数字视频技术第一章

数字视频技术刘睿liu_rui_ok@163.com2010年9月主要内容视频简介视觉特性与颜色空间视频编码技术数字视频专用处理技术视频处理算法的研究与开发工具※三维视频处理及立体显示技术教材及参考资料郭宝龙编，电子工业出版社（美）杰克著，杨征译，人民邮电出版社教材及参考资料路锦正编，电子工业出版社杨高波编，电子工业出版社视频应用图像与视频信号处理无所不在视频应用基于内容的图像检索基于内容的图像检索基于形状检索基于颜色检索基于骨架检索视频检索视频镰跟踪视频屋跟踪园应用人机鸣交互视频柔驱动粒的表忍情动虾画视频菊跟踪厅应用自动奏行驶垂车辆夜间豆车辆浇跟踪目标排的检河测与白识别视觉顽处理许系统认应用图像抚与视败频拼舌接普通饱相机为视场烦：50毛×3波50人眼沉视场啊：20绳0×锡13议50全景肆拼接（P欧an望or贸am姨ic邻M橡os公ai忘c）：36踪蝶0×干18荐00图像黎与视券频拼豪接一维公旋转曾情况二维咽旋转央情况图像捉与视材频拼辽接配准拼接存在相机抖动的拼接运动拾视频纷分析寒系统运动游视频开分析峰系统运动搏视频粪分析盗系统图像恋与视隆频安燃全第一莫章历视频趟简介§1.澡1模拟亦视频抓与数娱字视团频视频苏（Vi涝de吹o）最连初是师在电知视系维统中瓣提出油的；20世纪20年代智后期落，俄俯裔美艇国物剂理学向家、咐现代窗电视塞之父摸弗拉朴迪米朽尔·兹沃瓣尔金识为代役表的刺光电本管及图阴极肝射线该管为显核心必技术垂的全口电子谣电视坡系统颗问世浅后，杂才有意真正冰意义指上的词视频循，即衡黑白寺视频诵；在不客考虑障电视欧调制罢发射旗和接汇收等帽诸多撒环节轧，仅捞考虑柜和研友究电刑视基登带信敢号的兰摄取渡、改努善、闲传输戴、记这录、信编辑帅、显泽示的农技术杰就叫勾做“色视频型技术博”；主要吨应用宁于广糕播电领视的基摄录浩编系踏统、垦安全彻及监更控、柴视频每通信撑和视窃频会蔽议、贼远程笛教育束及视本听教婆学、咸影像掩医学击、影拴音娱辨乐和宫电子虚广告税等行兼业和阔领域皮。§视频矛的基本撤概念视频怠：动沸态图顾像，厌是一莲组图飞像按纷时间境顺序膊的连犯续展冻示按信葬号组闭成和职存储下方式棋的不供同：模拟凑视频灶：是缸由连壳续的炭模拟站信号作组成粗的图泛像序饰列，顿像电监影、默电视保和录独像的乱画面行；数字瘦视频僚：是禾一系吃列连冲续的岩数字四图像康序列打；§1.絮1.糕1视频句的基本慈概念帧：船一段婆视频瓦中的肾每一苏幅图莫像称冰为一靠帧；根据赤视觉药暂留肚原理月，要对使人核的视柔觉产丝式生连甘续的舍动态腹感觉命，每添秒钟姓图像服的播碌放帧涛数要爷在24～30（帧顷频）;帧频湾：每堆秒播季放的表帧数§1.脸1.和1视频特的基本颠概念图像魄序列尚构成飞视频§1.序1.畜2扫描扫描鲜：扫描蜂行数己（扫沙描分赏辨率烈）越循多，泛电视射清晰司度越溜高隔行丝式扫描碍：逐行缺扫描稳：简惕单、淡可靠麦、图退像清幕晰，衬但要惧求传塌输通谜道具笨有很压宽的进频带艳；计捉算机原理愁：传垂送电亡视图趴像时磨，将尺每幅比图像科分解伐成很崖多像济素，雾按照帜一个患一个倚像素腰、一喉行一芦行的粘方式允顺序两传送核或接差收；分类迟：§扫描逐行扫描隔行扫描§1.灰1.葵2扫描黑白泛全电亦视信某号=黑白师图像扰信号揪＋（讨行、蚁场）箭复合比消隐限信号逼＋（携行、罚场）州复合悼同步钥信号

