基于3g的图像传输技术研究毕业论文(编辑修改稿)

基于3g的图像传输技术研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

的带宽，我们有理由相信， 3G 网络的到来代表着视频传输的新时代到来。 将模拟视频信号转化为数字视频信号包括不少技术问题。 模拟视频的数字化主要包括色彩空间的转换、光栅扫描的转换以及分辨率的统一。 模拟视频一般采用分量数字化方式，先把复合视频信号中的亮度和色度分离，得到 YUV 或 YIQ 分量，然后用三个模数转换器对三个分量分别进行数字化，最后转换成 RGB(Red,Breen,Blue，三原色 )空间。 根据电信号的特征，亮度信号的宽度是色度信号带宽的两倍。 因此其数字化时可采用幅色采样法，即信号的色差分量的采样率低于对亮度分量的采样率。 用 Y:U:V 来表示 YUV 三分量的采样比例，则数字视频的采样格式分别有 4:1:1,4:2:2 和 4:4:4 三种。 电视图像既是空间的函数，也是时间的函数，而且又是隔行扫描式，所以其采样方式比扫描仪图像的方式要复杂的多。 分量采样时采集到的隔行样本点，要把隔行样 本组合成逐行样本，然后进行样本采样点的量化， YUV 到RGB 色彩空间的转换等等，最后才能得到数字视频数据。 图象压缩的主要基本方法简介 随着数字通信技术和计算机技术的发展，数据压缩技术日臻完善，适合各种应用场合的编码方法不断产生。 目前常用的压缩编码方法可以分为两大类 :一类是无损压缩法，也称冗余压缩法或嫡编码法。 另一类是有损压缩，也称嫡压缩法。 帧内数据是指一帧画面内水平和垂直方向取样点的集合，或称图像空间。 把只利用空间冗余度的技术归类为帧内编码技术。 帧内编码的例子 有帧内预测编码 (DPCM)、二维离散余弦变换 (DCT)、矢量量化(VQ)、子带编码和塔形编码等。 由于帧内编码不涉及时间维的信息量，不能获得如帧间编码那样高的压缩水平。 在帧间方法中，需要同时考虑空间和时间的冗余度。 然而，帧内编码的实现相对而言比较简单，编码器中不需要用以处理相邻帧数据的存储器，不需要在 1 个帧的间隔时间内处理来自多帧的信息。 预测编码的原理是由邻近的像素值预测当前的像素值，然后对当前的像素和预测像素的差值进行量化和编码。 考虑到在高性能和复杂性之间的折衷，通常用于帧内预测的邻 近像素的个数并不多 (不超过4 个 )，使用更多的像素并不会显著改进预测性能。 对于帧间预测，一般只用相邻帧的对应像素进行预测。 图像的相关性越大，预测误差就越小，取得的压缩比也就越大。 相对说来， DPCM 是一种比较容易实现的压缩方法，但在较低速率时，其压缩能力一般不如变换编码好。 正交变换的理论证明，通过某种正交变换，可以把数据从图像域映射到变换域中去，总能量不变，但其分布则发生改变，集中分布在少数区域，形成一种更紧凑的形式。 这使得图像在变换域中可以用更少的比特数表示，以此获得压缩。 尽管正交变换有许多种，但实用中大都选用二维 DCT(离散余弦变换 )进行变换编码。 这是因为其性能优越，接近最佳的 KL 变换。 将一幅图像分割为多个相邻小方块，对每个单独的图像方块进行 DCT 变换。 图像块尺寸的选择是在图像质量、压缩效率和实现难度之间进行折衷而决定的。 在实际应用中，常选8X8 或 16X16 的图 像块。 它包括 2 部分，即一维游程编码和霍夫曼编码。 图像经 DCT(离散弦变换 )，变换和量化后形成为数众多的零系数，而且这些系数大部分集中在高频部分。 为了充分利用这一点，在进行游程编码时，对8X8 图像块的 DCT 系数采用曲折扫描顺序处理，以期获得较长的连零值，有利于其后的游程编码。 游程编码将曲折扫描后的系数变成若干对 (游程一幅值 )数据这里，游程是指连零的个数，幅值是指非零系数的值。 为了提高图像的压缩比，在帧间预测时采用了运动估计的方法。 在前帧中的一个运动物体在现帧中运动了，如 果采用通常的帧间预测的方法，前后帧对应位置的像素相减，这一部分的帧差必然较大。 然而，通过计算该运动物体在前后两帧之间的相对位移 (运动矢量 )来估计其运动的大小，可以使图像数据 (一般为 1 个图像块 )最好地和前一帧图像相匹配 (这一最佳匹配的运动矢量也需要送到解码器 )。 这样，现帧中的运动物体和前帧对应的部分的帧差要比没有运动估计的情形下两帧相同位置时的帧差小。 在对有运动估计的帧差进行压缩编码时，其压缩比当然会有所提高。 第三章 基于 3G的图像采集和传输模块的硬件设计 无线远程监控系统指的是利用无线传输网络实现远程现场视频信号传输的系统。 无线传输网络可以是微波、卫星或移动通信网络。 其中 ,成本最低、灵活性最强的是移动通信网络。 目前最常用的无线数据网络有 GPRS或 CDMA1. x。 无论是 CDMA 1. x还是 GPRS网络 ,其上行带宽均在 100 kbp s以下 ,监控画面的图像格式要求在 320 240以上。 通常情况下传输的是一幅幅采集时间间隔为几秒的图像 ,图像连续性差 ,还无法传输实时连贯的画面。 而 3G(第三代移动通信系统 )是一种 能提供多种类型、高质量的多媒体业务 ,能实现全球无缝覆盖 ,具有全球漫游能力。 在准静止条件下能够达到 2 Mbp s的速率 ,即使在高速的列车上 ,传输速率也可以达到 144 kbp s,能够支持音频或低速率视频等多媒体业务。 由于 3G网络的发展 ,实现远程视频的无线传输已不再是遥远的梦想。 假设在最差状态下 , 3G网络的传输速率为 144 kbp s,监控画面图像格式采用 320 240像素 ,且每个像素采用 24 bit,则 每帧的数据量为 320 240 24 = 1 843 200 bit/帧。