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1、湘潭大学 硕士学位论文 视频编码与运动检测算法研究及其在智能网络摄像机中的应用 姓名：周波 申请学位级别：硕士 专业：计算机软件与理论 指导教师：刘任任 20080607 V 摘 要 随着多媒体技术的迅速发展，有限的存储空间和传输带宽要求对庞大的数据 量进行压缩，视频数据的压缩技术应运而生。AVS(Audio Video coding Standard) 是我国拥有自主知识产权的新一代信源编码标准。广泛应用于广播、通信、电视、 娱乐等各个领域。 信息社会的数字化程度越来越高，视频压缩技术的应用也随之越来越广。其 中智能视频监控就是以视频压缩技术为核心，在视频压缩的过程中同时对视频序 列进行智能
2、检测。而运动物体的检测是智能视频监控中的一个重要方面。 多媒体技术的快速发展需要有高运算能力的处理器来完成大量数据的实时处 理。媒体处理器的出现解决了这一问题。在智能视频监控系统中，基于DSP平台的 解决方案是在功耗、灵活性和性能开发成本上较为均衡的一种选择。美国德州仪 器公司(TI)推出的C6000系列是专为满足当今音频、视频、通信应用等方面的需求 而设计的。 本论文提出了一种基于嵌入式系统的快速子像素搜索算法，以及与视频编码 算法相结合的运动物体检测算法。以便能在压缩的同时高效完成运动检测。实验 结果表明算法复杂度低、实现简单、能正确检测到运动物体。由于智能监控和其 他多种视频应用的市场需
3、求，运动检测和视频压缩技术的研究与实现具有非常重 要的理论与实际意义。 关键字：AVS；运动检测；DM642；智能监控；网络摄像机 关键字：AVS；运动检测；DM642；智能监控；网络摄像机 VI Abstract With the rapid development of multimedia technology, its necessary to compress huge data because of the limit storage space and transmission bandwidth. The technology of video coding came into
4、 being accordingly. AVS(Audio video coding Standard)Chinas own intellectual property rights is a new generation of source coding standards. Widely used in broadcasting, communications, television, entertainment and other fields. The information society is becoming more, digital video compression tec
5、hnology applications also will be more and more widely. Intelligent Video Surveillance which is a video compression technology as the core, in the video compression in the course of the video sequence at the same time intelligent detection. And the moving object detection is intelligent video survei
6、llance in an important aspect. The rapid development of multimedia technology requires high computing power of the processor to complete real-time processing of large amounts of data. Media processors, the emergence of solving this problem. In the Intelligent Video Surveillance System, based on the
7、DSP platform solutions in the power, flexibility and performance of development costs on a more balanced choice. American companies Texas Instruments (TI) introduced the C6000 series is designed to meet todays audio, video and communications applications. This paper presents an embedded system based
8、 on the rapid-pixel search algorithm, as well as video coding algorithm combining the moving object detection algorithm. In order to complete the compression efficiency of detection. The experimental results show that low computational complexity, simple can accurately detect moving objects. As inte
