MPEG4视频流编解码与视频采集方法研究_图文

1、 图1原始akiyoqcif第1帧图2经压缩解码akiyoqeif第1帧够达到的采集速率比后者要高,但需要用capCapmreSequenceNoFile(加以激活,两者的回调函数接口及内容可以完全一致。参数fpProc指向用户自定义的回调函数的指针,每捕获一帧数据,回调函数被调用一次。回调函数如下定义: LRESUIJ CALLBACK VideoCallbackProc (HWND hWnd,LPVIDEOHDR lpVHdr,lpVHdr 是LPVIDEOHDR结构类型的参数,其成员lpVHdr一>IpData指向用户需要的已捕获数字视频数据的首地址,如果捕获的数据是RGB24格式

2、,则其大小为ffameWidth术frameHeight术3。在回调函数中可以对捕获的数据进行操作,送给编码器或存为二进制文件。在视频捕获中,建议使用函数capSetCallbackOnVideoStream(hwnd,fpProc,其速度快,丢帧少,笔者使用USB摄像头,用此函数每秒可捕获30帧数据。用VFW实现视频捕获的具体程序可参阅文献【5。2实时视频捕获技术3结束语编码器要求输入的是数字化图像数据,wmdows环境下的实时视频捕获就成为XVID编码的基本前提,获取动态图像数据的方法有两种:VFW 和DkeetShow。虽然?W开发较早,使用起来比较简单,容易上手。由于篇幅有限,本文只介

3、绍用V刚捕获视频的方法。Visual C+所提供的VFW(Video For WlIldows函数库是Microsoft于1992年推出的关于数字视频的软件包,主要包括vfw.h头文件和vfw32.1ib函数库,它能够灵活地实现从模拟视频源采集数字视频信号,并将其存储到文件中或者直接对视频缓存进行处理。V州提供的一系列函数可以很容易实现视频窗口创建、驱动程序连接、视频预览、保存视频为AVI文件等操作,但在使用XVID编码器实现对实时视频数据压缩编码中,我们关心的不是这些操作,而是如何捕获数字视频并将其保存到缓存中。实现视频帧到缓存的捕获需要应用回调函数和相应的数据块结构VIDEOHDR,VFW

4、中,函数capSetCallbackOnVideoStream(hwnd. fpProc或capSetCallbackOnFrame(hwnd,fplDroc开放源代码的XVID编码器每天都有改进和完善,选取XVID作为编码器并研究是很有优势的。课题组的研究目的是实现MPEG一4视频流的实时传输,并加入音频流,实现系统流的实时传输,最终将实现把系统流实时传输的方法简化为对一个动态链接库或控件的调用。参考文献:1】1张益贞,刘滔Visual口+实现MPEG/JPEG编解码技术【M_北京:人民邮电出版社,2002296-387.2】林福宗多媒体技术基础口咽.第二版北京:清华大学出版社.2002.2

5、03-230(31余萍.基于Internet的实时视频传输技术浅析【J】电力系统通信,2002,32(4:32-354】Iain E G Richardson H.264and MPEG.4Video Compression IM.2003.100-107.【5】5石峻,余松煜.Windows环境下的实时视频捕获技术.计算机工程,1999,25(8:47q96】王正勇,李勇合.MPEG一4与H263视频编码性能比 较旧.四JlI大学学报(自然科学版,2001,38(3:366-369 MPEG-4视频流编解码与视频采集方法研究 作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期： 被引用次数：

6、 刘新龙， 张占军 装甲兵工程学院信息工程系,北京,100072 装甲兵工程学院学报 JOURNAL OF ACADEMY OF ARMORED FORCE ENGINEERING 2004，18(4 2次 参考文献(6条 1.王正勇;李勇合 MPEG-4与H.263视频编码性能比较期刊论文-四川大学学报(自然科学版 2001(03 2.石峻;余松煜 Windows环境下的实时视频捕获技术期刊论文-计算机工程 1999(08 3.Iain E G Richardson.H.264 and MPEG-4 Video Compression 2003 4.余萍 基于Internet的实时视频传输技

