【正文】 片中的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)補(bǔ)償統(tǒng)稱為幀間預(yù)測(cè)編碼，由于采用了多種獨(dú)特的技術(shù)，使壓縮效率大大提高。在H．264/AVC中，考慮到單個(gè)視頻圖像中存在的空間冗余度，當(dāng)對(duì)I片進(jìn)行編碼時(shí)可使用幀內(nèi)預(yù)測(cè)。對(duì)于這些簡(jiǎn)易終端來(lái)說(shuō)，由于追求移動(dòng)性、方便性、低功耗和低成本，其處理能力與顯示能力與PC機(jī)相比都有很多限制。無(wú)線信道的誤碼率比較高，一般在105以上，有的應(yīng)用中甚至高達(dá)102。因此，面向無(wú)線通信環(huán)境下的視頻編碼方法要有的壓縮能力，還要進(jìn)行碼率控制，使得視頻流的輸出碼率能與無(wú)線信道帶寬有效匹配。(2)信道資源有限。但是由于無(wú)線信道固有的特點(diǎn)，使得在3G環(huán)境下的視頻傳輸面臨著許多問題，主要原因包括：(1)帶寬波動(dòng)。與實(shí)時(shí)編碼相比對(duì)時(shí)延要求降低，通常流媒體服務(wù)使用不可靠的傳輸協(xié)議，編碼和傳輸是分開的，而解碼／顯示與發(fā)送／傳輸同時(shí)進(jìn)行。 3G移動(dòng)通信系統(tǒng)中的視頻業(yè)務(wù)多媒體視頻傳輸是3G系統(tǒng)的一個(gè)重要應(yīng)用[60]，3G的一個(gè)標(biāo)志就是多媒體應(yīng)用。 (213) (214)對(duì)于SKIP模式，由于無(wú)需殘差信號(hào)，因此比特率RREC與失真度DREC與量化參數(shù)無(wú)關(guān)。在Lagrange參數(shù)λMODE與量化參數(shù)Q選定后。 (29)式29中，D(s，I)與R(s，I)分別表示輸出比特流的失真度和碼率，I為編碼模式，S為樣本。其主要思想是：在計(jì)算代價(jià)函數(shù)時(shí)，同時(shí)考慮碼率和失真度兩方面因素的制約，在保證低失真度的同時(shí)保證低碼率，這樣更加有利于視頻流的傳輸。冗余片技術(shù)[20]，簡(jiǎn)單地講就是，在同一個(gè)比特流中，編碼器除了將片自身中已編碼的宏塊放置其中外，同一宏塊的1個(gè)或多個(gè)冗余的表示也同時(shí)被放置其中，通過利用宏塊的1個(gè)或多個(gè)冗余表示來(lái)克服誤碼造成的不可用片對(duì)重構(gòu)圖像的影響。由于采用了可靠的傳輸機(jī)制和性能更好的信道，參數(shù)集能被及時(shí)可靠地送達(dá)解碼器端，保證了相應(yīng)VCL與NAL單元的正確解碼。 抗誤碼技術(shù)H．264標(biāo)準(zhǔn)也是通過多種抗誤碼技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用來(lái)增強(qiáng)視頻流在誤碼、丟包多發(fā)環(huán)境(如無(wú)線和IP信道)中傳輸?shù)聂敯粜浴?，采用的?x4的DCT變換，與以前標(biāo)準(zhǔn)相比塊效應(yīng)相對(duì)小些，但從視覺上看仍較為明顯，因此采用了一個(gè)自適應(yīng)的環(huán)路濾波器，以盡量消除塊效應(yīng)現(xiàn)象。與CABAC相比，CAVLC的復(fù)雜度相對(duì)較低，壓縮率比CABAC低1O％～15％，不過比起以前的熵編碼方案，CAVLC已經(jīng)相當(dāng)有效，而且CAVLC更為簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。這樣可以使得平均碼長(zhǎng)最小。CABAC【11,18】充分發(fā)揮了算術(shù)編碼壓縮效率高的特點(diǎn)，其思想是用O到1的區(qū)間上的一個(gè)數(shù)來(lái)表示一個(gè)字符輸入流，它的本質(zhì)是為整個(gè)輸入流分配一個(gè)碼字，而不是給輸入流中的每個(gè)字符分別指定碼字。表24 Table24 in the MF value 熵編碼多媒體數(shù)據(jù)壓縮的方法可分為有損壓縮和無(wú)損壓縮。： (24)其中，Yij是待量化的系數(shù)，Zij是輸出的量化系數(shù)，QStep是量化步長(zhǎng)，round（）是取整函數(shù)。其變換矩陣H3如公式(23)。由于用于變換塊的尺寸縮小，運(yùn)動(dòng)物體的劃分更精確，這樣，不但變換計(jì)算量比較小，而且在運(yùn)動(dòng)物體邊緣處的銜接誤差也大為減小。 整數(shù)DCT變換及量化4的整數(shù)DCT變換作為殘差宏塊的基本變換，這種變換的對(duì)象是經(jīng)過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)或者幀內(nèi)預(yù)測(cè)后的包含殘差數(shù)據(jù)的44塊。表21 4x4亮度塊預(yù)測(cè)模式描述Table21 4x4 luminance prediction models described16xl6的亮度塊，有4種預(yù)測(cè)模式，如圖27【15】所示。以前的標(biāo)準(zhǔn)是在變換域中進(jìn)行預(yù)測(cè)，【14】。