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第5讲:视频处理技术
视频处理技术
数字视频处理方法


视频彩色空间变换





视频卡分析
视频处理技术
视频(video):
视频= 帧画面+ 伴音+ 交插/同步/播放技术
视频分类:①模拟视频:电视视频
②数字视频:计算机视频
(视频卡:数字化,压缩编码)
数字视频处理方法

内涵:将模拟视频信号经A/D转换和彩色空间变换,
转化为计算机可处理的数字信号;
以供编辑、存储、传输和播放
——通过视频卡和视频I/O设备完成
(1)视频信号的获取方法
视频信号源通过视频输入设备产生
①模拟视频输入
; 输入活动图像
: 输入各种制式的电视视频信号
:把电视信号数字化后存放在视频卡中
②数字视频输入
:输入静止图像
:输入活动图像
: 输入VCD等视频文件
视频源:a. 内源视频—由视频卡生成
b. 外源视频—可通过摄像机接入
(2)视频采样/量化过程
:
①捕获模拟视频输入信号,进行采样/量化处理(捕获卡)
②对不同视频源信号进行叠加处理和制式变换(叠加卡)
③对视频图像进行帧缓存控制,以改变时间特性
④提供视频显示输出及同步控制功能
⑤提供实时动态捕获、编辑和数据压缩功能(压缩卡)
采样策略:对应于三种采样功能级别
①单帧采样:从视频源获取一幅幅静图;再用软件压缩和存储
②连续帧采样:从视频源动态获取连续图像;生成可存储文件
③连续帧采压:动态捕获视频源,进行采样、叠加和压缩处理
然后生成AVI文件,存入硬盘
视频数字化实现原理:
视频源—— A/D转换(视频输入卡)——视频显示

压缩编码:将数字化视频经过压缩编码变成电视信号,
以录制到光盘中或在电视上播放
压缩/解压实现方法:
①硬件压缩:将压缩算法集成在视频I/O卡上
:包括捕获卡、叠加卡和压缩卡
:包括数字电视卡和视频解压卡
数字电视卡:可使计算机成为全频道全制式的数字电视
视频解压卡:核心是MPEG卡,支持MPEG1和MPEG2标准
作用区间:视频显示— D/A转换(输出卡)—视频播放
②软件压缩:对视频采样得到的样本,用软件压缩算法实现
常用压缩软件如:Video for Windows的Microsoft Video 1
视频彩色空间变换

① RGB彩色空间:基于红、绿、蓝三基色的颜色模型
② HSI彩色空间:基于亮度、色调和饱和度描述的光谱模型

⑴ HSI模型的基本概念
①色调H:光波呈现的颜色种类;如红、绿、蓝、青、紫、黄
②饱和度S:颜色的深浅程度(浓度、纯度);如深蓝、淡绿
③光强I:亦称亮度;人的视觉所感受到的色彩明暗程度
④色度:色调与饱和度的通称;表示光颜色的类别与深浅程度
⑤色差:色度信号在通频带上分解表示的一对相减信号
HSI彩色模型的三个特征参量:色调,饱和度,亮度
⑵电视视频的彩色空间表示
采用亮度和色度来分解信号;并将其能量分布在通频带上
为了能用单一频率的幅载波传送色度信号,
通常将色度分解成两个垂直的色差信号;
并与亮度形成矢量变换关系
依据亮度与色差的信号叠加与合成关系,可以定义:
· NTSC制彩色空间(YIQ彩色空间)
· PAL制彩色空间(YUV彩色空间)

设:y为亮度;I与Q为一对色差,且采用蓝(B)与红(R)作为
:色度C可表示为
其中:ω为幅载波的角频率,θ为色差变角即相位角,
C为色度幅值
根据NTSC制式的电视信号同步检波器,检测出两个信号值
B - y和R - y,可建立亮度y与R、G、B三基色的关系;
并推得常用的亮度公式:
y = + +
上述比例系数称“可见度系数”,其和为1
三个色差信号(B–y,R–y,G - y)中有两个是独立的,
最后一个可用亮度方程和两个色差信号通过运算得到
计算表达式为:
y = + +
B – y = - - +
R – y = - -