7、术浅析期刊论文-电力系统通信 2002(04 5.林福宗 多媒体技术基础 2002 6.张益贞;刘滔 Visual C+实现MPEG/JPEG编解码技术 2002 相似文献(10条 1.期刊论文 罗瑛.张毅 视频压缩MPEG-4算法的研究 -硅谷2010(22 随着音视频数字化时代的到来,海量的视频数据高效快速的在有限的网络带宽上流畅地传输成为当今社会的技术热点.分别阐述MPEG-4标准下xvid和 ffmpeg视频编码技术的主要特性,并在windows环境下搭建编译平台,对xvid和ffmpeg进行侧试,比较分析测试结果. 2.外文会议 Yanhong Liu.Chakraborty. S.

8、Wei Tsang Ooi.Gupta. A.Mohan. S. Workload characterization and cost-quality tradeoffs in MPEG-4 decoding on resource-constrained devices There has been a lot of interest in the embedded systems community on architectures and design methods that are targeted towards multimedia applications. This tren

9、d is pri marily motivated by the proliferation of resource and power-constrained portable devices (such as mobile phones and PDAs, a major portion of whose workload is made up of multimedia applications. In this paper, we investigate the tradeoffs between video quality and the processor cycle requir

10、ements in such resource-constrained devices, in the particular context of MPEG-4 decoding using an open source codec called XviD. The XviD codec implements a number of powerful coding tools from MPEG-4, which are organized as profiles and levels. Given the specification of an architecture on which a

11、n XviD decoder is implemented, the work presented here would guide a multimedia applications developer in selecting appropriate profiles and levels for the corresponding encoder application. While the selection of such profiles has so far been primarily influenced by the network bandwidth in the cas

12、e of video streaming, our work stresses the importance of additionally taking into account the architecture of the device running the decoder application. Although the relevance of this observation is increasingly being realized, sufficient work has not yet been done to provide guidelines on how to

13、systematically make such selections. This work attempts to address this shortcoming. 3.学位论文 胡云 MPEG-4编码器在ADSP-BF561上的实现与优化 2007 随着多媒体视频技术的飞速发展，低成本、高品质的视频编解码技术显得越来越重要。它融合了计算机、多媒体、通信及网络等多项技术，成为人 们研究的热点之一，具有广阔的应用前景和研究价值。 论文从当前比较流行的视频编码标准MPEG-4出发，结合实际需要，采用ADI公司的BF561高性能处理器，移植当前MPEG-4标准最具代表意义的 XVID编码器，并对

14、该编码器进行了优化。本论文在研究MPEG-4编码器的算法与实现的基础上进行移植和优化。 论文从视频编码技术的发展与现状入手，研究MPEG-4编码标准的思想，分析了形状编码、运动信息编码和纹理编码的算法。结合当前比较先进的用 于视频编码的处理器BF561，简述了编码器的硬件实施方案。深入阅读XVID编码器源代码，编写编码器入口函数，并且详尽分析XVID编码器的整体框架和 编码流程。具体讲述了帧内编码I-VOP和帧间编码PVOP的实现步骤。在嵌入式操作系统下搭建Blackfin交叉编译环境，通过改写makefile自动化编译文 件，将整合后的编码器XVID源文件全部进行交叉编译，将生成的编码可执行

15、文件移植到Blackfin开发板上，完成MPEG-4编码器XVID在BF561上的实现。论 文还从程序的结构、算法及BF561多媒体指令等方面对编码器XVID进行优化，进一步提高编码的画质和效率。 经过测试与分析，论文设计的编码系统实现简便、压缩比高而且画质清晰，适用于对网络带宽要求较低的多媒体娱乐及远程视频监控系统等，具有 一定的实用价值。最后，对论文的工作进行了总结与展望。 4.期刊论文 马志卫.张占军.MA Zhi-wei.ZHANG Zhan-jun 基于MPEG-4视频流的QoS映射研究 -计算机应用 2006,26(4 基于XVID和实时传输协议(RTP提出了一种MPEG-4视频流

