本文是硕士论文，硕士论文是硕士研究生所撰写的学术论文，具有一定的理论深度和更高的学术水平，更加强调作者思想观点的独创性，以及研究成果应具备更强的实用价值和更高的科学价值。共分为12大类。（以上内容来自百度百科）今天为大家推荐一篇硕士论文，供大家参考。
第一章 绪论
1.1 选题背景
随着时代的发展，网络视频监控更加广泛的出现在人们的视野中，例如银行，小区，仓库等等区域，监控系统都是必不可少的。现在的监控系统，往往要求更加的智能化，网络化与数字化。同时，监控视频的规模也在进一步的壮大，视频存储量也出现了爆发增长。为了应对目前有限的网络带宽以及存储空间紧缺的这些情况，视频压缩就成为了研究的重点，因此如何压缩视频让其占用更小的网络带宽及存储空间得到了人们关注并广泛的进行研究。监控视频的发展主要分为一下几个阶段：（1）以模拟为主的视频监控系统在早期的监控系统中，一般都是由闭路设备构成的，主要为前端的模拟摄像头，传输电缆，显示器，切换器。这种监控系统传输的距离不远，扩展能力不强，安装简单，需要手动切换，适用于小型的监控场景。（2）数字型监控系统在这个时期，随着硬件技术和计算机技术的高速发展，随着而来也带动了监控视频系统的发展。数字视频监控系统由前端数字摄像头采集数据并且压缩，通过通信网络与后台计算机链接，并由后端计算机进行解码。这种监控系统开发接口规范，界面上十分友好，传输效率也比较高，但是成本过高，需要专门的视频卡，同时对人力要求也不低。数字化的发展为之后的智能化打下了坚实的基础。（3）Intetnet 型智能监控系统现在，模式识别，计算机视觉，图像处理技术的快速发展，嵌入式技术也逐渐趋于成熟，监控系统逐渐的由本地转向由远程监控。在 2006 年，整个英国共拥有大约 450 万个摄像头。用户通过浏览器的控制界面即可获取所需的视频信息。网络监控系统可以使视频图像数字化，更容易进行所需要处理，同时，它也拥有着更好的抗干扰能力，更加稳定和高清的图像质量，以及随着压缩技术的发展，它所需要的存储空间也更加的小，除了存储空间小，系统本身的物理体积也更小。在智能化监控系统的帮助下，人们可以更好的防备即将发生的灾难，电脑辅助“人脑”也减轻了人们的负担。
..........
1.2 选题意义
我们正处于第二个阶段数字监控系统向第三个阶段网络型监控系统转型中，就目前的监控系统来看，主要存在如下几个问题：1.网络传输的过程中经常会出现丢失帧丢包的情况，这时候必须重传输，会浪费大量的带宽。2.用户在选择视频数据时，往往可能只需要视频数据，对音频数据没有过多的要求，但是若要音频和视频数据均传输的话，会浪费掉大量的带宽。3.由于网络的不稳定，同时监控视频对实时性有着较高的要求，这就需要我们研究出需要更小码率但是同时又保证视频清晰度的监控视频方法。4.由于本文针对的是固定场景的监控视频，因此常常存在大量的静止不动画面，这部分画面往往会带来大量的信息冗余。因此，为了解决上述问题，我们将工作重心放在了如何在保证基础监控画面的同时，保证占用网络带宽足够小。根据现有的视频编码方面的研究发现， H.264编码方式已经被广泛的使用于各个领域，而新的 H.265 协议尚不成熟，编码器也亟待完善，不适用于实际的监控系统场所，所以本文依旧使用 H.264 编码协议。H.264 编码协议对含有大量静止场景图片场景的编码方法并没有提出针对性的方法，针对这种情况，本文提出了静止场景图像和运动场景图像分开编码传输的方法，根据提出的背景建模方法以及静止场景图像传输的方法，进一步的减少了因为信息冗余而造成的网络资源压力。
........
