基色（primarycolor）基色是指互为独立的单色，任一基色都不能由其他两种基色混合产生（类似空间的基向量）。RGB三基色(tri-chrominanceprimary)原理三基色是根据人眼对彩色视觉的大量实验证明，选择红色、绿色和蓝色这三种相互独立的基色，按照不同比例组合，可以配出的大部分颜色与自然界的色彩相符，能引起人眼各种不同的彩色感。同样绝大多数颜色也可以分解成红绿蓝三种色光。436.3颜色（续）三基色图446.3颜色（续）空间混色效应（effectofspace-mixedcolor）空间混色效应的现象：当两种或者多种颜色细节（细点或者细线）在空间排列足够近时，即，人在一定距离以外观看，对颜色细节的分辨角小到一定范围时，人眼就分辨不出各自不同的颜色，而是几种颜色的混合彩色感。生理依据：人眼空间分辨能力有限。空间混色效应的应用：此效应是大部分视频显示设备的工作基础456.3颜色（续）空间混色效应示例CRT/LCD…466.3颜色（续）时间混色效应（effectoftime-mixedcolor）现象：将三种基色光，按时间顺序轮流投射到同一表面上，只要轮换速度足够快，将会产生相加混色的类似效果。生理依据：视觉残留特性。应用：DLP476.3颜色（续）以1颗1024*768的XGA等级DMD来说，约9平方公分左右，厚度不超过0.5公分，不过，这块小小的DMD却包含了1024*768个16*16微米的镜子，这些镜子利用角度的差异（±10度）来表示开或关的状态，每块DMD都有对应的动态随机记忆体SRAM，用以记忆并处理每块镜子的偏向角度，除了开关的单纯2元变化外，还能在±10度之间这20度的差距内，变化出256段的角度。新的DLP投影机有采用三片DLP合成的方式形成彩色影像486.3颜色（续）CMYK相减混色当三种基本颜色等量相减时得到黑色；等量黄色（Y）和品红（M）相减而青色（C）为0时，得到红色（R）；等量青色（C）和品红（M）相减而黄色（Y）为0时，得到蓝色（B）；等量黄色（Y）和青色（C）相减而品红（M）为0时，得到绿色（G）。

依据：滤掉某种颜色的光应用：印刷496.3颜色（续）颜色空间的概念：是表示（定义）颜色的一种数学方法。此空间中的一个位置代表一种颜色。人：使用－－色调、饱和度和亮度(Hue,SaturationandBrightness)来描述颜色；显示设备：使用－－红、绿和蓝（Red,GreenandBlue）荧光粉的发光量来描述颜色；打印与印刷：使用－－青色、品色、黄色（和黑色）(Cyan,Magenta,Yellow(andBlack))的反射与吸收量来描述产生的颜色。颜色空间坐标：通常用三个参数（三维坐标）来描述。506.3颜色（续）RGB颜色空间根据三基色原理，任意给定的彩色光F的配色可以用如下关系式表达为：F=r[R]+g[G]+b[B]其中系数r、g、b称为（绝对）三色系数（tri-colorcoefficient）或者三色坐标值（tri-colorcoordinatevalue）[R]、[G]、[B]表示各个基色的单位量516.3颜色（续）RGB颜色空间(CIE1931RGB)国际照明委员会（CIE）规定把波长为700nm，光通量为1光瓦（680lm,流明）的红光作为一个红基色单位，用1[R]表示；把波长为546.1nm，光通量为4.5907光瓦的绿光作为一个绿基色单位，用1[G]表示；把波长为435.8nm，光通量为0.0601光瓦的蓝光作为一个蓝基色单位，用1[B]表示。这样，FE白=1[R]+1[G]+1[B]依据：人眼对同样光通量的三种基色的感觉强弱不同。52三色刺激值RGB颜色匹配曲线536.3颜色（续）r-g色度图（1）为了方便，将RGB基色制公式作归一化处理： （r+g+b=1）

对于每种色光来说，只要RGB三个分量中的两个确定了，余下的分量自然是确定的。(事实上，颜色是由r、g、b的比例确定)于是，得到一个二维的r-g

标准色度图（见下一页）546.3颜色（续）r-g色度图（2）556.3颜色（续）x-y标准色度图(CIE1931XYZ/xyY)（1）按照r-g色度图，会出现负参数，这对相加合成颜色的计算不利所以将r-g色度图进行变换、归一、投影，得到x-y标准色度图X 0.489989 0.310008 0.2 RY = 0.176962 0.812400 0.01 GZ 0.000000 0.010000 0.99 B