16、的服务质量(QoS映射管理方法.分析了MPEG-4视频流特点、编解码软件和QoS分层管理方法 ,提出了基于RTP协议的QoS管理逻辑结构、不同层次上的QoS参数,即应用层和系统层QoS参数,以及应用层到系统层QoS参数的映射算法.在模拟网络环境下 的实验结果表明这种QoS参数的映射算法能够保证MPEG-4视频流的服务质量. 5.学位论文 陈华政 基于MPEG-4视频流的运动目标检测与跟踪算法研究 2006 随着网络技术与多媒体技术的发展，人们更多地要求将多媒体数据进行数字化压缩并利用网络的传输能力和交换能力实现相互之间的共享。另一方 面随着数字视频技术的发展而产生了一个研究新课题一运动目标检测

17、，跟踪与识别技术。因而研究MPEG-4视频的实时网络传输，并对接收的视频数据做 运动目标的快速检测和跟踪是个具有挑战性的工作，并具有巨大的经济利益和广泛的应用前景。 本文首先利用XviD实现对输入视频数据的压缩，然后利用RTP，RTCP协议把压缩数据通过Internet/intranet传送到接收端，然后针对接收到的MPEG4视频数据提出一种基于MPEG-4视频流的运动目标检测与跟踪算法。算法的特点在于充分地利用了MPEG-4编码码流中蕴含的运动信息，从而可以实时地对 视频流中的运动目标进行检测与跟踪，同时也排除了复杂背景中的局部变化对跟踪结果产生的影响。 主要工作体现在： 一、对MPEG-4

18、标准和XviD做了比较详细的研究，分析了XviD的码流结构，抗误码实现以及编码码流在Internet上的传输的可行性； 二、对当前具有代表性的运动目标分割与跟踪算法作了比较详细的调研和总结，尤其是基于MPEG压缩视频流的方法，分析其算法原理、实现方法以 及优缺点； 三、对本文提出的新算法程序进行测试，并作相关的性能分析。评估算法的效率、性能和优缺点。 主要创新有： 一、利用RTP，RTCP实现XviD编码视频数据尽可能准确无误地在Internet上的传输，同时实现了简单的QoS控制； 二、在现有算法基础上，提出一种性能较优的基于MPEG-4的运动目标检测与跟踪算法。讨论了算法的总体设计和各个关

19、键步骤的实现方法。 6.期刊论文 朱庆军.孙旭日.赵军.Zhu Qingjun.Sun Xuri.Zhao Jun 基于MPEG-4的视频流编解码技术研究 -中国水 运（理论版）2006,3(2 介绍了MPEG-4标准视频压缩技术和几种基于MPEG-4标准的实用软件编码器,并详述了用XVID编码器获取MPEG-4标准视频流的方法,对其编码效果进行 了测试,并给出了测试结果. 7.学位论文 刘琪 XVID视频编码器的DSP优化设计与实现研究 2005 随着人们对信息需求的不断增长和互联网与多媒体技术的不断发展，图像信息的数据量迅速增长，适应有限带宽要求而发展起来的低码率视频编码 技术成为了当今视

20、频通信的研究重点；同时，随着数字信号处理器(DSPs的进一步完善与发展，基于DSP的视频编码的优化设计与实现技术已经引起了视 频编码技术理论研究人员的高度重视,因此，深入研究高效率视频编码算法的DSP实现优化技术，具有重要的实际价值。本文在对MPEG-4的XVID视频编码 算法分析的基础上，分析和探讨了视频编码的优化设计与实现技术，具体包括以下内容：首先分析了MPEG-4多媒体编码标准的应用范围、MPEG-4标准的 组成结构和视频编码工具等几个方面的内容，并在此基础上，实现了基于PC环境的XVID软件编码器。接着，为了进一步提高XVID编码器的性能，本文针 对AD公司Blackfin系列中的定