在編碼時(shí)采用Intra或Inter兩種模式。整體而言，大的分割尺寸適合平坦區(qū)域，而小尺寸適合多細(xì)節(jié)區(qū)域。每個(gè)MV必須被編碼、傳輸，分割的選擇也需編碼到壓縮比特流中。詳見圖25[13]所示。理論上，如果將運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)木仍黾右槐?例如從整像素精度提高到1/2像素精度)，但實(shí)際驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)矢量精度超過1/8像素后，系統(tǒng)基本上就沒有明顯增益了，因此，只采用了1/4像素精度的運(yùn)動(dòng)矢量模式，而不是采用1/8像素的精度。即真正的運(yùn)動(dòng)矢量的位移可能是以l/4甚至1/8像素為基本單位的。在VCL數(shù)據(jù)傳輸或存儲(chǔ)之前，這些編碼的VCL數(shù)據(jù)，先被映射或封裝進(jìn)NAL單元中。 ：視頻編碼層(VCL，Video Coding Layer)和網(wǎng)絡(luò)提取層(NAL，Network Abstraction Layer)，如圖23【1】所示。其解碼器支持以下特性：(1)支持B片；(2)CABAC嫡編碼：(3)自適應(yīng)雙向預(yù)測(cè)；(4)支持場(chǎng)編碼；(5)支持幀場(chǎng)自適應(yīng)編碼；(6)支持逐行掃描(progressive)和隔行掃描(interlaced)；(7)不支持片組與任意片次序編碼；(8)不支持冗余片。每個(gè)檔次支持一組特定的編碼功能，并支持一類特定的應(yīng)用。不同的Profile提供了不同的算法要求和限制，而對(duì)一個(gè)指定的Profile，又分為不同的Level。每個(gè)44塊中的每個(gè)像素都可用17個(gè)最接近先前已編碼的像素的不同加權(quán)和來(lái)進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)。最高允許5個(gè)參考幀。采用的是1/4像素精度的運(yùn)動(dòng)矢量模式。其核心思想是利用幀間預(yù)測(cè)編碼消除圖像序列中的時(shí)域冗余，利用變換編碼消除頻域冗余。其中熵編碼有兩種方案:一種是基于ExpGolomb碼的一致變長(zhǎng)編碼(UVLC)和基于上下文的變長(zhǎng)編碼(CAVLC)相結(jié)合的變長(zhǎng)編碼(VLC)，編碼主要采用查表的方式，其中UVLC的表是固定的，而CAVLC在編碼過程中會(huì)跟據(jù)周圍宏塊以及在之前編碼的數(shù)據(jù)信息，選擇不同的表，具有上下文自適應(yīng)功能。P幀為預(yù)測(cè)編碼幀，采用前向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和預(yù)測(cè)殘差的變換編碼，由前面已解碼的參考幀進(jìn)行預(yù)測(cè)。片必須進(jìn)一步劃分為16X16像素的宏塊，每個(gè)片所包含的宏塊個(gè)數(shù)是不定的。當(dāng)VCL產(chǎn)生的編碼視頻比特流將在某種特定網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)，NAL針對(duì)這種網(wǎng)絡(luò)及其傳輸協(xié)議的特性，對(duì)VCL的編碼碼流進(jìn)行適合該網(wǎng)絡(luò)及其傳輸協(xié)議的封裝。而且具有良好的網(wǎng)絡(luò)親和性。第九章總結(jié)全文所做的工作，指出系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)與不足，對(duì)進(jìn)一步的改進(jìn)與優(yōu)化進(jìn)行展望。 論文的組織結(jié)構(gòu) 本文的組織結(jié)構(gòu)為:第一章介紹視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展、圖像壓縮編碼技術(shù)以及3G標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，概述本文的內(nèi)容與特色點(diǎn)。以TI DM6446處理器為核心，結(jié)合所需的外設(shè)接口與功能模塊，完成其定制與連接。目前，AVS視頻壓縮編碼技術(shù)可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)清晰度(CCIR601或相當(dāng)清晰度)、低清晰度(CIF,SIF)等不同格式視頻的壓縮。AVS視頻當(dāng)中具有特征性的核心技術(shù)包括:8x8整數(shù)變換、量化、幀內(nèi)預(yù)測(cè)、1/4精度像素插值、特殊的幀間預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、二維墑編碼、去塊效應(yīng)濾波等。 ，本文隨后將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的分析。 