第五章 数字视频处理技术

2.网络视频格式
（1）ASF格式:英文全称为Advanced Streaming Format ，是微 软公司前期的流媒体格式，采用MPEG-4压缩算法。 （2）WMV格式:英文全称为Windows Media Video ，是微软公司 推出的采用独立编码方式的视频文件格式。
高清晰度电视（HDTV）
5.1
视频基础知识
视频的应用领域
通信
可视电话（Videophone
）
视频会议（Videoconferencing 视频点播（VOD:Video
）
On Demand ）
视频数据库
5.1
视频基础知识
视频的应用领域
个人娱乐
录象节目 VCD（Video
视频跟踪应用
人机交互
视频驱动的表情动画
视频跟踪应用
自动行驶车辆
夜间车辆跟踪
目标的检测与识别
视觉处理系统应用
图像与视频拼接
普通相机视场：50×350 人眼视场：200×1350 全景拼接（Panoramic Mosaic）：360×1800
图像与视频拼接
一维旋转情况 二维旋转情况
图像与视频拼接
视频卡的种类及其功能
2. 视频采集卡 视频采集卡的主要功能是从活动的视频图像中实时或 非实时地捕捉静态的或短时间动态图像，并能将其存 储于硬盘中，以便进行后期编辑。但要注意，该类视 频卡只能用于捕捉外界的图像，而不能对图像进行处 理。它可以实现将摄像机、录像机中的模拟视频信号 采集到计算机内，也可以通过摄像机将现场的图像实 时输入计算机。 3. 视频压缩卡 视频压缩卡的主要功能是将静止和动态的图像按照国 际压缩(JPEG/MPEG)标准进行压缩和还原。
1.本地视频格式
（1）AVI格式。Audio/Video Interleave（音频/视频隔行扫描）的缩写，
是将语音和影像同步组合在一起的文件格式。图像质量好，可以跨多个
平台使用。
它于1992年被Microsoft公司推出，随Windows3.1一起被人们所 认识和熟知。所谓“音频视频交错”，就是可以将视频和音频交织在一 起进行同步播放。这种视频格式的 优点是图像质量好，可以跨多个平台 使用，但是其缺点是体积过于庞大，而且更加糟糕的是压缩标准不统一， 因此经常会遇到高版本Windows媒体播放器播放不了采用早期编码编辑 的AVI格式视频，而低版本Windows媒体播放器又播放不了采用最新编 码编辑的AVI格式视频。其实解决的方法也非常简单，我们将在后面的 视频转换、视频修复部分中给出解决的方案。
数字视频简介
数字视频克服模拟视频了的局限性，这是因为 数字视频可以大大降低视频的传输和存贮费用、增 加交互性（数字视频可通过光纤等介质高速随机读 取）及带来精确再现真实情景的稳定图像。 如今，数字视频的应用已经非常广泛，并带来 一个全新的应用局面。首先，包括直接广播卫星 （DBS）、有线电视、数字电视在内的各种通信应 用均需要采用数字视频。其次，近年出现的一些消 费产品，如VCD和DVD，数字式便携摄像机，都是以 MPEG视频压缩为基础的。
的视觉暂留现象，就会产生连续的动态画面效果，
也就是所谓的视频。 按照处理方式的不同，视频分为模拟视频和数字视频。
5.1

视频基础知识
视频的定义
人类接受的信息70%来自视觉, 其中活动图像是信息量最 丰富、直观、生动、具体的一种承载信息的媒体。视频 （Video）就其本质而言，实际上就是其内容随时间变化的 一组动态图像(25或30帧/秒)，所以视频又叫作运动图像或 活动图像。 从数学角度描述，视频指随时间变化的图像，或称为时 变图像。时变图像是一种时-空（颜色）密度模式 （spatial-temporal intensity pattern），可以表示为 s(x,y,t)，其中(x,y)是空间变量，t是时间变量。
第五章
数字视频处理技术
任课老师：厉青
本章重点：
视频概述
视频的获取 利用Premiere进行视频创作 视频效果与输出 视频处理综合实例
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
视频跟踪
配 准
拼 接
存在相机抖动的拼接
运动视频分析系统
运动视频分析系统
运动视频分析系统
图像与视频安全
视频卡的种类及其功能