第二章 视频压缩编码相关技术研究
2.1 YUV 色彩模型
色彩模型[16-17]，也就是我们常说到的色彩空间，在图像显示中，YUV 可以说是非常重要的。YUV 分为了三个分量，Y（Luminance）表示灰度值，或者是明亮度，U 和 V 代表的是色度，一幅图像的饱和度和色彩就是由他们决定的，也就是说是用来决定一个像素点的具体颜色。YUV 主要被用在了电视领域（电视系统，模拟电视等），是一种关于颜色的编码方法，亮度信息 Y 同色彩信息 UV 是可以分离的，通常来说，没有 UV 分量一幅图像仍旧可以完整显示，但是颜色确实黑白的，通过这种方法巧妙的解决了黑白电视机与彩色电视机的兼容问题，并且 YUV 信号传输的时候占用较少的码流。主流的存储方式有 3 中：YUV4:4:4，每一个 Y 分量对应着一组 UV 分量，YUV4:2:2，每两个 Y 分量共用一组 UV 分量 YUV4:2:0，四个 Y 共用一组 UV 分量，只有正确的还原了每个像素点的 YUV 值，才能通过 YUV 转 RGB 公式中提取出每个像素点的 RGB 值，正确的显示出来。用三个图可以直观的表示出采用点的YUV 分量，黑点表示 Y 分量。
........
2.2 H.264 编码标准详述
到今天为止，视频编码经历了 MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4，H.263，H.264等标准[18-21]，在网络视频监控中，这些编码标准是常常被使用的。不管是那种编码方式，它处理视频的稳定程度，清晰度，以及传输时所需求的网络带宽都是大家最为关注的。H.264 是目前发展较为成熟，且得到了广泛的应用，兼容性也十分的好的一种编码协议，所以本文也主要采用 H.264 协议来进编码。第一个视频编码准 H.261 于 1993 年由 ITU-T（国际电信联盟电信标准化部）颁布制定，最开始其被用于宽带信道视频。接下来的几年内，MPEG-4 标准经历了一系列的变化，从 1996 年的 H.263 到 1998 年的 H.263+，紧接着在 2000 年又颁布了 H.263++。在 2003 年的第二个季度，VCEG（视频编码专家组）同 ITU-T 组合成了JVT（联合视频组），并且颁布了H.264，也叫做AVC（Advanced Video Coding）。H.264 拥有着极高的视频压缩比，低码率，但是同时也有着非常好的图像质量，其压缩比是 MPEG-2 的两倍以上，与 MPEG-4 相比也能达到其 1.5~2 倍左右。例如，一个原始图像文件的大小可能在 50GB 左右，通过 MPEG-4 的压缩，可以将其大小压缩至 1.95GB，而通过 H.264 协议标准，可以把原图像的大小压缩至 550MB。在相同的图像质量下面。H.264 的优势很明显。H.264[17]同时也拥有优异的网络适应能力，整个 H.264 的实现大致可以分为网络提取层（NAL）和视频编码层，编码层将数据编码为 VCL 数据，然后通过网络提取层将编码数据封装到 NAL 单元中。只有封装到 NAL 单元中，H.264 的数据才能实现网络传输。
.........
