基于3g的圖像傳輸技術研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-10-03 20:07 本頁面
【文章內容簡介】 的帶寬，我們有理由相信， 3G 網絡的到來代表著視頻傳輸的新時代到來。 將模擬視頻信號轉化為數字視頻信號包括不少技術問題。模擬視頻的數字化主要包括色彩空間的轉換、光柵掃描的轉換以及分辨率的統(tǒng)一。模擬視頻一般采用分量數字化方式，先把復合視頻信號中的亮度和色度分離，得到 YUV 或 YIQ 分量，然后用三個模數轉換器對三個分量分別進行數字化，最后轉換成 RGB(Red,Breen,Blue，三原色 )空間。根據電信號的特征，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，也是時間的函數，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 色彩空間的轉換等等，最后才能得到數字視頻數據。 圖象壓縮的主要基本方法簡介 隨著數字通信技術和計算機技術的發(fā)展，數據壓縮技術日臻完善，適合各種應用場合的編碼方法不斷產生。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。 幀內數據是指一幀畫面內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歸類為幀內編碼技術。幀內編碼的例子 有幀內預測編碼 (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據的存儲器，不需要在 1 個幀的間隔時間內處理來自多幀的信息。 預測編碼的原理是由鄰近的像素值預測當前的像素值，然后對當前的像素和預測像素的差值進行量化和編碼?？紤]到在高性能和復雜性之間的折衷，通常用于幀內預測的鄰 近像素的個數并不多 (不超過4 個 )，使用更多的像素并不會顯著改進預測性能。對于幀間預測，一般只用相鄰幀的對應像素進行預測。圖像的相關性越大，預測誤差就越小，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，可以把數據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 DCT(離散弦變換 )，變換和量化后形成為數眾多的零系數，而且這些系數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變成若干對 (游程一幅值 )數據這里，游程是指連零的個數，幅值是指非零系數的值。 為了提高圖像的壓縮比，在幀間預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測的方法，前后幀對應位置的像素相減，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，可以使圖像數據 (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計 無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)指的是利用無線傳輸網絡實現(xiàn)遠程現(xiàn)場視頻信號傳輸的系統(tǒng)。無線傳輸網絡可以是微波、衛(wèi)星或移動通信網絡。其中 ,成本最低、靈活性最強的是移動通信網絡。目前最常用的無線數據網絡有 GPRS或 CDMA1. x。無論是 CDMA 1. x還是 GPRS網絡 ,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。通常情況下傳輸的是一幅幅采集時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、高質量的多媒體業(yè)務 ,能實現(xiàn)全球無縫覆蓋 ,具有全球漫游能力。在準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。由于 3G網絡的發(fā)展 ,實現(xiàn)遠程視頻的無線傳輸已不再是遙遠的夢想。假設在最差狀態(tài)下 , 3G網絡的傳輸速率為 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 每幀的數據量為 320 240 24 = 1 843 200 bit/幀
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