第4章视频处理技术.docx

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第4章视频处理技术

第四章视频处理技术

1、选择题

1、在视频通信应用中，用户对视频质量的要求和对网络带宽占用的要求之间的关系是：

A

A、矛盾的B、一致的C、反向的D、互补的

2在视频应用通信中，解决用户对视频质量要求和占用网络带宽要求之间矛盾的是：

B

A、提高视频质量B、视频编解码技术

C、降低视频质量D、增加带宽

3、图像和视频之所以能进行压缩，在于图像和视频中存在大量的：

A

A、冗余B、相似性C、平滑区D、边缘区

4、在视频图像中，C是相邻两帧的差值，体现了两帧之间的不同之处。

A、视觉冗余B、运动估计C、运动补偿D、结构冗余

5、在视频图像中主要存在的是：

B

A、视觉冗余B、时间冗余C、空间冗余D、结构冗余

作业完成人

盛天柱

检查人

赵彦，白玉强

6．视频图像的编码方法的基本思想是：

第一帧和关键帧采用A方法进行压缩。

A．帧内编码B．帧间编码C．运动估计D．运动补偿

7．如果视频图像只传输第一帧和关键帧的完整帧，而其他帧只传输B，可以得到较高的圧缩比。

A．运动估计和补偿B．帧差信息

C．运动估计D．运动补偿

8．下列D视频压缩系列标准主要用于视频通信应用中。

A．MPEGB．H．26xC．JPEGD．AVS

9．下列B视频压缩系列标准主要用于视频存储播放应用中。

A．MPEGB．H．26xC．JPEGD．AVS

10．基于LAN网络的视频压缩标准是：

C。

A．MPEGB．H．324C．H．323D．H．320

作业完成人

乔彦铭

检查人

赵彦，白玉强

11、基于ISDN网络的视频压缩框架标准是：

D

A、MPEGB、H.324C、H.323D、H.320

12、基于PSTN网络的视频压缩框架标准是：

B

A、MPEGB、H.324C、H.323D、H.320

13、视频压缩系列标准MPEG-x主要是应用于视频存储播放应用中，例如，DVD中的视频压缩标准为B

A、MPEG-1B、MPEG-2C、MPEG-3D、MPEG-4

14、CIF图像格式的大小是B

A、176×144B、352×288C、704×576D、1408×1152

15、当采用H.261标准编码时，亮度分量与颜色分量的比值为A

A、4:

1:

1B、4:

2:

2C、4:

0：

2D、4:

2:

