基于小波变换的远程监控系统图象处理

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1、山东大学硕士学位论文基于小波变换的远程监控系统图象处理姓名：李振华申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：孙同景2001.11.16山东大学硕士学位论文!!：：：：：：======。==!========!烹==========!=!笠摘要f远程监控系统应用场合非常广泛，在远程监控系统的方案设计中，经常会遇到的问题是如何远距离传输监控现场的模拟视频信号。传统的模拟传输系统有以下缺陷：信号容易产生衰耗、畸变、易受干扰；有线模拟视频崎控系统无法联网，只能以点对点的方式监视现场，并且需要综合布线，工作量大，成本高。为克服模拟传输系统的这些

2、缺点，／)我们设计了一种基于共用电话交换网(PSTN)的图象压缩编码传输系统。本课题的主要工作是对摄像机采集的监控现场的图象信号进行压缩编码，减少图象信息的数据量，以满足普通电话线的带宽(50Kbps左右)要求，达到实时传输视频信号的目的。小波变换山于其自身的特点得到越来越广泛的应用，将其应用于图象的压缩编码之中是目前的一个重要研究方向，本课题中考虑到远程视频监控系统实时性要求较高的特点设计了基于小波变换的图象压缩编码方案。对摄像机采集的监控现场的运动图象的压缩编码可分为帧内编码和帧问编码。．U

3、l!ji内编码是对运动图象的第一帧或场景发生变化

4、后的第一帧进行编码，⋯于没有运动信息可以利用，不能进行运动补偿，故实际上是静态图绿的编码。对静态图象的编码分为三步：小波变换、小波变换系数量化、无损熵编码。课题中采用小波变换作为图象信息正交变换的方法，并且考虑到变换速度及硬件实现简便性的要求，通过比较采用了一种系数为2的负整数次幂的双正交滤波器，为以后采用数字信号处理器DSP实现图象处理奠定了基础。课题中采用的小波变换量化方法是基于S．M．Shapiro提出的EZW方法(即：小波系数的嵌入式零树编码)，并对此算法做了部分改进，在一定程度上改善了其编码速度和编码质量。无损熵编码部分采用了虽比算术

5、编码效率低一些，但编码较简单、易于实现且速度较快的Huffman编码，以满足远程监控系统实时性要求较高的特点。帧间编码是指前后两帧图象的场景基本不变，也即存在时间上的冗余。运动图象压缩最为关键的环节是：运动估计以及运动补偿余量误差图象的处理。在课题中采用了MPEG标准中的基于块匹配的方法，运动补偿工作在宏块(macroblock)～级，宏块的大小定为16X16大小。课题第1页山东大学硕士学位论文!=======!===============：：：!==：：：：一小剥MPEG标准中的运动图象压缩方案作了改动，以适应远程监控系统实时性要求较高的特

6、点。对运动补偿余量误差图象的处理采用与上面静态图象编码l，II同的编码方法。图象解码是图象编码的逆过程，可桐应得到。夕何通过在微机上模拟，课题中的图象压缩编码方案在编码速度及编码效率上获得了较好的效果，可基本上满足远程监控系统的要求，为以后用硬件实现奠定了基础。【关键词】远程监控、图像压缩、小波变换、嵌入式零树编码、运动补偿第2页山东大学硕士学位论文：!!!-=：：!：!=!=：=================!====!===!ABSTRACTRemoteciviliansystemsarewidelyusednowadays．Inthes

7、chemedesignofremoteciviliansystems，themainproblemweareoftenconfrontedwithishowtotransmittheanalogvideofrequencysignaloflocale．Traditionalanalogtransmissionsystemshavesomelimitation：signalattenuation，signalaberrationandinterference．Itisimpossiblefortraditionalanalogtransmissi

8、onsystemstoformanetwork．Inordertoovercometheselimitations，wedesignacodingtransmissionsystembasedonPSTN．ThechiefWOrkofthesubjectistoperformtheimagecompressioncodingontheimagesignaloflocaleacquiredbypickupcamerainordertoreducetheredundancyofdatarequiredtoexpressanimageSOastome

9、etthebandwidthofPSTN(about50Kbps)andtotransmitvideofrequencysignalillrealti