ساختارهای فشرده سازی تصاویر در دوربین مداربسته(قسمت اول)

سیستم های نظارت تصویری دوربین مداربسته بسته به کاربر خود، جهت فشرده سازی تصاویر از ساختارهای متفاوتی پشتیبانی می کنند که پس از تعریف چند پارامتر مهم در این خصوص، تشریح خواهند شد.

رمزگذاری و رمزگشایی از تصاویر

فرایند فشرده سازی، به کار گیری الگوریتم مشخصی جهت فشرده سازی تصاویر جهت ذخیره سازی و ارسال آن می باشد. جهت نمایش تصاویر لازم است فرآیند معکوسی جهت بازیابی اطلاعات بدون از دست دادن اطلاعات انجام پذیرد.

زمان سپری شده جهت فشرده سازی، ارسال، بازیابی و نمایش یک فایل تأخیر نامیده می شود. هر دو الگوریتمی که با هم جهت فشرده سازی و بازیابی اطلاعات به کار می روند codec (رمزگذار/ رمزگشا) نامیده می شود. استاندارد به کار گرفته شده جهت فشرده سازی (رمزگذاری) باید با استاندارد عکس آن (رمزگشایی) با H.264 را بازیابی کرد. البته امکان به کارگیری الگوریتم های کدگذاری / کدگشایی مختلف به صورت انتخابی در یک نرم افزار یا سخت افزار وجود دارد.

فشرده سازی عکس در مقابل فشرده سازی تصاویر ویدئویی

استانداردهای فشرده سازی مختلف از روش های مختلفی جهت کاهش حجم اطلاعات استفاده می کنند، بنابراین در سرعت اطلاعات، کیفیت و تأخیر متفاوت می باشند. الگوریتم های فشرده سازی برای عکس و ویدئو متفاوت است. در فشرده سازی عکس فن آوری رمزگذاری تنها در داخل یک عکس و به طور مستقل انجام می شود. کاهش حجم اطلاعات تنها با حذف اطلاعات غیرضروری عکس انجام می شود که تشخیص آن برای چشم انسان قابل توجه نمی باشد. Motion JPEG یا به اصطلاح MJPEG که نسخۀ ویدئویی الگوریتک JPEG به کار گرفته شده برای عکس ها می باشد که از فشرده سازی عکس های JPEG مستقل انجام می شود.

با به کارگیری استاندارد MJPEG، هر سه عکس در شکل زیر به صورت مستقل و مجزای از هم کدگذاری و ارسال شده و تصاویر بدون وابستگی به یکدیگر فشرده می شوند.

با به کارگیری استاندارد MJPEG، هر سه عکس به صورت مستقل و مجزای از هم کدگذاری و ارسال می گردند

با به کارگیری استاندارد MJPEG، هر سه عکس به صورت مستقل و مجزای از هم کدگذاری و ارسال می گردند

الگوریتم های فشرده سازی MPEG-4 و H.264 از فریم های واسط پیش بین برای کاهش اطلاعات ویدئویی بین یک مجموعه فریم استفاده می کنند که جهت دست یافتن به این هدف باید از فن آوری متفاوتی استفاده کرد تا بتوان فریم مرجع و ذخیره سازی پیسکل های تغییر یافته، رمزگذاری کرد. در این روش تعداد پیکسل هایی که رمز گذاری و ارسال می شوند به طور چشم گیری کاهش می یابد.

عدم ارسال تصاویرخط چین در الگوریتم های فشرده سازی MPEG-4 و H.264

عدم ارسال تصاویرخط چین در الگوریتم های فشرده سازی MPEG-4 و H.264

در شکل بالا پیکسل های مربوط به خانه تکراری است و نیازی به چندین بار ارسال آن نمی باشد و تنها تصویر اول (l-frame) به طور کامل رمزگذاری می شود، در حالی که در دو تصویر بعدی، (p-frame)، برای قسمت های ثابت تصویر یعنی خانه، به تصویر اول استناد می شود و تنها قسمت های متحرک تصویر، مرد متحرک، با استفاده از مسیرهای حرکت آن ذخیره سازی می شود که در نتیجه آن، کاهش کاهش زیادی در حجم اطلاعات ارسالی و ذخیره سازی شده حاصل می شود.

