0301数字视频技术基础讲解PPT课件

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运动视频分析系统
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运动视频分析系统
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图像与视频安全
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1.视频简介
§1.1 模拟视频与数字视频
视频（Video）最初是在电视系统中提出的； 20世纪20年代后期，俄裔美国物理学家、现代电视之父弗
拉迪米尔·兹沃尔金为代表的光电管及阴极射线管为核心技 术的全电子电视系统问世后，才有真正意义上的视频，即 黑白视频； 在不考虑电视调制发射和接收等诸多环节，仅考虑和研究 电视基带信号的摄取、改善、传输、记录、编辑、显示的 技术就叫做“视频技术”； 主要应用于广播电视的摄录编系统、安全及监控、视频通 信和视频会议、远程教育及视听教学、影像医学、影音娱 乐和电子广告等行业和领域。
下面以计算机广泛采用的数字化技术，即flashA/D变换器来具体看一 下数字化工作情况：
将图像分成栅状，每个小格子代表像素， 且位置确定。Flash变换器对每个像素 取样，量化、编码后，将这些数据存储 到存储器中。
计算机技术中，一个字节可以表示 0~255范围内的值，但作为视频信号幅 度，只能在0~100 IRE单位之间。
▪ 量化电平越细，失真程度越低，数字化后的比特率越 高。反之，相反。
▪ 一般来说，二进制方式，其量化比特为8的话，其量化 电平数为28，即256个量化电平。
▪ ITU-601标准规定，演播室用量化位数为10bit，用于 传输的量化位数为8bit
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§1.1.3 数字视频
❖ 编码
▪ 按照一定的规律，将时间和幅度上离散信号用对应的 二进制或多进制代码表示。
➢ 扫描行数（扫描分辨率）越多，电视清晰度越高
分类：
– 隔行扫描： – 逐行扫描：简单、可靠、图像清晰，但要求传输通
道具有很宽的频带；计算机
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§1.1.2 扫描
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
9
逐行扫描
隔行扫描
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§1.1.3 数字视频 ❖ 广义的数字视频——是指依据人的视觉暂留特性
，借助计算机或微处理器芯片的高速运算，加上 Codec技术、传输存储技术等来实现的以比特流 为特征的，能按照某种规律和标准在显示终端上 再现活动影音的信息媒介；
– 根据视觉暂留原理，要使人的视觉产生连续的动态 感觉，每秒钟图像的播放帧数要在24～30（帧频）;
➢帧频：每秒播放的帧数
§1.1.1 视频的基本概念 图像序列构成视频
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§1.1.2 扫描
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扫描：
➢ 原理：传送电视图像时，将每幅图像分解成很多像 素，按照一个一个像素、一行一行的方式顺序传送 或接收；
注：IRE是视频测量中的单位，广播级视频电平规定了任何视频信号在播放时 的亮度电平都不能超过100 IRE。
§1.2 视频分辨率
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视频质量通常用线分辨率来度量； 本质上是表示在显示器上可以显示多少不同的黑 白垂直线；
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§1.2.1 标准清晰度
❖ 标准清晰度视频通常定义为480或576的隔行有效 扫描线的视频，分别称为“480i”和“576i”；
2比特码 （4个）
8比特码 （256个）
幅 度
11
10001011
10
10001010
01
10001001
00
10001000
t 以上是分别用2和8比特码量化的电平。
t
根据取样的量化电平数，确定量化比特码
数。
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§1.1.3 数字视频
❖ 视频数字化
▪ 将视频信号经过视频采集卡转换成数字视频文件存储在数字载体 中。
❖ 固定像素（非CRT）、具有4：3宽高比的消费类 显示器通过转换后，对应于720×480p或720×576p 的有效分辨率；
❖ 对于16：9的宽高比，转换后的有效分辨率对应 于960×480p或960×576p。
§1.2.3 高清晰度
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❖ 高清晰度视频通常定义为具有720逐行（720p）
数字视频技术基础
视频应用
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图像与视频信号处理无所不在
视频应用
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基于内容的图像检索
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基于形 状检索
基于内容的图像检索
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基于颜 色检索
基于骨 架检索
视频检索
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视频跟踪
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视频跟踪应用
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人机交互
视频驱动的表情动画
视频跟踪应用
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自动行驶车辆
夜间车辆跟踪
§1.1.1 视频的基本概念
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➢ 视频：动态图像，是一组图像按时间顺序 的连续展示
➢ 按信号组成和存储方式的不同：
– 模拟视频：是由连续的模拟信号组成的图像 序列，像电影、电视和录像的画面；
– 数字视频：是一系列连续的数字图像序列；
§1.1.1 视频的基本概念
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➢帧：一段视频中的每一幅图像称为一帧；
❖ 固定像素（非CRT）、具有4：3宽高比的消费类 显示器通过转换后，对应于720×480i或720×576i 的有效分辨率；
❖ 对于16：9的宽高比，转换后的有效分辨率对应 于960×480i或960×576i。
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§1.2.2 增强清晰度
❖ 增强清晰度视频通常定义为480或576的逐行有效 扫描线的视频，分别称为“480p”和“576p”；
❖ 狭义的数字视频——是指与具体媒体格式所对应 的数字视频，如DV格式数字视频、DVD光盘格 式数字视频、AVI桌面格式数字视频、RM流媒体 格式数字视频、MP4固体存储数字视频等。
§1.1.3 数字视频
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§1.1.3 数字视频
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低通滤波器容许低频信号通过, 减弱(或减少)频率高于截 止频率的信号的通过。
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§1.1.3 数字视频
❖ 取样（采样）
▪ 将时间和幅度上连续的模拟信号转变为时间离散的信号， 即时间离散化。
幅 度
t
取样频率至少是模拟信 号最高频率的两倍。
一般选在2.5倍左右。
t
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§1.1.3 数字视频
❖ 量化
▪ 将幅度连续信号转换为幅度离散的信号，即幅度离散 化。
▪ 度量每一个取样值，归类于设定的量化电平中的一个 电平。
目标的检测与识别
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视觉处理系统应用
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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
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一二维维旋旋转转情情况况
图像与视频拼接
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图像与视频拼接
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配
拼
准
接
存在相机抖动的拼接
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