图像信号ｔｖ052μS12μS52μS10～12.5%白电平黑电平75%行正程行逆程行正程§1.眠1.燃2扫描

（行、场）复合消隐信号64μS20ｍｓ1.6ｍｓ12μS18.4ｍｓ1.6ｍｓ行消隐场消隐287.5行25行（行、场）复合同步信号64μS20ｍｓ160μｓ4.7μS行同步场同步160μｓ64μS§1.豪1.但2扫描100%160μｓ160μｓ1.6mｓ4.7μS12μS行同步场同步行消隐场消隐1.3μS75%25%同步劫脉冲架叠加烟在消俗隐脉议冲之病上；行同随步脉哲冲前类沿决积定接幸收机疮行扫旷中行陈正程抽结束胖和行歪逆程丸开始贡；行消糕隐前扬沿超简前同棒步前吉沿一肯定时陵间，蜘即存浪在一奇定宽社度的闲行消浸隐脉脊冲前裹肩；行同柔步脉虏宽为虽行周叶期的7.化5%左右进；场同能步脉敏宽为深行周薄期的2-警3倍。§1.歇1.夕2扫描一行绘黑白柜全电谨视信洲号示幅意图12μS64μS52μS4.7μSｔｖ0消隐电平75%同步电平100%白电平正程图像信号行消隐信号行同步信号（黑电平）10～12.5%§1.侧1.东2扫描黑白厘全电竟视信映号波司形（受以全绢白图划像为柴例）奇场开始偶场结束偶场开始奇场结束场消隐1.6mS=25行偶场场同步2.5行前均衡后均衡2.5行2.5行625312546246236216222223763132425311312314309310315316317318319320335336337338奇场场同步2.5行2.5行2.5行前均衡后均衡32μS64μS4.7μS12μS

4.7μS

64μS64μS§1.淡1.筹3数字盟视频广义亦的数蚂字视尝频——是指比依据讲人的饺视觉弱暂留用特性慈，借牛助计养算机嘴或微点处理倚器芯挪片的瓣高速偿运算找，加副上Co秧de序c技术蠢、传身输存面储技吼术等男来实闭现的签以比历特流盐为特轮征的筐，能倦按照蜻某种该规律笋和标井准在虑显示舟终端兽上再宴现活袜动影修音的码信息群媒介问；狭义引的数政字视绞频——是指嘉与具赶体媒环体格怪式所汽对应信的数嗓字视宴频，法如DV格式扒数字震视频驾、DV勇D光盘音格式引数字赶视频保、AV滥I桌面底格式咸数字梅视频吴、RM流媒响体格皮式数蚕字视汤频、MP垄4固体口存储倍数字香视频肉等。§1.沈1.漏3数字幅视频§1.这1.依3数字茅视频低通躁滤波面器容永许低踢频信茎号通损过,减弱(或减积少)频率锤高于柏截止笔频率唐的信乒号的传通过炼。§1.把1.失3数字许视频取样龄（采景样）将时柱间和底幅度炭上连领续的群模拟秘信号漂转变端为时状间离夸散的除信号称，即够时间某离散功化。tt幅度取样朗频率脉至少毕是模哀拟信找号最迷高频宫率的爱两倍干。一般凳选在2.绩5倍左勺右。§1.拒1.冷3数字潮视频量化将幅朋度连堆续信益号转描换为驻幅度兼离散翠的信概号，斗即幅戚度离拆散化顽。度量滋每一兽个取汽样值勺，归炸类于胜设定扭的量干化电券平中异的一讨个电纳平。量化冠电平饲越细触，失遮真程尸度越咏低，该数字索化后边的比宜特率箭越高粒。反飞之，挽相反票。一般浙来说痒，二槐进制麻方式筑，其谷量化册比特附为8的话访，其堡量化哭电平浙数为28，即25殃6个量库化电辅平。IT页U-寨60席1标准奴规定逢，演主播室稍用量椅化位面数为10扩bi酷t，用便于传骂输的巴量化牢位数裙为8b昏it§1.脾1.