第1章數(shù)字視頻技術(shù)概論

1、數(shù)字視頻技術(shù)數(shù)字視頻技術(shù) 戴輝戴輝 盧益民盧益民 主編主編 ()( )VHjmmmnUte VH垂直掃描角頻率水平掃描角頻率 1.4 視頻信號(hào)的數(shù)字化 1. 模擬圖像信號(hào) 黑白、靜止圖像（或活動(dòng)圖像中的一幅）可以用二維連續(xù)函數(shù)f(x,y)表示，f(x,y)是二維圖像在(x,y)位置的亮度值。 0f(x,y) fm(常數(shù)) 0 x Lx 0 y Ly 空間位置值和亮度值都是連續(xù)的。 2.數(shù)字化處理過程 為了適應(yīng)數(shù)字處理，必須對(duì)圖像信號(hào)數(shù)字化。 （1）含義 空間位置離散化-抽樣（取樣，采樣） 亮度信號(hào)（幅值）離散化-量化 編碼-對(duì)量化值編碼 （2）圖像的抽樣 抽樣圖像可用離散函數(shù)f(i,j) 表示

2、 把空間上矩形區(qū)內(nèi)的連續(xù)圖像分成NN個(gè)網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格用一個(gè)亮度值表示，這一過程完成了空間位置的離散化，稱為抽樣；每個(gè)網(wǎng)格的值稱為抽樣值。 從電視基本原理知道，電視是通過掃描來分解圖像的，即電視圖像信號(hào)是一行行組成，這說明在垂直方向已經(jīng)離散化。我們只要在每條一行上等間隔地抽取圖像值，即可完成圖像的抽樣。 抽樣頻率 為了保證抽樣圖像能精確的恢復(fù)原圖像抽樣頻率應(yīng)滿足奈奎斯特（抽樣定理）。 Vox2Um VoY2Vm Vox、 VoY：水平方向，垂直方向的抽樣頻率； Um、Vm：圖像水平方向，垂直方向的截止頻率。 （3）圖像的量化及編碼 概念 A.用有限的離散值（量化值）代替原圖像連續(xù)變化的模擬抽樣值

3、（無限）。a.量化層 把f(i,j)的亮度區(qū)間(al,am)分為k個(gè)小區(qū)，稱為k個(gè)量化層。b.判決電平 劃分區(qū)間的端點(diǎn)稱為判決電平。c.量化值 每一個(gè)小區(qū)用一個(gè)代表值表示，把落入同一小區(qū)的任何抽樣值，都以同樣的量化值表示。d.編碼 采用n位（比特）二進(jìn)制數(shù)表示量化值。B.均勻量化 以等間隔分層量化。這樣的編碼是PCM編碼C.非均勻量化 以不等間隔分層量化。例如，根據(jù)實(shí)際圖形信號(hào)的概率分布進(jìn)行非均勻量化，可以得到更好的量化效果。1.5 圖像信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性 圖像的統(tǒng)計(jì)特性是進(jìn)行圖像編碼的基本依據(jù)，因此對(duì)它的研究是非常必要的。 通過大量的統(tǒng)計(jì)表明，各抽樣的亮度值并不是孤立的，往往存在很強(qiáng)的相關(guān)性。

4、圖像同一行相鄰像素之間 圖像相鄰行像素之間 活動(dòng)圖像相鄰幀的對(duì)應(yīng)像素之間 經(jīng)典圖像編碼方法就是利用圖像信號(hào)這種固有的統(tǒng)計(jì)特性，通過除去相關(guān)性來減少傳輸數(shù)碼率。 空間域-自相關(guān)函數(shù)圖像的統(tǒng)計(jì)特性 頻率域-功率譜密度 差值信號(hào) 相鄰像素差值信號(hào) 幀間差值信號(hào)1.6 圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)1.6.1 主觀評(píng)價(jià)1、概念 以人作為圖像的觀察者，對(duì)圖像優(yōu)劣作出評(píng)價(jià)。 人數(shù)20 測試條件與使用條件匹配2、絕對(duì)評(píng)價(jià)3、相對(duì)評(píng)價(jià)4、五級(jí)評(píng)價(jià)5、平均分?jǐn)?shù)1.6.2 客觀評(píng)價(jià)1、概念 用數(shù)學(xué)計(jì)算的方法得出圖像評(píng)價(jià)結(jié)果2、兩種方法逼真度：重建圖像與原始圖像之間的偏差程度 峰值信噪比PSNR 其中，f(i,j)為原始圖像；f(i,j)為重建圖。 N*M為圖像尺寸；A為f(i,j)中的最大值，