视频预处理和后处理算法



2012-02-08 11:11　作者：九视电子　出处：www.360tsw.com

　　九视电子专业音视频流媒体采集卡适用于高精度、高分辨率的图像采集、高清数字或高清模拟音视频的存储、编码传输等要求。视频压缩/解压缩卡主要于将静止和动态的视频图像按照JPEG或MPEG标准进行压缩，或者将已经压缩好的数字化的视频解压缩还原成影像。目前，市场上的视频压缩/解压缩卡的典型产品是MPEG解压卡.H.264作为新一代压缩标准，与MPEG-2相比，其算法更趋完备，能够达到更高的压缩效率，能更有效的实现高清编码图像清晰度的提高对图像处理和传输都提出较高的要求。MPEG4和H.264两种编码技术在目前的高清前端都有使用，技术的成熟度相当，压缩后的图像对带宽的要求略高于后者，但产品的价格存在一定的差异。

　　视频预处理和后处理算法

　　好在用于提高图像质量和色彩还原能力的视频预处理和后处理模块提供了产品差异化的机会，同时也对产品的可编程性提出了要求。与视频编解码算法不同，预处理和后处理算法并没有统一的标准，各个产品采用的算法是不同的。此外，原有算法会不断升级，新的算法也会不断涌现。

　　视频预处理算法

　　毫无疑问的，视频流不会以来自传感器的初始状态传输，在进行编码之前，会对原始码流进行一系列的变换处理。主要的预处理操作包括：

　　* 像素扫描/数据传输–这一步操作只是简单的从传感器得到图像。

　　* 拜尔格式解交织–现代视频图像技术用三色RGB拜尔滤波器替代了单色的图像传感器，因此来自传感器的数据流包括了红、绿、蓝的颜色信息。这些信息被分离后，变换为YCbCr的亮度与色度信息来表示图像。

　　* 噪声滤波–电子世界中总是会有噪声存在，而降低或消除噪声的最佳阶段是在进行编码之前。

　　* 抖动检测与补偿–抖动检测与补偿可以减小因相机抖动造成的图像质量下降。

　　* 局部动态范围补偿–在特定的模式下，图像的动态范围可能会超出传感器的极限。而照相机或摄像机应该具备智能调整曝光量从而扩展传感器基本动态范围的功能。

　　* 对焦调整(锐化)–图像传感器无法捕获连续的图像信息。它们将图像分解为一个个像素，然后根据不同的分辨率在像素间进行插值并重新组合成新的图像。这种操作会导致图像锐度的下降，但通过适当的预处理算法是可以纠正的。除此之外，锐化算法还可以使由于镜头原因轻微跑焦的图像看起来更锐利。

　　* 颜色校正–不同色温下的白光是有所不同的，这会影响到最终获取的图像。除此之外，不同的显示设备处理颜色的方法也不一样。视频系统中的颜色校正补偿功能可以纠正颜色偏移，特别是皮肤色调的偏移

　　* 人脸识别–在人物众多的图像中，拍摄者通常希望图像聚焦在人物的面部。照相机和摄像机的一个重要功能就是能够识别人脸并自动对焦。

　　* 立体图像–根据平面图像的密度信息来构建立体图像，这种预处理常用在融合了虚拟和真实图像的混合现实系统中。

　　从标准视频解码器得到的图像并非完美无缺，视频后处理算法可以大大提高图像的质量，提高最终产品的附加值。

　　视频后处理算法

　　从标准视频解码器得到的图像并非完美无缺，视频后处理算法可以大大提高图像的质量，提高最终产品的附加值。视频后处理算法包括：

　　* 解块/解环路滤波器–在视频压缩和解压缩过程中会把图像分成小块，分别进行编码，解码时再把这些块组合成完整的图像。这种操作是有损的，而解块/去振铃滤波器可以降低其对图像造成的影响。

　　* 边界检测–边界检测算法用于缩放，解交织以及其他一些视频处理操作。除此之外，在安保，视频监视，交通管理和医学图像处理领域也起着重要作用。

　　* 图像缩放–从挂在墙上的平板电视到拿在手中的移动电话，视频设备的屏幕大小千差万别，这使得编码后的视频流尺寸和播放设备的屏幕尺寸多有不同。图像缩放算法可以调整视频流的尺寸以适应播放设备的屏幕。

　　* 解交织–视频交织是为了在电视屏幕上显示设计的，每一幅交织视频图像显示为两个连续的画面，每个画面包括了奇数或偶数条状视频线，这样交替的每个画面包含了对应图像的一半视频线。但是在电脑屏幕或液晶电视上显示时，每个画面都需要显示对应图像的所有视频线，这时交织视频在显示前就必须进行解交织处理。

　　* 帧率转换–在解码后的各帧图像间插值以提高视频帧率的方法可以增强运动图像的平滑度。这种能力对于高端的120fps视频和24fps电影视频的转换都非常重要。

　　* 噪声滤波–噪声会使视频图像的质量下降。而各种噪声滤波算法可以改善图像质量。

　　* 视频覆盖/透明效果–许多视频系统都会在播放视频的同时覆盖显示用户界面。

　　* 色彩空间转换/亮度/对比度/伽马校正–不同的显示设备有不同的动态范围，对颜色的处理也不相同(不同的颜色传输函数)。如果知道相应的参数，就可以选择适当的视频后处理算法。对于液晶显示来说伽马校正非常重要因为每个液晶面板都有独特的传输函数。

　　视频信号处理 九视电子视频采集卡常见视频预/后处理

　　· 自动输入视频格式侦测，自动视频有效区域侦测，自动VGA采集相位调节。

　　· 手工设定有效画面区域功能，可用于画面的剪裁和对特殊输入信号时序的支持。

　　· 多阶画面缩放功能，具有三种针对画面宽高比的缩放模式。

　　· 支持垂直滤波和运动自适应去隔行功能。

　　· 硬件色彩转换，可输出RGB24，RGB32，YUY2，UYVY，I420色彩格式。

　　· 支持色彩调节功能，可调节画面的对比度、亮度、色彩饱和度、色相、Gamma;并可单独调节R，G，B三色的亮度、对比度。

　　· 画面水平、垂直反转功能。