沈3数字叹视频编码按照援一定忙的规摆律，胳将时月间和跪幅度祖上离储散信密号用蒜对应璃的二武进制饿或多费进制各代码让表示哨。tt幅度2比特乎码8比特恰码（4个）妄（25价6个）11婚10溪00天10傲1110呈10醋00蚁10床1001呢10镰00恢10纤0100匠10写00百10改00以上敢是分传别用2和8比特剪码量残化的初电平宾。根据无取样恩的量认化电筛平数南，确疾定量托化比贸特码梁数。§1.件1.晃3数字刚视频视频羡数字格化将视呢频信骆号经梁过视首频采涉集卡外转换横成数开字视瓜频文漂件存咬储在狭数字穴载体鄙中。下面关以计族算机拳广泛得采用蹦的数砖字化熊技术音，即fl粘as寻hA杏/D变换堪器来浴具体烘看一隙下数管字化弱工作亮情况声：将图学像分唱成栅畅状，兔每个卡小格跨子代个表像怎素，劫且位请置确鲁定。Fl流as角h变换份器对湖每个朗像素馒取样竿，量掘化、外编码的后，匪将这穿些数妨据存春储到驻存储柳器中抚。计算坡机技筐术中虑，一能个字蚕节可林以表笨示0~弄25尘5范围移内的幼值，层但作胀为视培频信砍号幅纪度，萌只能毕在0~典10棒0通IR晌E单位爽之间誓。注：IR旺E是视轮频测踢量中鞋的单欺位，胃广播荡级视灯频电息平规啄定了者任何谎视频猾信号桑在播冶放时抢的亮炉度电域平都疫不能涌超过10望0戴IR奋E。§1.双1.鼓3数字竭视频假设炉图像请中某申一像症素的退亮度亡值为47诉I役RE单位宽，那侍么它侄所表蛾示的穴二进芹制数央应该枕是多党少呢净？在计枪算机宣中47该D=蔬00枯10讲11渴1B(二进颠制转剥换)在A/横D转换催中，撤由于术视频敌信号异在播渗放时喷的亮援度电肚平都捐不能否超过10纤0社IR府E，故晴根据剪二进么制转聋换原价理，隙视频拴信号兄转换叶后为01烈11虾10愚00B=膀10夸0昨P=掀47B=原B/芦2=诞50志P泛>B出?不比特1=铁0不变B=增B/改2=疑25族P构>B介?是比特2=捉1披P=陷P-栏B=咱22B=弄B/和2=静12寒.5世P>汁B?是比特3=拜1丢P=究P-跪B=娃9.窄5B=旧B/青2=林6.旨25倘P>谱B?是比特4=那1臭P=古P-怖B=惰3.踩25B=滴B/营2=殖3.讲12酱P>府B?是比特5=兔1旗P=开P-我B=管0.疗13B=吴B/互2=北1.钥56具P>祥B?不比特6=共0不变B=筋B/分2=臭0.膀78您P>扔B?不比特7=蒙0不变B=样B/滚2=雨0.莲39盼P>瞧B?不比特8=趣0不变思考浆：P=跪58胁I鹿RE,它所敲表示查的二损进制盖数是育多少蛙？§1.沸1.亿3数字胸视频D/铜A变换比特位比特值1=050.002=125.003=112.504=16.25

5=13.12将比恐特位生为1的比北特值慨相加庭，25捞.0行0+拜12自.5惠0+醉6.妈25接+3方.1摩2=雹46亮.8哪7约等肠于47§1.颂2视频热分辨坝率视频疏质量野通常倍用线阿分辨伞率来磁度量助；本质峰上是谢表示凶在显剧示器获上可床以显根示多胶少不残同的千黑白混垂直醒线；§1.宾2.跳1标准秧清晰欧度标准某清晰邻度视巷频通焰常定太义为48夜0或57脉6的隔心行有神效扫雕描线伤的视惭频，忠分别藏称为眯“48鬼0i达”和“57丙6i宜”；固定锐像素剂（非CR死T）、鼻具有4：3宽高网比的秩消费诉类显禽示器驱通过颈转换望后，闹对应丹于72赛0×此48馒0i或72裹0×淋57柏6i的有垃效分格辨率梳；对于16：9的宽至高比醒，转例换后伙的有环效分甩辨率污对应佛于96伞0×锻48荒0i或96岂0×眯57问6i。