21、点DSP芯片Blackfin533，讨论了在实现中需要考虑的数字信号处理器的结构特点、资源分配和程序设计与调试等方面的优 化设计技术，提出了一种实用的DSP优化设计方法，即首先用C代码实现编码器，然后，针对DSP的特点和算法性能定量分析的结果，用汇编语言对编码器 性能影响最大的模块进行优化与修正，进而研制出了高效的XVID视频编码器。最后，用视频图像序列对用Blackfin533实现的视频XVID编码器进行了测试 试验，其程序代码量为17k，各种系数表占用内存90k，计算速度为33.0帧/秒，压缩比为57.1，信噪比（PSNR）为39.2dB。试验结果验证了基于 blackfin533的编码器

22、的有效性和实时性,以及与MPEG-4解码器的兼容性。 8.学位论文 张洋 视频处理中预测编码在嵌入式系统中的实现与优化 2005 数字视频处理在工业、军事和民用等领域发挥着重要的作用，而旧的视频处理标准已经不能满足日益增长的市场需求，所以出现了以MPEG-4为代表 的新一代标准。新的标准带来新的应用，信源日益复杂、应用平台日益拓展，在这种形势下，新的应用如何适应多种平台特性、如何提高处理质量成为 当前研究的热点、重点和难点。 XVID是一种基于MPEG-4标准的数字视频处理开源工具集，它提供了如下主要编码工具：帧内编码和帧间编码、直流和交流分量系数预测、无约束运 动向量、运动估计中可预测的运动

23、向量场自适应搜索技术和4个运动向量等。这个工具集具有高效和可移植的特性，尤其适合应用于基于嵌入式系统的网 络视频和移动视频处理。所以本论文将XVID作为研究的实例。 预测编码模块是MPEG-4中的核心模块之一，它的性能直接影响着整个处理过程的性能。预测编码模块主要包括运动估计和运动补偿两部分，概括的 讲，预测编码模块的功能就是通过已处理过的帧来预测出当前要处理的帧，最终目的是使用尽可能少的数据来表示数字视频的图像帧。在数字视频处理 中，绝大多数图像帧是使用预测编码模式来编码的，并且未使用预测编码的图像帧仍然会使用预测编码模式来编码其离散余弦变换后的直流和交流分量 系数。可见预测编码模块是数字视

24、频处理中的基础和重点，因此本论文将预测编码模块作为研究的核心。 嵌入式系统应用研究也是目前的一个研究热点，现在许多先进的数字视频应用都是以嵌入式系统为平台的。为了提高课题的创新性和实用性，本论 文将嵌入式系统作为最终的实现平台，并且选择具有代表性的美国德州仪器公司生产的数字信号处理器TMS320C6416作为实例。 本论文首先根据数字视频处理的原理以及视频处理标准MPEG-4剖析了XVID的核心流程，并且根据对XVID的深入了解将这套工具集移植至 TMS320C6416平台。然后本论文针对XVID的预测编码模块设计了一套两级优化方案：利用可变复杂度算法原理进行与平台无关的算法级优化，利用实现平

25、 台的特性进行与平台相关的指令级优化。在算法级优化中设计了一系列算法，这些算法都是基于实践的观察和理论的探索，做到了充分挖掘数字视频处 理的固有特点，配合现有的快速算法，做到了适用面广，处理速度明显提高，且图像质量无明显下降。在指令级优化中重新编写了一系列函数代码，这 些函数都是基于TMS320C6416本身特性，充分使用了配套编译环境提供的开发和优化工具，使得处理速度进一步提高，并且图像质量无任何下降。这套优 化方案不仅是本课题的研究工具，而且对于其它平台的数字视频应用也有参考意义。 9.学位论文 李兴波 基于MPEG-4的窄带视频传输系统研究 2009 随着社会的发展和居民生活需求的不断扩大，社会生产、生活各方面系统化、自动化程度越来越高，节奏也越来越快。因此利用视频传输技术及时 掌握各类系统中各关键点的实时情况变得尤为重要。 目前视频传输系统正向数字化、网络化的方向发展，凡是网络能够到达的地方就能进行远