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基于MPEG-4关键技术的视频医疗系统

来源:电子设计信息网/作者:张亚男?? 耿国华?? 周明全?? 朱新懿?? 2008年01月28日 ?? 收藏0

  0 引言

  随着无线多媒体应用的出现和多数据服务的繁殖,无线服务被广泛的应用到各个方面,在多媒体通讯中利用无线网络传输音频和视频信息变得更加重要。这就要求在多媒体信息处理中能够动态地、实时地处理声音、动画以及视频信号,但是计算机难以实时地从存储器中将图像信息处理过程中产生的海量数据传送到中央处理器,因此如果不对视频数据进行压缩处理,要达到实时性的要求几乎是不可能的。这就要求在易产生误码的无线环境中实现安全的低码率编码和传输,MPEG-4技术为此提供了实现的可能。

  MPEG-4图像压缩技术针对一定比特率下的视频、音频编码,强调了基于内容的交互性。因此,利用MPEG-4编码解码技术来实现视频数据压缩也就成为多媒体系统开发中进行无线视频传输的关键技术。多媒体视频会议系统是计算机技术与通信技术相结合的产物,它通过多媒体技术和通信技术的支持为跨地区的人们提供了一个相互交流、讨论问题和协同工作(CSCW)的环境,并产生“你见即我见”的效果。

  多媒体视频会议系统将大大提高人们的工作效率,并将改变人们传统的工作和交流模式,具有深远而又深刻的社会意义。视频医疗系统是多媒体视频会议系

统的一个崭新的应用领域。在视频医疗系统中,由JMF (JavaMedia Framework)提供一个统一的架构和通信协议来管理基于时间媒体的获取、处理和传输。采用实时传输协议/实时传输控制协议(RTP /RTCP)很好的保证了视频传输过程中的实时性,并在JMF中引入了MPEG-4压缩算法插件进行视频压缩。MPEG-4压缩算法压缩比高,并且具有良好的网络适应性。在程序实现过程中效果良好。

  1??? MPEG-4关键技术

  MPEG-4采用了基于对象第二代压缩编码技术,并使用AV对象(Audio /VisualObject)进行的可视化编码,同时提供了许多基于内容的交互性视频服务功能,也支持传统的流视频。MPEG-4除了利用第一代视频编码的核心技术(如运动估计与补偿、熵编码)外,还提出了一些新的关键技术:

  1) 视频对象分割MPEG-4的基于内容的交互性最主要是通过对视频对象的分割实现的。所谓的视频对象分割,就是将视频、图像分割成不同的对象或是将运动对象从背景中分离出来,进而对不同的对象采用不同的编码方法来实现高效压缩,比如对运动对象采用压缩比较低、损失较小的方法,尽可能保留视频对象的细节和平滑性;对背景对象采用大压缩比的编码策略,以取得压缩效率和解码图像之间的较好的平衡。基本可以分为三步:通过滤波对图像数据进行简化;对视频、图像数据进行特征提取,比如颜色、纹理、运动、语义等特征;最后是相关的后处理操作,以达到去噪和准确提取边界的目的。

  由此可见,MPEG-4编码技术要求对图像以及视频作出更多的分析理解,而不同于过去的压缩算法,只是去掉了帧内和帧间的冗余。因此基于对象的编码可以提高数据的压缩比,视频对象的分割(提取)技术也成为MPEG-4视频编码中的关键技术。

  2) 视频编码可分级技术视频分级编码技术的目的是解决在不同传输特性的异构网络上进行视频传输的需要。视频编码的可分级性,指的是码率的可调整性。也就是说,视频编码只压缩一次,却可以以多个帧率、空间分辨率或视频质量来进行解码,从而支持不同用户的不同应用需求。视频编码的分级技术是通过视频对象层(VOL)的数据结构来实现的。有两种基本的分级工具,分别是时域分级和空域分级,同时也支持时域空域的混合分级。每一级编码至少有两层的VOL,低层(基本层)用来提供视频序列的基本信息,高层(增强层)用来提供视频序列的更高的分辨率和细节。

  3) 运动估计与补偿技术在视频编码中,运动估计相当耗时,对编码的实时性影响很大。在运动估计部分,必须通过反复计算,以确定邻近帧中宏模块的相关性。通常使用块匹配准则进行估计,比如绝对误差和( SAD)准则和均方差(MSE)准则,来选择进行一种最佳匹配操作来产生最佳匹配点的运动估计。例如,可以通过开发MPEG-4 专用的适应再同步、数据分割和数据恢复的句法单元来优化比特流,使其具有固定容错能力。在大多数情况下,高压缩比的视频数据无法避免由信道退化带来的误码影响。然而,只要通过采用一系列适当的方法和工具来减小误码的影响,高质量的无线视频传输是完全可能实现的。


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