§增强寸清晰停度增强向清晰巩度视芹频通魂常定器义为48叛0或57犯6的逐螺行有娇效扫驶描线驰的视锯频，颈分别碎称为尊“48拍0p取”和“57映6p用”；固定却像素珍（非CR特T）、重具有4：3宽高世比的躁消费痒类显析示器朋通过码转换荷后，右对应怪于72司0×遣48残0p或72认0×君57宣6p的有宽效分央辨率威；对于16：9的宽界高比桌，转抱换后租的有痒效分粮辨率暖对应研于96研0×蚂48幻玉0p或96联0×据57物6p。§高清嫩晰度高清驱晰度婚视频间通常清定义凳为具傅有72绩0逐行巡寿（72穷0p）或10旗80隔行责（10播80恢i）有亭效扫启描线轿的视扮频；固定慎像素鄙（非CR虎T）、巡寿具有16：9宽高裳比的共消费半类显勿示器百通过傅转换丢后的龙有效检分辨诱率对羞应于12朽80究×7歇20到p或12桑80雨×归10箱80样i；§1.稍3视频缠质量寨评估无与方笛法数字做视频锤的质蔽量直扶接反喜映了咸用户蜓使用占视频誓通信伞业务蒸时的旧主观疼感受快，因响而要庙求采近用合昼理的斜标准奸对视饺频质月量进扎行快蛛速、腹准确轧的评县价；图像析质量塔评价第标准视频涉传输珠质量藏评估§1.项3织.1图像仇质量厘评价惨标准主观找评价——观察互者打浅分统轨计计伐算平洁均值项作为熟评价蒙结果径（平贞均评捎价分坚值，MO艰S）；双刺贞激连悟续质装量分元级法——交替蕉播放酷待评塘估序横列和坝基准宰序列蛋进行夏直接闭质量饼比较烤，观拿察者枣打分妖，平悲均值杏作为帝评价桐结果蹄（最严大程疏度降自低图贺像场到景情浓节对痒评测瞧影响贞）；单刺伏激连毯续质躲量评土价方唐法——只播喜放待蛮评价择序列汤，观奖察者硬观看蜘同时握根据僵评分卸表打拳分。§1.咳3常.1图像犯质量业评价浙标准缺陷属：观察福者需翠经过戒培训慢，人省力物去力投末入大昆，为描时较呀长；图像较内容斜与情虚节千似变万吴化，感观察露者个刷体差蚂异大梁，人服的视植觉反照应到肉主观玻感觉干上有豆其心矮理因尾素，伏容易惰发生纲主观墨上的震偏差抗；主观状评价芽无法荒进行池实时蚕监测承；仅仅干只有逆平均栗分，余如果动评测击分数浆低，逐无法妨准确遗判断谜问题杜的根嘉源。§1.险3寨.1图像债质量姐评价士标准客观泄测量——相对既评估岸和绝鬼对评滴估相对察评估踏：将勒压缩声或经垃传输胶的视丘频与烈原始连视频宾比较梦以获害得相件对评惊估指西标值增，由肠此评售估图爪像质屈量；廊一般绝用于随视频惹制作晌时的结质量悦评估擦，准酷确性必高；均方台根误此差（MS我E）峰值蛋信噪纸比（PS亡NR）绝对绍评估课：直旨接对栏压缩矛或经迟传输里的视伏频进贝行评娇估获票得指笼标值串，由旷此评追估图启像质惑量；怜一般裤在线悼观看股测试让，准晓确性贝稍低袜。§1.头3桨.2视频烧传输膜质量胁评估在视宽频通慕信业粥务的削实际幸应用蛛中，中无法旋完全振保证凳端到笑端的犹视频决传送筑质量呢，在该通信远和互法联网还应用配中信裳源端泽和接冻收端祖对图融像质转量主忙要影准响因炒素：可用潜带宽惰：衡纵量用值户从深网络码取得邮互联屑网视恭频应改用数卵据的哭能力档；延时浩：延削迟超凝出缓念存能其力时射，会嘉发生坐丢包播，影牧响图爽像质摘量；丢包耐：导币致图朋像质猾量劣篇化的谣最根掩本原厘因；