视频卡主要以视频芯片为核心，提供视频加速、播放和捕捉 等功能。视频卡的种类繁多，没有统一的分类标准。按其功 能可分为以下几类：
1. 视频转换卡 视频转换卡可以将视频图像(NTSC制、PAL制、SECAM制) 的模拟信号经过A/D(模/数)转换成数字化的混合视频信号， 然后依次经过解码、颜色空间变换形成RGB数字信号， RGB数字信号经过视频转换卡的一系列操作处理后，将保 存在计算机硬盘中，或被显示在VGA显示器上。 电视卡是一种特殊的视频转换卡，它是能够接收全频道、全 制式彩色电视节目的视频信号的转换卡。因此，在多媒体计 算机上插入电视卡，便可以将一台普通的计算机变为一台彩 色电视机。
5.1
视频基础知识
数字化视频的主要优点
便于计算机编辑处理
模拟信号只能简单调整亮度、对比度和颜色等，极大 地限制了处理手段和应用范围。而数字视频信号可以 传送到计算机内进行存储、处理，很容易进行创造性 地编辑与合成，并进行动态交互。 数字视频的缺陷是处理速度慢，所需的数据存储空间 大，从而使数字图像的处理成本增高。通过对数字视 频的压缩，这样可以节省大量的存储空间，光盘技术 的应用也使得大量视频信息的存储成为可能。
常见后缀
MPG
MPG
目标
时间 压缩情况
CD-ROM上的交互视频
1992年
数字电视
1994年
交互式、多媒体、低 码率视频 1998年
一部120分钟长的电影压 一部120分钟长的电影 保存接近于DVD画质 缩为1.2GB左右的大小 压缩为4-8GB的大小 的小体积视频文件
（3）DivX格式。DivX是由MPEG-4衍生出的另 一种视频编码（压缩）标准，也即我们通常所 说的DVDrip格式，它采用了MPEG4的压缩算 法同时又综合了MPEG-4与MP3各方面的技术， 说白了就是使用DivX压缩技术对DVD盘片的 视频图像进行高质量压缩，同时用MP3或AC3 对音频进行压缩，然后再将视频与音频合成并 加上相应的外挂字幕文件而形成的视频格式。 其画质直逼DVD并且体积只有DVD的数分之 一。
5.1
视频基础知识
数字化视频的主要优点
适合于网络应用 再现性好
便于计算机编辑处理
来自百度文库
5.1
视频基础知识
数字化视频的主要优点
适合于网络应用
在网络环境中，视频信息可以很方便地实现资源的 共享，通过网络线、光纤，数字信号可以很方便地 从资源中心传到办公室和家中。视频数字信号可以 长距离传输而不会产生任何不良影响，而模拟信号 在传输过程中会有信号损失。
（3）可以运用多种的编辑工具（对数字视频进行编
辑加工。
（4）由于数字信号可以采用一定的算法进行压缩，
使更多的信息能够在带宽一定的频道内传输。
5.1.2 视频的格式