X Y Z X+Y+Z X+Y+Z

X+Y+Zx=y=z=566.3颜色（续）576.3颜色（续）x-y标准色度图（1）所有可见光波长作用于人眼引起色感的光谱色，都在舌形曲线上，这条曲线叫做谱色曲线或者光谱轨迹舌形曲线上的谱色光，饱和度为100%；而白色E点的色饱和度为0；舌形曲线内各点越靠近谱色曲线，色饱和度越高（色越浓）；越靠近E点，色饱和度越低（色越淡）586.3颜色（续）x-y标准色度图（2）谱色曲线上任意一点和中间E点的连线称作等色调线（equi-colorhueline），即该线上各点色调均相同，但线上各点色饱和度不同，越靠近中点E，饱和度越低，反之越高596.3颜色（续）x-y标准色度图（3）当在舌形曲线内任取三点作基色时，由此三基色所作三角形，其所混合的全部彩色都应包括在三角形内由图可见，使用相加混合色法，只能够表示三角形区域内部的颜色，对于三角形外部区域的颜色，主要是饱和度较高的蓝绿色光和黄单色光则不能表示606.3颜色（续）其它颜色空间（1）电视颜色空间：减少色度图中色差与感知的非线性，实现黑白图像与彩色图像相对独立，亮度和色彩单独编码可以降低色彩编码数据量。YUV颜色空间（用于多种制式电视信号），如下所示亮度Y=0.30R+0.59G+0.11B色差U=R-Y，V=B-Y色差感知较均匀一般可以通过如下数据实例求得不同的转换矩阵：采用的白光光源： D65(illuminatesD)(xn,yn)=(*,*)采用的基色坐标：

R:(xr,yr,zr)=(*,*,*) G:(xg,yg

,zg)=(*,*,*) B:(xb,yb,zb)=(*,*,*)616.3颜色（续）其它颜色空间（1）电视颜色空间：减少色度图中色差与感知的非线性，实现黑白图像与彩色图像相对独立，亮度和色彩单独编码可以降低色彩编码数据量。YIQ颜色空间（用于NTSC制式电视信号）亮度Y同PAL制式I=0.60R+0.28G-0.32B，Q=0.21R-0.52G+0.31B考虑了人眼分辨红黄之间颜色变化能力最强，而分辨蓝紫之间颜色变化能力最弱的视觉特性Y’CbCr/Y’Cb’Cr’颜色空间（用于数字电视）由YUV颜色空间派生而来Y’定义为[16,235]范围内的8位二进制数据Cb’和Cr’定义为[16,240]范围内的8位二进制数据626.3颜色（续）其它颜色空间（2）HSI颜色空间直接使用颜色三要素色调H（hue）饱和度S（saturation）光强度I（intensity）HSI颜色立体图636.3颜色（续）646.4视频分类和处理656.4视频分类和处理1884年，德国人P.G.尼普科夫发明了可实现机械电视的扫描盘。1897年德国人K.F.布劳恩发明了阴极射线管。1925年英国的J.L.贝尔德表演了实用的机械扫描电视。1930年左右英国、前苏联等国家进行了机械电视的广播。1933年美国的V.K.兹沃赖金发明了光电摄像管，可以把光图像变成电信号，为真正的电子电视奠定了基础。1936年贝尔德电视公司在英国开始了电子方式的黑白电视广播，从此开始了电子电视的时代。1954年美国正式开播NTSC兼容制彩色电视。1967年前联邦德国正式广播PAL兼容制彩色电视，同年，法国和前苏联开播了SECAM兼容制彩色电视。从20世纪90年代开始，出现了数字电视广播标准，如欧洲的DVB系统、美国的ATSC系统、日本的ISDB系统等。66古董机型671939年的GEHM1711929年的Semivisor

