隨著計算機、視頻編碼以及網絡傳輸技術的飛速發展,視頻監控技術實現了巨大飛躍,視頻編碼技術作為遠程視頻監控的關鍵技術,受到了大家的關注。目前,視頻監控系統中主要采用的圖像壓縮標準H.261與MPEG-1,在應用中具有適應性和用戶交互性差的局限性。近些年產生的MPEG-2、MPEG-4、H.263、H.264等視頻編碼標準提供了更高的數據壓縮比,尤其是H.264以其高質量、低碼流、適應性強的特點越來越廣泛地被應用在視頻監控系統中。
由于以上標準在專利池收費、知識產權以及技術實現復雜度方面存在一定的問題,制約了它們的發展。能否建立一種我國自主知識產權且性能相同或優于其他標準的視頻編碼標準,成為我們面臨的重要問題。在這種情況下,AVS(音視頻編碼技術標準)進入了我們的視線。
1 AVS視頻編碼標準
(1)AVS主要技術改進
AVS采用了許多先進的技術來保證其性能,是一項較有優勢的新標準。2003年底完成的AVS標準第2部分(AVS1-P2以下稱為AVS視頻標準)主要面向高清晰度、高質量數字電視廣播、數字存儲媒體和其它相關應用。它具有4大特點:性能高,編碼效率比MPEG-2高2倍以上,與H.264的編碼效率相當;算法復雜度比H.264低;軟硬件實現成本都低于H.264;專利授權模式簡單,費用明顯低于同類標準。
AVS視頻標準采用了與H.264類似的技術框架(如圖1),包括變換、量化、熵編碼、幀內預測、幀間預測、環路濾波等技術模塊。
去塊濾波器
基于塊的視頻編碼經常會產生塊贗像,在低位率情況下這種現象會變得更明顯。為解決這一問題,AVS定義了一種適應性環路去塊濾波器,用以改進解碼視頻質量。除了畫面邊界或片邊界外,過濾功能還能用于亮度和色度塊的邊界。過濾的強度則取決于宏塊的類型、量化階、活動矢量和塊間的區別。
隔行編碼
在輸入隔行序列時,一個畫面既可以用一幀也可以用兩場(頂場和底場)進行編碼。只有幀和場間的畫面層適配可以用于當前的版本。在采用兩場編碼時,前一場由之前的解碼場預測,而后一場則通過前一場和之前的解碼場共同預測。兩個場分享一個圖像頭,但是它們應屬于不同的片。
(2)AVS與H.264的比較
視頻信息通常為海量信息,需要占用大量的存儲空間和傳輸帶寬,視頻標準研究的關鍵在于保證圖像視覺效果不失真的情況下優化算法、消除視頻數據重的冗余,最大范圍地壓縮視頻數據。
與目前性能最好的H.264標準進行比較,在圖像質量相近的情況下,AVS解碼復雜度相當于H.264的30%,AVS編碼復雜度相當于H.264的70%。復雜度越低,占用系統資源越少,系統效率則相應提高。具體技術模塊復雜度分析如表1所示。
2 AVS在視頻監控系統中的應用
(1)視頻監控系統的結構
一般可以將視頻監控系統分為前端設備、通信設備和后端設備三大部分。其結構如圖2所示。