第三章 适用于监控视频编码背景建模与背景预测方法...... 17
3.1 背景建模技术 ............ 17
3.2 基于统计的低复杂度背景建模方法与背景更新算法 ....... 20
3.3 背景预测编码 ............ 23
3.4 本章小结 ........... 25
第四章 基于不同宏块的视频压缩编码技术........ 26
4.1 基于宏块编码技术概述 ..... 26
4.2 静止帧与运动帧的判断 ..... 31
4.3 静止帧编码部分 ........ 31
4.4 运动帧编码部分 ........ 33
4.5 滤波部分 ........... 36
4.6 结果分析 ........... 42
4.7 本章小结 ........... 48
第五章 改进后的视频监控与视频存储系统实现......... 49
5.1 总体系统概述 ............ 49
5.2 服务器端 ........... 50
5.3 网络传输............ 53
5.4 客户端 ...... 56
5.5 改进 DVR 存储方式........... 59
5.6 本章小结 ........... 62
第五章 改进后的视频监控与视频存储系统实现
5.1 总体系统概述
该视频监控系统的主要硬件设备由网络 IP 摄像头（凯聪 SIP1201）,计算机服务器（windows 系统），以及个人电脑客户端组成，硬件资源的选择只需要满足软件的最低要求即可。服务器首先从网络摄像头中（本地链接）获取数据，因为读入的数据是 RGB格式的，所以第一步将 RGB 格式转化为 YUV 格式，可供下一步处理。然后将获取的 YUV 格式视频数据通过 x264 开源库编码，其中，x264 开源库的部分码流代码经过重新编写（帧内、帧间预测部分，宏块整体编码部分），通过 x264 可以将YUV420 的编码成为 H.264 数据，经过 live555 将已经编码好的视频数据发送给客户端，在客户端方面，通过 FFMPEG 进行数据解码，同时通过特殊的处理存储方式存储视频。因此本系统的主要目标如下：（1）实现基于局域网的与 PC 端的通信，主要传送编码后的图像。（2）监控视频服务器端搭建与客户端的搭建，应用程序的编写。（3）界面友好，便操作。本系统主要的开发环境如下：1.服务器端系统：Windows 102.软件开发平台：VS20133.图形开发包： x264,ffmpeg,vlc,opencv3.04.网络开源库： LIVE5555.前端摄像头： 凯聪 SIP12016.客户端系统： Windows 10本系统的目的是实现在低带宽环境下的监控系统的实现，尤其是面对网络波动时候也能保证监控系统的正常运行。在 Windows 平台下设计的监控系统主要包含三个模块：（1）服务器端。（2）网络传输部分。（3）客户端。#p#分页标题#e#
..........
总结
目前监控视频被用于各个领域，研究也是越来越热，视频压缩作为一个重要的研究分支，所以这方面的研究仍然是热点。本文基于实际场景环境，研究包括了背景建模算法，H.264 视频编码算法改进。同时为了用于实际的场景中，编写了改进后的基于 H.264 编码器编码的视频监控系统。本文首先描述了 H.264 相关的编码规范以及算法，比较了 JM 与 X264 编码器的性能优劣。接下来分析了几种经典的被建模算法，在此基础上提出了自己的背景建模算法。同时，分析了目前监控视频中存在的问题，主要对码流浪费做出了具体的分析，然后根据现有的协议标准，提出了自己改进后的协议。最后本文提出了改进后的监控系统，以及新的存储方式，以应对实际场景的需要，本文研究的主要内容如下：
（1）针对目前现有的背景建模算法中，主要是应对与前景目标的检测与前景目标的提取。这些算法的复杂度较高，为了应对编码时对参考帧的需求，即快速且质量高的要求，本文提出了一种背景建模算法，通过统计像素值出现的概率，从而获得质量较优的背景图像，同时生成的背景帧也相当于进行了帧间滤波，可以减小滤波残差，提高运动估计的准确性。通过 opencv3.0 平台测试，我们可以看到，在相同的设备条件下，本文算法需要的视频帧更少，且有效的去除了“鬼影”。
（2）针对监控视频中往往存在着大量的冗余，尤其是背景冗余，这些冗余会浪费大量的码流，针对这些情况，本文提出了一种针对静止帧和运动帧分开编码的方式，对静止帧采用了部分帧跳过编码的方式，同时将第三章提出的背景建模方法产生的背景帧当做长期参考帧，这样可以大量的减少背景冗余。对于有前景目标的视频帧，采用了对部分宏块编码的方法。通过 JM19.0 平台测试，本文方法平均可以带来 0.22db 的性能增益。
（3）本文对传统的宏块滤波方式进行了改进，原有的滤波方法中，为了判定边界强度往往需要一遍一遍的循环来寻找，本文根据不同的视频帧提出了不同边界强度判定方法，同原有的方法相比，本文的方法可以有效的节省宏块滤波的运算时间。
..........
参考文献（略）