6869本节主要内容视频的一般分类：模拟视频（AnalogVideo）数字视频（DigitalVideo）视频的处理方式：录制（Record）、编辑（Edit）存储（Store）、传输（Transfer）回放（Playback）检索（Retrieve）706.4.1模拟视频什么是模拟视频？以模拟电信号的形式来记录视像依靠模拟调幅的手段在空间传播视像使用盒式磁带录象机将视频作为模拟信号记录存放在磁带上7模拟视频信号模拟视频信号的形成方法模拟视频信号f(t)是一维时间变量的电信号它是通过对s(x,y,t)在时间坐标t、水平分量x和垂直分量y上采样得到的周期性地采样称之为扫描（scanning）最常用的扫描方法是逐行扫描（progressivescanning）隔行扫描（interlacedscanning）7模拟视频信号（续）对“一幅画面”的扫描采样结果形成帧（frame）逐行扫描一次一帧隔行扫描每帧需要扫描两次，称作奇数场和偶数场（field）A到B为一行，B到C为水平回扫，D到E和F到A为垂直回扫隔行扫描：心理视觉研究表明如果显示的刷新率大于50次/秒，人眼就感觉不到闪烁。为了在较低的传输带宽下降低闪烁，电视系统采用了隔行扫描。737模拟视频信号（续）视频信号的几个重要参数垂直清晰度水平线数目(行/帧)宽高比扫描方式帧率场率颜色模型例如，625行/帧，隔行扫描，2场/帧，312.5行/场，YUV模型7576777模拟视频标准分量模拟视频（CAV）每个分量都是一个单独的单色视频信号有较好的色彩再现（相对于复合模拟视频而言）三个分量（R、G、B）完全同步三倍以上的带宽79复合视频（Compositevideo）将色度信号加载到亮度信号上合成为一个单独信号，占用单倍带宽传输；在复原颜色时作分离操作会产生色调（Hue）和饱和度（Saturation）误差。模拟视频标准（续）屏蔽地线信号线S-video（Y/Cvideo）是前面两种的折衷，将色度（chrominance）信号组合后加上亮度（luminance）信号共两个信号参与传输，一条用于亮度信号，另一条用于色度信号，这两个信号称为Y/C信号。有如下优点：减少亮度和色度之间的交叉干扰。不需要使用梳状滤波器来分离亮度信号和色度信号，这样就可提高亮度信号的带宽。模拟视频标准（续）屏蔽地线Y地线C地线C线Y线8081PAL（逐行倒相PhaseAlternationLine-by-line）:德国德律风根公司在1962年提出，主要用于西欧和中国。隔行扫描，每帧625行，25帧/秒,2场/帧,312.5行/场高宽比：4:3颜色模型：YUV(YCbCr)加上音频信号，占用带宽8MHz模拟视频标准（续）82NTSC（NationalTelevisionSystemsCommittee）确立于1952年，主要用于北美和日本隔行扫描，每帧525行，每场262.5行，60场/秒宽高比4:3垂直清晰度为340行/帧水平清晰度为452象素/行颜色模型：YIQ加上音频信号，占用带宽6MHz或者4.2MHz模拟视频标准（续）83SECAM（System

ElectroniqueColorAvecMemoire）1967年开始相继采用，主要用于法国和东欧其它指标同PAL，只有加载彩色信号的方法不同逐行依次传递色度信号(R-Y)和(B-Y)按时分原则，在同一时间内在传输信道内只有一个信号存在，以免发生互串模拟视频标准（续）8模拟视频标准（续）三种现存彩电制式的主要特点比较对重显彩色图像来看，NTSC最好，PAL其次，SECAM第三NTSC传输系统设备要求高，但是接收机的成本最低；SECAM和PAL接收机成本较高85色彩复原的要求根据三基色的基本原理，一种颜色可以用R、G、B三个彩色分量按一定的比例混合得到。但要精确地复显自然景物中的彩色确是相当困难的。科学家们对人的彩色视觉特性经过长期研究后发现，在重显自然景物彩色过程中，并不一定要恢复原景物辐射的所有光波成分，而重要的是获得与原景物相同的彩色感觉。彩色电视图像重现过程86用彩色摄象机摄取景物时，先把自然景物的彩色分解为R、G、B分量，处理并传输，最后重显自然景物彩色。彩色电视图像重现过程（续）8788在彩色电视中的信号组成：用Y、C1,C2彩色表示法分别表示亮度信号和两个颜色信号

