基于3g的圖像傳輸技術(shù)研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-10-03 20:07 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的帶寬，我們有理由相信， 3G 網(wǎng)絡(luò)的到來代表著視頻傳輸?shù)男聲r代到來。 將模擬視頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻信號包括不少技術(shù)問題。模擬視頻的數(shù)字化主要包括色彩空間的轉(zhuǎn)換、光柵掃描的轉(zhuǎn)換以及分辨率的統(tǒng)一。模擬視頻一般采用分量數(shù)字化方式，先把復(fù)合視頻信號中的亮度和色度分離，得到 YUV 或 YIQ 分量，然后用三個模數(shù)轉(zhuǎn)換器對三個分量分別進行數(shù)字化，最后轉(zhuǎn)換成 RGB(Red,Breen,Blue，三原色 )空間。根據(jù)電信號的特征，亮度信號的寬度是色度信號帶寬的兩倍。因此其數(shù)字化時可采用幅色采樣法，即信號的色差分量的采樣率低于對亮度分量的采樣率。用 Y:U:V 來表示 YUV 三分量的采樣比例，則數(shù)字視頻的采樣格式分別有 4:1:1,4:2:2 和 4:4:4 三種。電視圖像既是空間的函數(shù)，也是時間的函數(shù)，而且又是隔行掃描式，所以其采樣方式比掃描儀圖像的方式要復(fù)雜的多。分量采樣時采集到的隔行樣本點，要把隔行樣 本組合成逐行樣本，然后進行樣本采樣點的量化， YUV 到RGB 色彩空間的轉(zhuǎn)換等等，最后才能得到數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。 圖象壓縮的主要基本方法簡介 隨著數(shù)字通信技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)日臻完善，適合各種應(yīng)用場合的編碼方法不斷產(chǎn)生。目前常用的壓縮編碼方法可以分為兩大類 :一類是無損壓縮法，也稱冗余壓縮法或嫡編碼法 。另一類是有損壓縮，也稱嫡壓縮法。 幀內(nèi)數(shù)據(jù)是指一幀畫面內(nèi)水平和垂直方向取樣點的集合，或稱圖像空間。把只利用空間冗余度的技術(shù)歸類為幀內(nèi)編碼技術(shù)。幀內(nèi)編碼的例子 有幀內(nèi)預(yù)測編碼 (DPCM)、二維離散余弦變換 (DCT)、矢量量化(VQ)、子帶編碼和塔形編碼等。由于幀內(nèi)編碼不涉及時間維的信息量，不能獲得如幀間編碼那樣高的壓縮水平。在幀間方法中，需要同時考慮空間和時間的冗余度。然而，幀內(nèi)編碼的實現(xiàn)相對而言比較簡單，編碼器中不需要用以處理相鄰幀數(shù)據(jù)的存儲器，不需要在 1 個幀的間隔時間內(nèi)處理來自多幀的信息。 預(yù)測編碼的原理是由鄰近的像素值預(yù)測當(dāng)前的像素值，然后對當(dāng)前的像素和預(yù)測像素的差值進行量化和編碼。考慮到在高性能和復(fù)雜性之間的折衷，通常用于幀內(nèi)預(yù)測的鄰 近像素的個數(shù)并不多 (不超過4 個 )，使用更多的像素并不會顯著改進預(yù)測性能。對于幀間預(yù)測，一般只用相鄰幀的對應(yīng)像素進行預(yù)測。圖像的相關(guān)性越大，預(yù)測誤差就越小，取得的壓縮比也就越大。相對說來， DPCM 是一種比較容易實現(xiàn)的壓縮方法，但在較低速率時，其壓縮能力一般不如變換編碼好。 正交變換的理論證明，通過某種正交變換，可以把數(shù)據(jù)從圖像域映射到變換域中去，總能量不變，但其分布則發(fā)生改變，集中分布在少數(shù)區(qū)域，形成一種更緊湊的形式。這使得圖像在變換域中可以用更少的比特數(shù)表示，以此獲得壓縮。盡管正交變換有許多種，但實用中大都選用二維 DCT(離散余弦變換 )進行變換編碼。這是因為其性能優(yōu)越，接近最佳的 KL 變換。將一幅圖像分割為多個相鄰小方塊，對每個單獨的圖像方塊進行 DCT 變換。圖像塊尺寸的選擇是在圖像質(zhì)量、壓縮效率和實現(xiàn)難度之間進行折衷而決定的。在實際應(yīng)用中，常選8X8 或 16X16 的圖 像塊。 它包括 2 部分，即一維游程編碼和霍夫曼編碼。圖像經(jīng) DCT(離散弦變換 )，變換和量化后形成為數(shù)眾多的零系數(shù)，而且這些系數(shù)大部分集中在高頻部分。為了充分利用這一點，在進行游程編碼時，對8X8 圖像塊的 DCT 系數(shù)采用曲折掃描順序處理，以期獲得較長的連零值，有利于其后的游程編碼。游程編碼將曲折掃描后的系數(shù)變成若干對 (游程一幅值 )數(shù)據(jù)這里，游程是指連零的個數(shù)，幅值是指非零系數(shù)的值。 為了提高圖像的壓縮比，在幀間預(yù)測時采用了運動估計的方法。在前幀中的一個運動物體在現(xiàn)幀中運動了，如 果采用通常的幀間預(yù)測的方法，前后幀對應(yīng)位置的像素相減，這一部分的幀差必然較大。然而，通過計算該運動物體在前后兩幀之間的相對位移 (運動矢量 )來估計其運動的大小，可以使圖像數(shù)據(jù) (一般為 1 個圖像塊 )最好地和前一幀圖像相匹配 (這一最佳匹配的運動矢量也需要送到解碼器 )。這樣，現(xiàn)幀中的運動物體和前幀對應(yīng)的部分的幀差要比沒有運動估計的情形下兩幀相同位置時的幀差小。在對有運動估計的幀差進行壓縮編碼時，其壓縮比當(dāng)然會有所提高。 第三章 基于 3G的圖像采集和傳輸模塊的硬件設(shè)計 無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)指的是利用無線傳輸網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程現(xiàn)場視頻信號傳輸?shù)南到y(tǒng)。無線傳輸網(wǎng)絡(luò)可以是微波、衛(wèi)星或移動通信網(wǎng)絡(luò)。其中 ,成本最低、靈活性最強的是移動通信網(wǎng)絡(luò)。目前最常用的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)有 GPRS或 CDMA1. x。無論是 CDMA 1. x還是 GPRS網(wǎng)絡(luò) ,其上行帶寬均在 100 kbp s以下 ,監(jiān)控畫面的圖像格式要求在 320 240以上。通常情況下傳輸?shù)氖且环杉瘯r間間隔為幾秒的圖像 ,圖像連續(xù)性差 ,還無法傳輸實時連貫的畫面。而 3G(第三代移動通信系統(tǒng) )是一種 能提供多種類型、高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù) ,能實現(xiàn)全球無縫覆蓋 ,具有全球漫游能力。在準(zhǔn)靜止條件下能夠達到 2 Mbp s的速率 ,即使在高速的列車上 ,傳輸速率也可以達到 144 kbp s,能夠支持音頻或低速率視頻等多媒體業(yè)務(wù)。由于 3G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 ,實現(xiàn)遠程視頻的無線傳輸已不再是遙遠的夢想。假設(shè)在最差狀態(tài)下 , 3G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率為 144 kbp s,監(jiān)控畫面圖像格式采用 320 240像素 ,且每個像素采用 24 bit,則 每幀的數(shù)據(jù)量為 320 240 24 = 1 843 200 bit/幀
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