9、lligent monitoring and a variety of other video applications to market demand, motion detection and video compression technology, research and realization of a very important theoretical and practical significance. Key Words: AVS; Motion Detection; DM642; Intelligent Monitor; Network Camera IV 湘潭大学湘
10、潭大学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明： 所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。 除了文中特别加以标注引用的内容外， 本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。 对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体， 均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律后果 由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查 阅和借阅。 本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全
11、部或部分内容编入有关 数据库进行检索， 可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位 论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 湘潭大学硕士论文 视频编码与运动检测智能算法的研究及其在智能网络摄像机中的应用 1 第1章 引 言 随着现代化社会的不断发展和安全技术防范行业的持续发展，人们对监控系 统的需求层次不断提高，从上世纪80年代中期的模拟视频监控系统开始，到90年 代后期的数字化视频监控系统，直到现在的视频监控系统正在全面迈向数字 化、网络化、智能化和集成化的方向发展。在整个视频监控系统的发展过程中， 监控系统软件的及时开发和
12、不断创新，为视频监控系统的现代化应用起到了至关 重要的促进作用。 智能视频监控以数字化、网络化视频监控为基础，但又有别于一般的网络化 视频监控，它是一种更高端的视频监控应用。智能视频监控系统能够识别不同的 物体，发现监控画面中的异常情况，并能够以最快和最佳的方式发出警报和提供 有用的信息，从而能够更加有效地协助安全人员处理危机，并最大限度的降低误 报和漏报现象。 在世界防恐斗争日趋严峻的今天，智能视频监控显然能够成为应对恐怖主义 袭击和处理突发事件的有力辅助工具。此外，智能视频监控还可以用于交通管理、 客户行为分析、客户服务等多种非安全相关的场合，以提高用户的投资回报。 智能视频监控系统中关键
13、的技术就是视频编码和运动检测智能算法，目前的 视频编码主要有H.264、AVS、MPEG-2、MPEG-4等视频标准。运动检测智能算法很 多，在嵌入式系统中的研究也日益广泛。 1.1 视频编码算法的研究及其现状 1996-2015年被世界公认为发展数字视频产品的黄金时代。 数字视频是一个全 球性的重要工业，在商业、网络和家庭生活中得到不断普及。而数字视频中一个 关键技术就是视频压缩编码技术。优秀的压缩和解压缩技术能提供更好的图像质 量、更高的可靠性和灵活性。 国际上音视频编解码标准主要两大系列：ISO/IEC JTC1制定的MPEG系列标准； ITU针对多媒体通信制定的H.26x系列视频编码标
14、准和G.7系列音频编码标准。 1994 年由MPEG和ITU合作制 定的MPEG-2是第一代音视频编解码标准的代表，也是目前 国际上最为通行的音视频标准。 经过十年多演变，音视频编码技术本身和产业应用背景都发生了明显变化， 后起之秀辈出。目前音视频产业可以选择的信源编码标准有四个：MPEG-2、 MPEG-4、MPEG-4 AVC（简称AVC，也称JVT、H.264） 、AVS。从制订者分，前三个标 准是由MPEG专家组完成的，第四个是我国自主制定的。从发展阶段分， MPEG-2是 湘潭大学硕士论文 视频编码与运动检测智能算法的研究及其在智能网络摄像机中的应用 2 第一代信源标准，其余三个为第
15、二代标准。从主要技术指标编码效率比较： MPEG-4是MPEG-2的1.4倍，AVS和AVC相当，都 是MPEG-2两倍以上。 AVS是基于我国创新技术和部分公开技术的自主标准，编码效率比MPEG-2高2 -3倍，与AVC相当，而且技术方案简洁，芯片实现复杂度低，达到了第二代标准的 最高水平；而且，AVS通过简洁的一站式许可政策，解决了AVC专利许可问题死结， 是开放式制订的国家、国际标准，易于推广；AVS是一套包含系统、视频、音频、 媒体版权管理在内的完整标准体系，为数字音视频产业提供更全面的解决方案。 1.2 运动检测智能算法概述 随着社会经济和科学技术的飞速发展，人们对安全技术防范的要求
16、也越来越 高。二十世纪八十年代末到九十年代中期，社会各部门、各行业及居民小区纷纷 建立起了各自独立的监控系统。而且现在智能化在数字安全防范领域也得到越来 越多的应用，在某些监控的场所对安全性要求比较高，需要对运动的物体进行及 时的检测和跟踪，因此我们需要一些精确的图像检测技术来提供自动报警和目标 检测。运动检测作为在安防智能化应用最早的领域，其技术发展和应用前景都受 到关注。 运动检测是指能识别图像的变化，检测运动物体的存在并避免由光线变化带 来的干扰。但是如何从实时的序列图像中将变化区域从背景图像中提取出来，还 要考虑运动区域的有效分割对于目标分类、跟踪等后期处理是非常重要的，因为 以后的处理过程仅仅考虑图像中对应于运动区域的像素。然而，由于背景图像的 动态变化，如天气、光照、影子及混乱千扰等影响，使得运动检测成为一项相当 困难的工作。 1.3 智能视频监控概述 智能视频监控具有广泛的应用前景和潜在的经济价值，引起了国际上许多著 名科研机构以及研究人员的兴趣。就目前而言，国际上对智能视频监控的研究已 经达到了一定的水平，智能视频也受到
