数字视频处理技术的发展

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1、3.11数字视频处理技术的发展一、DSP数字处理技术从90年代起，人类社会步入信息时代，而信息时代一个重要特征就是数字化的产品大行其道，其中最典型的代表就是以DSP为核心的技术及其产品应用。DSP是数字信号处理的英文缩写，但是它的发展已经超越了其自身的表面含义，它已经成为一种新的数字处理技术。特点是DSP在摄像机中的成功应用掀开了现代摄像技术的新篇章。成为继CCD之后的又一个划时代的摄像机新技术应用成果。DSP数字信号处理技术是数字信号处理、微电子学、计算机科学和计算机数学的综合科研成果。DSP芯片现已广泛应用于磁量驱动器，蜂窗式电话、调制解

2、调器、无线电接收机、微控制器、光盘机、数码相机和数字摄像机等诸多领域，并将在绝大部分的电子设备中得以应用。DSP数字信号处理器在彩色摄像机中的应用使其成为整个系统最核心的部件之一，它的功能是通过一系列复杂的数字算法，对数字图像信号进行优化处理，包括白平衡、彩色平衡、伽玛校正及边缘校正等，这些优化处理将直接影响图像信号的质量。就任何一个DSP芯片来说，其本质上都是一个单片微型计算机，但它是专门用来处理数字信号的，其最大特点就是运算速度极快，比普通的微型计算机快2个数量级，能在短时间内完成复杂而繁琐的数学运算。DSP数字信号处理摄像技术于90年代

3、中期开发，并首先在VHS-C格式摄录机中应用。图3-81就是这种摄录机中DSP处理电路的典型结构图。图中从CCD摄像头送出的图像信号经A/D变换成数字信号后就送进了DSP数字信号处理集成电路。在集成电路中首先进行Y/C白平衡的调整，然后从Y/C处理电路送出的数字信号经数字变焦后存入帧存储器。同时,数字变焦处理电路可根据不同比例，从帧存储器中取出放大或缩小的图像信号送到自动聚焦处理器，经过对信号中主频分量的分析，控制电机调整镜头距离，使信号中主频分量为最大，即最佳聚焦状态。在掌中宝型摄录机的实际应用中一个重要的问题就是操作者手掌的晃动，由于晃动

4、引起图像的不稳定，而不使手掌晃动又几乎是不可能的。因此，必须要在摄录机电路中解决这个问题，而电路中的模糊图像稳定处理，就是专门解决这个问题的。在图中，经Y/C处理的信号分出一路送运动检测电路，检测图像运动状态，并送入模糊处理电路。通过模糊逻辑分析，判断图像的运动是否由手抖引起的，电路根据手抖动的程度进行判断，认定是手抖动引起的晃动，则从储存器中选择读取图像信息去抵消图像的晃动。经上述数字化处理后，再经D/A变换还原成模拟视频信号送入记录系统，并记录在磁带上。经过几年的开发研制，DSP摄像技术已趋成熟。目前主要摄像机厂商代表当前最高水平的机型全

5、部都采用了DSP摄像技术。如索尼公司3CCDDSP彩色摄像机DXC—D30Pjiushi比较突出的机型。（如图）二、全数字化视频处理技术目前数字摄像机仍有部分模拟处理电路，其发展方向是视频信号处理的全部数字化，而关键在于发展产量化。DY-90EC(D9格式）比特的A/D转换器。目前最新一代的是14比特DSP数字信号处理的摄像机，如JYC公司的DY-90EC，DY-70EC（D9格式），SONY公司的DSR-PDX10P（DVCAM），松下公司的DVCPRRO50个市的AJ-D900等等，在性能上提高了图像清晰度，扩展了图像的细节校正，提供更为

6、灵活的色度控制，增加了更大的过曝光信号的控制等等。DSR-PDX10P（DVCAM）DY-70EC（D9）AJ-D900（DVCPRO）数字化视频处理技术的核心是数字视频编码/解码技术。在90年代初以前，没有人相信视频信息可以数字化处理，但当视频压缩技术取得重大进展时,这种传统的认识被打破。现在，数字视频得到了广泛应用，如数字电视可以通过卫星和地面网络传送到家庭;Internet网上的视频邮件以及家户是视频游戏；在电信网络上传送视频会议；在计算机网上进行远程视频教学等等。这一切得益于视频压缩技术的发展。1.MPEG压缩原理简述数字视频压缩就是

7、在一序列图像中清除冗余信息，使数据量大为减小，但在解压缩以后人眼并不察觉图像质量的变化。数字压缩通常称为编码，而解压缩则称为解码。MPEG是当今最通用的视频编码方法，其中MPEG-2是为了速率应用（如电视、DVD等）而制定的。MPEG-2编码有两个主要步骤：（1）在每帧图像中用块编码技术进行空间压缩。例如，人眼对黑暗背景中的图像信息反映不敏感，因此就可以把帧图中大面积黑暗背景压缩掉大部分。（2）在相邻的几帧图像中间进行时间压缩，以清除帧与帧之间的冗余信息，该步骤叫动态判断。例如，一只小鸟在空中飞，一帧图中只有小鸟在飞，而大面积天空背景基本是不

8、变的，而且帧与帧之间都有相似的不便信息，这些冗余信息都可以压缩掉。在编码过程中，编码器首先对输入的视频帧图进行确定是动态判断压缩，还是块编码压缩，然后进行编码，清除