Алгоритмы сжатия видео изображения

видеосервер термокожух чувствительность диафрагма

В современных технологиях CCTV наметилась устойчивая тенденция к переходу на цифровое оборудование и сетевые системы видеонаблюдения. Возрастающая популярность цифрового оборудования объясняется не только его высокой функциональностью и удобством хранения видеоинформации, но и реализованной в нем возможностью дистанционного видеонаблюдения и управления как цифровой системой видеонаблюдения в целом, так и отдельными ее составляющими.

Для удобства хранения и передачи по сети видеоизображение подвергают сжатию. Если локальная сеть, с которой работает цифровая система видеонаблюдения, обеспечивает ограниченную полосу пропускания, то целесообразно сократить объем передаваемой информации, посылая меньшее количество кадров в секунду или снизив разрешение кадров. Используемые в цифровых системах видеонаблюдения алгоритмы сжатия обеспечивают разумный компромисс между этими двумя решениями. Для получения оцифрованного потока с полосой пропускания 64 кбит - 2 Мбит (в такой полосе пропускания потоки видеоданных могут работать параллельно с другими потоками данных) применяются алгоритмы сжатия, основанные на дискретном косинусном преобразовании сигнала (JPEG, MJPEG, MPEG2, MPEG4, H.263), а также Wavelet и JPEG2000. Эти алгоритмы сжатия видео изображений служат для адаптации цифровых потоков к передаче по компьютерным сетям. На других страницах раздела описаны алгоритмы сжатия, наиболее популярные в цифровых системах видеонаблюдения.

Практически все применяемые в видеонаблюдении алгоритмы сжатия базируются на технологии сжатия с потерями (алгоритм сжатия JPEG 2000 имеет защищенное патентами приложение, которое осуществляет сжатие без потерь), когда после декомпрессии получить изображение первоначального качества практически невозможно. Однако устройство человеческого зрения таково, что при невысокой степени сжатия искажения на полученной картинке не влияют или мало влияют на восприятие. Было установлено, что любое изображение содержит в себе избыточную информацию, не воспринимаемую человеческим глазом. Эта избыточность вызвана сильными корреляционными связями между элементами изображения - изменения от пикселя к пикселю в пределах некоторого участка кадра можно считать несущественными. Кроме того, известно, что человеческий глаз более чувствителен к яркости картинки, чем к цветности. Этот эффект на начальном этапе компрессии используют практически все алгоритмы сжатия, и объем информации на этой стадии сокращается до 2 раз без потери качества картинки.

Современные алгоритмы сжатия: классификация

Существующие на сегодняшний день алгоритмы сжатия классифицируются по следующим параметрам.

Потоковые и статические алгоритмы сжатия

Потоковые алгоритмы сжатия работают с последовательностями кадров, кодируя разностную информацию между опорными кадрами (алгоритмы сжатия семейства MPEG, алгоритм сжатия JPEG 2000), тогда как статические алгоритмы сжатия работают с каждым изображением в отдельности (алгоритмы сжатия JPEG и MJPEG).

Алгоритмы сжатия с потерями и без потерь данных

Рисунок 13 - Пример потери качества изображения при сжатии

Если получившееся после декомпрессии изображение полностью (с точностью до бита) идентично исходному, значит используемый алгоритм сжатия осуществляет компрессию без потерь. В CCTV, как правило, используются алгоритмы сжатия с потерями данных. В зависимости от степени сжатия, различают:

Сжатие без заметных потерь с точки зрения восприятия. Как отмечалось выше, в силу своих физиологических особенностей человеческий глаз менее чувствителен к цветоразностной составляющей изображения, чем к яркостной. При невысоких коэффициентах компрессии алгоритмы сжатия дают картинку, которая воспринимается глазом как точная копия оригинала, тогда как данный алгоритм сжатия работает с потерями данных, и полученное после декомпрессии изображение не совпадает с исходным.

Другие стьтьи в тему

Разработка радиовещательного приемника ЧМ-сигналов
Назначение радиоприёмного устройства (РПУ) - обеспечить воспроизведение передаваемого сообщения при воздействии на него радиоволн, поступающих от радиопередающего устройства. Сообщение пропорционально закону изменения (модуляции) одного из параметров. Для этого принятый сигнал высокой ...

Расчет преобразователя напряжения
Первая проблема, с которой при конструировании любых устройств сталкиваются и начинающие и опытные радиолюбители - это проблема электропитания. При выборе и разработке источника питания (далее ИП) необходимо учитывать ряд факторов, определяемых условиями эксплуатации, свойствами нагр ...