线性组合可以构造出各种不同的彩色空间来表示景物的颜色。C1，C2的含义与具体的应用有关：NTSC：C1，C2分别表示I、Q两个色差信号。PAL：C1，C2分别表示U、V两个色差信号。CCIR601：C1，C2分别表示Cb，Cr两个色差信号。彩色电视图像重现过程（续）89色差物理意义：指基色信号中的三个分量信号(即R、G、B)与亮度信号之差，色度信号应仅包含色度信息，而不包含亮度信号。彩色电视图像重现过程（续）90在彩色电视中，使用Y、C1，C2的两个重要优点：

Y和C1，C2是独立的，因此彩色电视和黑白电视可以同时使用，Y分量可由黑白电视接收机直接使用而不需做任何进一步的处理。

可以利用人的视觉特性来节省信号的带宽和功率，通过选择合适的色度表示法，可以使C1，C2的带宽明显低于Y的带宽，而又不明显影响重显彩色图象的观看。彩色电视图像重现过程（续）9分量视频的重现过程：

LCD投影机同步电路校正R校正G校正B采样电路采样电路采样电路LCD2LCD1LCD39分量视频的重现过程：LCD投影机（续）9分量视频的重现过程：

LCD投影机（续）9分量视频的重现过程：

LCD投影机（续）9LCD投影机彩色视频重现（续）966.4.2数字视频数字视频的特点使用彩色信号的分量表示方法：YCbCr、YUV、YIQ或RGB，有效避免复合编码造成的虚象易于处理：可直接进行随机存储、检索、复制、编辑、通过矩阵变换（例如：YCbCr

XYZ

RGB…）实现不同设备的相同彩色感再现。传输稳定，抗干扰能力强，不失真交互能力强，集成各种视频应用按照需要和传输能力改变图像质量/传输速率需要大容量存储和高传输带宽，因此必须进行数字视频压缩9数字视频标准在不同的行业对视频有不同的标准，但是随着数字视频通信的出现，横贯所有行业的标准化进程已经开始在计算机行业，定义了标准的显示分辨率在广播电视行业，有数字化演播室标准在通信行业已经建立了标准的网络协议9数字视频标准（续）计算机行业的视频显示分辨率标准由视频电子标准协会（VESA）制定VGA：640象素/行*480行TARGA：512象素/行*480行SVGA：1024象素/行*768行，1280象素/行*1024行这些模式的图像刷新率为72帧/秒9数字视频标准（续）数字视频通信演播标准ITU-RBT.601(旧：CCIR601)参数ITU-RBT.601