VCEG和ISO/IEC MPEG聯(lián)合組成的JVT開發(fā)的最新一代視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，其基本草案在2002年10月形成，最后的批準(zhǔn)工作于2003年3月完成。它是基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)腄PCM的混合編碼，在運(yùn)動(dòng)搜索的基礎(chǔ)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，然后運(yùn)用DCT變換和Z“Z字形掃描游程編碼，從而得到輸出碼流。P=1或2時(shí)支持四分之一中間格式((QCIF)的幀率較低的視頻電話傳輸；P=6時(shí)支持通用中間格式(CIF)的幀率較高的電視會(huì)議數(shù)據(jù)傳輸；Px64K視頻壓縮算法也是一種混合編碼方案，即基于DCT的變換編碼和帶有運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)差分脈沖編碼調(diào)制((DPCM)的預(yù)測(cè)編碼方法的混合。MPEG4視頻編碼的主要目標(biāo)在于提供一種通用的編碼標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)不同的傳輸帶寬、不同的圖像尺寸和分辨率、不同的圖像質(zhì)量等，進(jìn)而為用戶提供不同的服務(wù)。MPEG2能夠很好的處理隔行掃描的數(shù)字視頻源，支持多輸入視頻序列的采樣格式，并支持幾種可選擇的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)模式。從而可以在CDROM、可寫光盤等介質(zhì)上進(jìn)行存儲(chǔ)，也可以在局域網(wǎng)、ISDN上進(jìn)行視頻與伴音信息的傳輸。視頻監(jiān)控系統(tǒng)正處在數(shù)控模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)混合應(yīng)用并逐漸向全數(shù)字系統(tǒng)過渡的階段【54】。同時(shí)，嵌入式技術(shù)在硬件和軟件方面都出現(xiàn)了多次飛躍，能夠滿足更加復(fù)雜和靈活的應(yīng)用需求。 20世紀(jì)90年代中期，利用計(jì)算機(jī)的高速數(shù)據(jù)處理能力進(jìn)行視頻的采集和處理，較大地提高了圖像質(zhì)量，增強(qiáng)了視頻監(jiān)控的功能。，將其應(yīng)用于TI DM6446芯片。，在視頻監(jiān)控方面有著非常大的前景。對(duì)于收費(fèi)站監(jiān)控，仍采用原有的基于有線的監(jiān)控方案，而對(duì)于隧道／特大橋梁監(jiān)控和路面監(jiān)控，由于監(jiān)控點(diǎn)分布在較廣闊的范圍內(nèi)，并且與監(jiān)控中心的距離較遠(yuǎn)，利用傳統(tǒng)的有線連接方式，線路鋪設(shè)成本高昂，而且施工周期長(zhǎng)，或者因?yàn)槲锢硪蛩仉y以架設(shè)線纜，如遇到河流山脈等障礙時(shí)，本監(jiān)控方案可很好地解決上述問題。為此，在一些車流量非常大的高速公路上部署全程的監(jiān)控系統(tǒng)就是必不可少了。 “十五”全國(guó)共新增公路里程25萬(wàn)公里，超過了2000年以前高速公路建設(shè)的總和。從1990年到2003年的14年間，中國(guó)公路建設(shè)累計(jì)投資近2萬(wàn)億元，其中僅2003年就達(dá)3715億元，創(chuàng)歷史新高。，在穩(wěn)定性、功能、成本與擴(kuò)展性等方面都有著突出的優(yōu)勢(shì)，具有重要的學(xué)術(shù)意義與實(shí)用意義。通過參閱大量課題相關(guān)資料、借鑒目前成熟的技術(shù)和算法，于是，便有了本論文的出現(xiàn)。同時(shí)，隨著IP智能監(jiān)控技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)和圖像處理技術(shù)的革新，先進(jìn)成熟的IP智能監(jiān)控系統(tǒng)將成為公交系統(tǒng)監(jiān)控的主流。各片區(qū)監(jiān)控中心將自己所轄區(qū)域內(nèi)的視頻信號(hào)選擇上傳到省中心，由省中心統(tǒng)一監(jiān)控和管理。（3）監(jiān)控中心：（有些不設(shè)此級(jí)）多條高速公路的統(tǒng)一管理通常根據(jù)地域劃分為若干個(gè)片區(qū)來(lái)進(jìn)行。目前高速公路中對(duì)視頻信號(hào)的監(jiān)控和管理自下而上可分為以下幾層：（1）收費(fèi)站：各收費(fèi)站需要對(duì)本地的視頻信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控。