視頻編碼新技術在高清監控行業中的應用

      視頻編碼技術的發展為解決上述高清監控問題帶來了新的方法。通過對編碼方式的改進，可以極大地提升高清視頻的應用性，使之能適應更多的監控場景。

　　業界某企業一直致力于高清視頻監控設備的研發與推廣，在視頻壓縮核心算法方面取得了多項技術突破，目前已在產品中應用的有感興趣區域壓縮編碼技術、可伸縮編碼技術和“智能前端”動態編碼自適應技術。

　　感興趣區域壓縮編碼技術(ROI)：視頻壓縮比和視頻質量是一對矛盾體，壓縮比越高，視頻損失越多，相應的視頻質量也就越差。但人們在觀看監控視頻時，通常只對某一個特定區域感興趣(通常為視頻中央區域)，這一區域內的圖像要盡可能清晰，其他部分圖像可以相對模糊一些。基于上述要求，圖像感興趣區域壓縮編碼技術應運而生，即在圖像中對感興趣區域進行無損壓縮或近無損壓縮，而對背景區域進行有損壓縮。這樣既可使得重構圖像有較高的視頻質量，又可得到較高的壓縮比，很好地解決了壓縮比和圖像質量之間的矛盾。

　　可伸縮視頻編碼技術：是通過將單一碼流分為若干層實現的。如果視頻編碼器經過一次性壓縮后產生的碼流能被解碼端以不同的碼率、幀率、空間分辨率和視頻質量解碼，則稱該編解碼系統具有“可伸縮性”。從這個定義可以看出，可伸縮編碼只需對視頻節目源編碼一次，即可通過傳輸、提取和解碼相應部分的壓縮碼流，重構出各種分辨率、碼率或者質量級別的視頻。這種編碼方式與目前使用的聯播編碼方式相比，滿足各種不同需要的能力更強，編碼效率也大大提高。

　　對于編碼器來說，它提供的單一碼流具有可伸縮特性，能夠自動適應用戶網絡的網絡狀態和終端設備。網絡帶寬較好的環境下可傳輸高分辨率、高質量的視頻，而如手機監控這樣的低帶寬環境下，只傳輸低分辨率低碼流的視頻。

　　可伸縮視頻編碼的基本思想描述如下：編碼器將視頻序列編碼成一個基本層和多個增強層，如圖5所示。基本層具有最低視頻質量，增強層可以改善基本層質量。高清監控設備可以根據帶寬及終端需求選擇發送數據量。例如空間可伸縮編碼應用中，手機視頻的分辨率較小，這時就沒有必要傳輸較多的增強層(對應于較高空間分辨率)，而只需傳輸適合手機分辨率的基本層即可。接收端根據接收到的數據，解碼出相應質量的視頻。接收到的增強層越多，解碼的視頻質量越好。通常假設基本層數據低于最小傳輸帶寬，所以解碼端總是可以解碼出最低質量的視頻。通過使用采用了可伸縮視頻編碼技術的高清視頻編碼器，可以自適應各種網絡帶寬條件下的視頻監控需求，帶寬問題不再是困擾；同時解碼端也可以根據自身解碼能力選擇只解基本層視頻還是解碼更多的增強型視頻，很好地緩解了顯示高清視頻時解碼顯示能力不足的問題。

　　“智能前端”動態編碼自適應技術：通過“感興趣區域編碼技術”和“可伸縮視頻編碼技術”的應用，高清監控視頻中網絡帶寬和解碼顯示能力的壓力大為減輕，但占用存儲空間大的問題并沒有得到本質解決。智能視頻分析技術的發展帶來了解決這一問題的新途徑。監控行業中大部分視頻是冗余的，用戶更關注的是發生異常事件時的特定視頻，“智能前端”高清網絡攝像機，和智能分析算法相結合，可實現越界、拌線、區域停留等十余種行為分析。正常狀態下“無關緊要”的視頻流采用標清格式錄像，而一旦有異常狀態發生，自動切換至高清錄像，既保證了監控視頻的細節，又不會對存儲造成過大的壓力，同時，還提高了有效視頻的檢索效率。經過驗證，可以節省30%-50%的存儲空間。

　　結語

　　視頻編碼技術的進步給高清監控帶來了新的發展，有效地緩解了高清視頻監控在網絡帶寬、解碼顯示能力、存儲資源上遇到的瓶頸，成為了監控行業全面高清化最有力的助推力量。一些安防廠商以技術領先型企業為定位，堅持高清化、智能化的發展方向，發揮其在視頻編碼方面的核心技術優勢，不斷開拓創新，服務社會，服務用戶，力助安防行業高清化的全面發展。