تکنیک های دیگر، همچون جبران سازی های حرکتی بلوکی برای کاهش بیشتر اطلاعات می تواند به کار گرفته شود. در این روش حجمی از اطلاعات که در ایجاد تصویر جدید نقش داد، با استفاده از تصویر قبلی یافت می شود که البته ممکن است در تصویر جدید تغییر مکان داده باشد. این تکنیک کل فریم را به چند بلوک تقسیم می کند (بلوک هایی از پیکسل) که بلوک ها یک به یک با بلوک های فریم مرجع مقایسه می شوند. کدگذاری مسیر حرکت بلوک متحرک، نیاز به حجم کمتری نسبت به کدگذاری محتویات آن خواهد داشت.

با پیش بینی فریم واسط، هر فریمی همچون l-frame، p-frame و B- frame در یک توالی از تصاویر به یک نوع فریم مشخص دسته بندی می شود.l-frame یک فریم داخلی است که به طور مستقل و بدون استناد به فریم های دیگر و به عنوان فریم مرجع، ذخیره سازی می شود. اولین فریم در یک توالی از تصاویر به طور معمول l-frame است. l-frame می تواند نقطۀ شروعی برای بینندگان جدید و یا نقطۀ هم زمان سازی برای اطلاعات ارسالی مختل شده باشد. l-frame می تواند برای نمایش با حرکت سریع و سایر دسترسی های تصادفی به کار رود.

یک رمزگذار به طور خودکار یک l-frame را که همۀ خصوصیات و اطلاعات مربوط به ساخت تصویر موردنظر را دارد، در تناوب های منظم یا بنا به درخواست ایجاد می کند. تعریف l-frame جدید زمانی روی می دهد که بیشتر بیت ها مصرف شده باشند، به عبارت دیگر با توجه به از دست دادن اطلاعات آن ها دیگر نتوانند فریم جدیدی ایجاد کنند.

فریم بعدی فریم پیش بینی p-frame نام دارد که مرجع آن l-frame و یا p-frameهای قبلی است. p-frameها به طور معمول به تعداد بیت های کمتری نسبت به l-frame نیاز دارند. ولی مانعی که وجود دارد حساسیت خیلی زیاد آن به خطاهای انتقال است که این خطاها به دلیل وابستگی پیچیدۀ آن به l-frame و p-frameهای قبلی است. فریم آخر یا فریم پیش بینی دوتایی B-frame از دو فریم قبلی و بعدی ساخته می شود. به کارگیری B-frame باعث افزایش تأخیر می شود.

وقتی که یک رمزگشا یک تصویر را فریم به فریم رمزگشایی می کند، این عملیات باید همیشه با یک l-frame شروع می شود و p-frame و B-frameها نباید با فریم های مرجع خود رمزگشایی شوند.

برخی از سازندگان همچون Axis اجازۀ تنظیم طول GOV، تعداد p-frameهایی که قبل از ارسال l-frameبعدی باید فرستاده شود را به مصرف کننده می دهند. با کاهش فرکانس l-frameها، (GOV طولانی تر)، سرعت ارسال بیت می تواند کاهش پیدا کند. با کاهش تأخیر؛ B-frameها استفاده نمی شود. در کنار اختلاف بین کدگذاری و جبران حرکت، روش های پیشرفتۀ دیگری برای کاهش بیشتر اطلاعات و بهبود کیفیت تصاویر ویدئویی می تواند مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان نمونه H.264 از روش های پیشرفته ای پشتیبانی می کند که روش های پیش بینی برای کدگذاری l-frameها، جبران حرکت بهبود یافتۀ منسوخ شده به بلوک پیکسل دقیق و یک فیلتر بهبود لبۀ بلوک ها (مصنوعی) را در بر دارد.

مطالب مرتبط

آموزش های مرتبط :

یر


پیش ثبت نام در دوره ها

با پر کردن فرم زیر در اسرع وقت با شما تماس گرفته می شود

  • 12 + 3 =
  • این فیلد برای اعتبار سنجی است و باید بدون تغییر باقی بماند .