第1章 緒論分類號(hào)： 密級(jí)： 碩 士 研 究 生 學(xué) 位 論 文 專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù) 研究方向： 計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制 研 究 生： XXX 指導(dǎo)教師： XXX 教授論文起止日期：2009年4月至2010年4月分類號(hào)： 密級(jí)： Embedded 3G network based on video surveillance server Highway Design and ImplementationMajor：Computer Applied TechnologyDirection of Study：Computer Test and Control Graduate Student： Supervisor： ChengGuoSchool of Computer ScienceYangtze UniversityApril,2009 to April,20摘 要 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，交通量的日益增多，在我國(guó)高速公路的某些區(qū)段必然會(huì)出現(xiàn)常發(fā)性和偶發(fā)性的交通擁擠。道路監(jiān)控系統(tǒng)主要是對(duì)高速公路干線、互通立交、隧道等高速公路重點(diǎn)路段進(jìn)行監(jiān)視，掌握高速公路交通狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)交通阻塞路段、違章車輛，及時(shí)給予引導(dǎo)，保證高速公路的安全通暢。各收費(fèi)站圖像根據(jù)路段監(jiān)控分中心要求選擇幾路上傳，路段監(jiān)控分中心對(duì)路段中各收費(fèi)站上傳的圖像進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控和管理。（4）省監(jiān)控中心：各省高速公路管理局需要對(duì)省內(nèi)所有的高速公路進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控、管理和調(diào)度。作為高速公路智能交通系統(tǒng)應(yīng)用的一個(gè)主要方面，交通監(jiān)控智能化是發(fā)展的大趨勢(shì)。作為一名交通系統(tǒng)的職工，本人有幸參與到了該項(xiàng)目課題的研究。在設(shè)計(jì)階段，首先介紹了國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的現(xiàn)狀，并介紹了視頻壓縮關(guān)鍵技術(shù)，以期達(dá)到誤碼率小，圖像清晰的目的；第二步，進(jìn)行了芯片選型與開發(fā)平臺(tái)選擇，并對(duì)硬件平臺(tái)做了適當(dāng)?shù)膬?nèi)存管理改進(jìn)，以期達(dá)到快速運(yùn)算的目的；第三步，；第四步，介紹了適應(yīng)3G的封包技術(shù)，并介紹了適應(yīng)3G平臺(tái)的封包算法；第五步，將改進(jìn)的編碼算法與數(shù)據(jù)封包算法移植到芯片中；第六步，進(jìn)行了嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。 he third step was embedded video surveillance system software based on pression technology and 3G technology network video monitoring system, stability, function, cost and scalability so all have outstanding advantages, an important academic significance and practical significance.Key words：DM6446，3G目 錄第1章 緒論 4 研究背景及意義 4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 5 本課題研究的內(nèi)容與技術(shù)特色點(diǎn) 9 論文的組織結(jié)構(gòu) 9 本章小結(jié) 10第2章 11 11 30 本章小結(jié) 34第3章 35 傳統(tǒng)流媒體系統(tǒng)簡(jiǎn)介 35 流媒體傳輸協(xié)議 36 39 本章小結(jié) 44第4章 嵌入式視頻監(jiān)控服務(wù)器的硬件設(shè)計(jì) 45 嵌入式監(jiān)控服務(wù)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 45 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 46第5章 軟件平臺(tái)介紹及改進(jìn)算法 50 軟件平臺(tái)介紹 50 Davinci的內(nèi)存管理及改進(jìn)算法 54 本章小結(jié) 59第6章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 60 嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 60 64 視頻圖像傳輸模塊的實(shí)現(xiàn) 66 本章小結(jié) 67第7章