视频文件可以分为两大类：一类是影音文件，即 本地视频，例如常见的VCD；另一类是流式视频文
件,
即网络视频格式，它是随着Internet的发展而诞 生的后起之秀。
Compact Disk） Versatile Disk）
DVD（Digital 电视购物 家庭摄象
视频游戏
5.1.1 视频的特点
（1）数字视频比较精确，且不容易受到干扰，可以 不失真的进行无数次复制，而模拟视频信号每
转录一次，就会有一次 差积累，产生信号失真
（2）数字视频更便于长时间的存放。
5.1
视频基础知识
数字化视频的主要优点
再现性好
模拟信号由于是连续变化的，所以不管复制时采 用的精确度多高，失真总是不可避免的，经过多 次复制以后，误差就很大。数字视频可以不失真 地进行无限次拷贝，其抗干扰能力是模拟图像无 法比拟的。它不会因存储、传输和复制而产生图 像质量的退化，从而能够准确地再现图像。
）
传统的模拟信号处理设备
直接广播卫星（DBS）
5.1
视频基础知识
模拟视频具有以下特点：
以模拟电信号的形式来记录
依靠模拟调幅的手段在空间传播
使用盒式磁带录象机将视频作为模拟信号存放
在磁带上 传统上，视频都以模拟方式进行存贮和传 送，然而模拟视频不适合网络传输，在传输效 率方面先天不足，而且图像随时间和频道的衰 减较大，不便于分类、检索和编辑。
（2）MPEG格式。MPEG的英文全称是Moving Pictures Experts Group，运动图像专家组格式。 家 里 常 看 的 VCD 、 SVCD 、 DVD 就 是 这 种 格 式 。 MPEG文件格式是运动图像压缩算法的国际标准，它采用 了有损压缩方法从而减少运动图像中的冗余信息。MPEG 的压缩方法说的更加深入一点就是保留相邻两幅画面绝大 多数相同的部分，而把后续图像中和前面图像有冗余的部 分去除，从而达到压缩的目的。目前MPEG格式有三个压 缩标准，分别是MPEG-1、MPEG-2、和MPEG-4，另外， MPEG-7与MPEG-21仍处在研发阶段。
5.1
视频基础知识
Video-DV）
数字视频（Digital
要使计算机能够对视频进行处理，必须把视 频源--即来自与电视机、模拟摄像机、录像 机、影碟机等设备的模拟视频信号，转换成 计算机要求的数字视频形式并存放在磁盘上， 这个过程称为视频的数字化过程（采样、量 化和编码）。
5.1
视频基础知识
（4）DAT格式。DAT格式的文件普遍存在于VCD光盘面中。 DAT文件实际上是在MPEG文件头部加上了一些运行参数形成的变体，
但大多数视频编辑软件都不直接支持DAT格式，一般需要用DAT2MPG软
件来转换。

.DV-AVI格式 DV的英文全称是Digital Video Format，是 由索尼、松下、JVC等多家厂商联合提出的一种 家用数字视频格式。目前非常流行的数码摄像机 就是使用这种格式记录视频数据的。它可以通过 电脑的IEEE1394端口传输视频数据到电脑，也可 以将电脑中编辑好的的视频数据回录到数码摄像 机中。这种视频格式的文件扩展名一般也是AVI， 所以我们习惯地叫它为DV-AVI格式。
可以输出连续图像信号的设备。
5.1
视频基础知识
视频的分类
按照处理方式为：模拟视频和数字视频
5.1
视频基础知识
Video）
模拟视频（Analog
模拟视频是一种用于传输图像和声音的并且随时间连 续变化的电信号。早期视频的记录、存储和传输都是采 用模拟方式，例如：我们在电视上所见到的视频图像是 以一种模拟电信号的形式来记录的，并依靠模拟调幅的 手段在空间传播，再用盒式磁带录像机将其作为模拟信 号存放在磁带上。
视频卡的种类及其功能
4. 动态视频捕捉/播放卡 该类卡的主要功能是实现动态视频、声音的同时捕获， 并对其进行压缩、存储和播放等，它是一种功能比较全 面的视频卡。 此外，还有MPEG影音解压卡、视窗动态视频卡、模拟 视频叠加卡和视频输出图形卡等。
5.1 视频概述
视频（Video）是由一幅幅内容连续的图像组成，当 连续的图像按照一定的速度快速播放时，由于人眼
5.1
视频基础知识
视频信号特点：
内容随时间而变化
伴随有与画面动作同步的声音(伴音)
5.1


视频基础知识
图像与视频区别：
状态不同
静止的图片称为图像（Image）
运动的图像称为视频（Video）

信源方式不同
图像的输入要靠扫描仪、数字照相机等设备 视频的输入只能是电视接收机、摄象机、录象机、影碟机以及
表5-1
类型 画面尺寸 带宽 应用
三种MPEG视频压缩格式的比较
MPEG-2（DVD） PAL：720×576 NTSC：720×480 4～8Mbps DVD 可调 可调 网络视频 DivX（.AVI） WMV ASF RMVB MOV MPEG-4
MPEG-1 PAL：352×288 NTSC：320×240 1～1.5Mbps VCD
5.1
视频基础知识
视频的应用领域
广播电视 通信
个人娱乐
5.1
视频基础知识
视频的应用领域
广播电视
地面、卫星电视广播 有线电视（CATV:Community
Antenna TV ）
数字视频广播(Digital
Video Broadcast）
TV ）
交互式电视（ITV:Interactive