525/60NTSCITU-RBT.601

625/60PAL/SECAMH.261CIF（通用中间格式）H.261QCIF（1/4通用中间格式）像素/行Lum(Y)Chroma(U,V)(858)720(429)360(864)720(432)360(352)360(176)180(176)180(88)90行/图像Lum(Y)Chroma(U,V)48048057657628814414472隔行扫描2:12:11:1场率605030,15,10,7.5宽高比4:3100数字视频标准（续）图像/视频压缩国际标准标准应用CCITTG3/G4（ITU-TSS）二值图像（传真机）JBIG二值图像（中间色调）JPEG用于连续静止图像的压缩H.261P64kbit/s码率的视频压缩。P＝1,2,…,32。如：视频会议系统H.263低于64kbit/s码率的视频压缩。如：基于PSTN和窄带无线通讯网的可视电话系统MPEG-15Mbit/s码率的视频压缩。如：多媒体和VHS质量的广播电视MPEG-2几兆到几十兆码率的视频压缩。如：常规电视和高清晰度电视MPEG-4低于64bit/s和高于64bit/s到几兆的视频压缩。如：窄带可视电话和交互式视频通信…………10数字视频标准（续）其它通用的视频格式视频格式公司DVI，IndeoIntelCorp.QuickTimeAppleComputerCD-IPhilipsConsumerElectronisPhotoCDEastmanKodakCompanyCDTVCommodoreElectronicsRealMediaRealNetworksWindowsMediaMicrosoftCorp.JPEG2000HDPhoto：微软在2006年推出这种图片格式，当时取名叫WindowsMediaPhoto，11月改名为HDPhoto。H.264AVS---中国数字视频标准（续）10模拟视频数字化数字化方法将彩色复合视频模拟信号（彩色全电视信号）分解成YCbCr、YUV、YIQ、RGB，然后用3个A/D转换器分别对它们进行数字化。高速A/D转换彩色复合视频信号数字化，在数字域中分离产生YCbCr、YUV、YIQ、RGB。扫描与采样（ScanningandSampling）视频图像在空间水平分量上的离散化或者，视频信号在时间分量上的离散化量化（Quantization）视频图像颜色值的离散化编码（Encoding）使用指定的比特数对量化值进行编码10410模拟视频数字化（续）扫描与采样（ScanningandSampling）根据奈奎斯特（Naquist）定理，采样频率高于二倍最大信号频率。（参见前面所讲）因此：最好先进行低通滤波除去噪声（高频成分），然后以足够的采样频率在每条水平扫描线上等间隔地（离散化）提取视频图像的值。10模拟视频数字化（续）量化（Quantization）采样后的视频图像在空间上形成离散像素阵列；而每个像素值仍是连续的，因此需经过量化转换为离散值（指定区间的有限个整数值）。均匀量化将像素值等间隔地分层量化；非均匀量化将像素值非等间隔地分层量化。模拟值与量化值之间的误差称为量化误差（error），量化误差在亮度平坦区域看起来呈颗粒状，称为颗粒噪声。量化精度越细（整数值区间越大），量化噪声越小，但需以增加电平数（码率）为代价。10模拟视频数字化（续）矢量量化（VectorQuantization）量化除了上述的标量量化（ScalarQuantization）外，还可以采用矢量量化VQ（VectorQuantization）将离散像素阵列的每K个像素一组，形成K维空间的一个矢量后对其量化，最著名的是LBG法（Linde，Buzo，Gray）。10模拟视频数字化（续）编码（Encoding）在保证一定质量例如信噪比（SNR：SignaltoNoiseRatio）的前提下以最少的比特数表示视频图像的量化值对于标量量化而言，通常先进行PCM（PulseCodeModulation）或者DPCM（DifferentialPCM）编码其信噪比与量化比特数的关系为：当每像素的编码比特数增加/减少1时，信噪比约增加/减少6dB除了信噪比评价准则外，更重要的是进行主观评价测试（SubjectiveEvaluationTest）10模拟视频数字化（续）最佳量化最佳量化的目标是采用最少的编码比特数达到最小量化误差设计最佳量化器有两种指标：量化误差的均方差值最小的客观准则；根据人眼视觉特性的主观准则。1106.4.3视频技术视频采集（videoacquisition）视频存储（videostorage）视频传输（videotransmission）数字视频处理（digitalvideoprocessing）1116.4.3视频技术（续）视频采集（videoacquisition）

彩色电视摄像机要求能够摄取彩色景物的光图像信息，经过复杂电路处理，产生相应的彩色图像电信号，根据采用摄像器件不同来分可以分为摄像管型和固体扫描型两种电视摄像管（八十年代以前使用）在高度真空的玻璃泡中装有一个光电变换靶，景物图像经过透镜组投射到光电靶上，产生电荷像，然后通过装在管内的电子枪发出的电子束扫描整个图像转变成电信号金属氧化物半导体光电转换面阵器件：将图像转化为电信号，不需要电子束扫描，使电视摄像器件由真空化走向固体化，大大地缩小了电视摄像机的尺寸电荷耦合器件（CCD:ChargeCoupledDevice）CCDCMOS器件互补性氧化金属半导体112CCD图像传感器中，对每个像素，光落在一个光电二极管上，光电二极管生成与落在上面的光的数量直接成比例的电荷。电荷传送寄存器(CTR)中捕获形成的电荷，然后传送到读数位移寄存器中

113CMOS图像传感器中，在每个光电二极管旁边进行电荷处理。每个像素可以直接寻址，因此可以使用一个简单的x-y寻址方案获得定时和读数114CMOS（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor）互补性氧化金属半导体CCD（ChargeCoupledDevice）电荷藕合器件CMOS感光器件的摄像头反应快、低耗能CCD摄像头反映稍慢、耗电稍大，但是成像质量更好

1156.4.3视频技术（续）视频存储（videostorage）无论是模拟视频还是数字视频，其常用的存储介质都可以分成磁存储介质和光存储介质。