0

16、曾经普遍使用的VCD系统就是基于A编码标准研制的。

A、MPEG-1B、MPEG-2C、MPEG-3D、MPEG-4

作业完成人

刘福安

检查人

赵彦，白玉强

17.MPEG-1标准的典型编码码率为A ，其中1.1Mbps用于视频，128看kps用于音频，其余带宽用于MPEG系统本身。

      A  1.5Mps   B  2Mps   C   10Mps     D    15Mps 

18.MPEG-1标准中， C是图像编码的基本单元，运动补偿、量化等均在其上进行。

      A   图片组    B  分片    C   宏块      D     块

19. MPEG-1标准中，不参照任何的过去或者将来的其他图像帧，压缩编码采用类似JPEG的帧内压缩算法的图像是：

   A        

      A  帧内图像    B 预测图像  C 双向预测图像 D 帧间图像

20.MPEG-1标准中，采用向前运动补偿预测和误差的DCT编码，由前面的I或P帧进行预测的图像是：

   B     

      A  帧内图像    B 预测图像  C 双向预测图像 D 帧间图像

21.MPEG-1标准中，采用双向运动补偿预测和误差的DCT编码，由前面和后面的I帧或P帧进行预测的图像是：

   C      

     A  帧内图像    B 预测图像  C 双向预测图像 D 帧间图像

22.MPEG-1标准中，因为采用  B ，所以MPEG-1的编解码器在没有I帧或P帧的情况下无法对B帧进行编解码。

      A帧内编码     B  双向预测   C  向前预测  D 帧间预测

作业完成人

付礼宝

检查人

赵彦，白玉强

二、填空题

1.对于视频显示，视频数字图像的播放速率就是每秒播放帧的数量，通常在25~30fbs（帧每秒）之间时，视频内容看起来比较平滑，没有跳动现象。

2.在数字图像压缩中，可以确定三种基本的数字冗余并加以利用：

编码冗余、像素间冗余和心理视觉冗余。

当这三种冗余中的一种或多种得到减少或消除时，就实现了数据压缩。

3.编码冗余是用尽量少的比特数表示尽可能多的灰度级以实现数据的压缩。

4.在多数应用中，一个图像编码方法如果能充分利用人眼的视觉特性，就可以保证在图像的主观质量达到要求的前提下取得较高的压缩比，这就是利用了心理视觉冗余度。

5.二维图像是三维图像在某一时刻的一个照片，而视频图像是一个三维物体在一个时间段内的连续的照片序列。

作业完成人

王晓东

检查人

赵彦，白玉强

6.真实的视频场景在时间和空间是都是连续的。

数字化视频图像是真实场景在一定规律的时间间隔内进行采样的结果，采样点用像素来描述，这些采样点具有亮度和颜色信息。

7.帧差的传送是利用运动预测的方法进一步进行压缩。

当前一帧图像的一个宏块可以在上一帧图像中找到相似的块，这两个宏块之间的位移，称为运动矢量。

8.在视频图像编码过程中采用运动估计技术时，在前一帧寻早相似块时一般限制在一定的区域，寻找相似块的操作可分为两种类型全部搜索和快速搜索。

9.H.261是适合于在p×64kbps码率下实现视频通信的视频编码建议，主要应用于可视电话和视频会议系统。

10.H.261标准将CIF和QCIF格式的数据结构分为如下四个层次：

图像层、块组层、层块层、和块层。

作业完成人

张红雷

检查人

赵彦，白玉强

11、H.261采用混合编码方式，基于离散余弦变换编码和差分脉冲编码调制。

12、基于运动补偿的H.216标准的工作原理为：

运动估计时，目标帧中的每一个宏块从以前编码的图像帧中找到最佳的匹配宏块，这个过程叫做运动预测。

当前宏块与它匹配的宏块之间的差值，称为预测误差。

13、H．263采取的是混合编码技术，即用帧间预测减少时间冗余，用变换编码减少帧差信号的空间冗余，相应的编码器具有运动补偿的能力。

14、MPEG-1视频把图像编码分成帧内图像、预测图像、和双向预测图像三种类型。

15、MPEG-1视频流采取分层式数据结构，包括视频序列、图片组、图片、分片、宏、块，共六层。

16、MPEG-1标准中，预测图像P使用两种类型的参数来表示：

一种参数是当前要编码的图像宏块与参考图像的红块之间的差值，另一种参数是宏块的移动矢量。

17、因为MPEG-1标准中的P帧采用的预测技术是从以前的帧中进行预测（寻找最佳匹配模块），所以被称为向前预测。

作业完成者

李刚

检查人1

于凯

检查人2

王树真

18、由于必须先传输I帧或P帧作为参考帧，因此MPEG—1标准中图像的传输次序和显示次序有可能不同。

19、MPEG—1可适用于不同格式的设备，它的目的是把221Mbps的视频图像压缩到1.2Mbps,压缩率为200：

1。

20、MPEG—4不再将视频图像看成是一个矩形像素阵列的序列，它是完全基于对象的一种编码方式。

21、MPEG—4采用了比MPEG—2更为先进的压缩方式，基于内容的压缩、更高的压缩比和时空可伸缩性是MPEG—4的3个最重要的特点。

22、MPEG—4标准功能集的底层是极低码率视频编码核心，它为码率在5—64kbps范围内的视频操作与应用提供算法与工具，支持较低的空间分辨率和较低的帧频。

23、MPEG—4提出了基于内容的存取概念，使用户可与场景进行交互。

24、MPEG—7标准的正式名称是“多媒体内容描述接口”。

作业完成者

何燕丽

检查人1

于凯

检查人2

王树真

三.简答题

1、在视频通信应用中，视频质量和网络宽带占用是矛盾的，评判一种视频编解码技术的优劣的方法是什么？

解答:

评判一种视频编解码技术的优劣，是比较在相同的带宽条件下，哪种技术编码后视频质量更好;在相同的视频质量条件下，那种技术编码后占用的网络带宽更少。

2、在视频图像编码时可以运用运动补偿技术进行预测编码，简述其编码过程。

解答：

编码过程如下：

（1）在缓存中重构一个经过编解码处理的前一帧的图像，该图像称为运动估计的“参考帧”，编码端和解码端采用同样的参考帧。

（2）计算当前帧中的每一个方块和缓存中的参考帧中宏块的最佳匹配块，即进行运动估计计算。

用运动矢量表明两个宏块之间的位移。

（3）通过参考帧的最佳匹配块进行运动补偿计算，得到当前帧的最相似图像。

（4）然后当前帧和运动补偿参考帧进行差值运算，得到运动补偿的帧差图像。

（5）对帧差图像进行DCT变换和量化。

（6）量化后的系数和运动矢量进行熵编码和传输。

（7）量化后的系数同时被解码，得到的帧差图像和运动补偿参考帧进行加法运算，得到运动补偿参考帧。

3.简述H.261压缩标准的传输速率及其应用。

解答:

H.261的传输速率位p*64kbs，其中p为介于1~30之间的整数，当p为1或2时，及传输速率为64~128kbs是支持QCIF分辨率格式，用于频数率较低的可视电话。

当p大于或等于6时，及传输速率大于384kbs，支持CIF分辨率格式，用于视频会议。

H.261实现了在中等码率下视频信号的实时传输，为工业界的电视会议系统提供了视频压缩的标准算法,主要用于ISDN传输。

作业完成者

徐康熙

检查人1

于凯

检查人2

王树真

4.简述H.261标准采用的编码方式和要点。

解答：

编码方式：

H.261采用混合编码方式，基于离散余弦变换编码和差分脉冲编码调制（DPCM，带有运动预测）。

编码要点：

采用运动补偿帧间的预测（帧间模式），以消除视屏图像的时间相关性；对帧间预测误差（在帧内模式为原始图像）8*8的方块作DCT变换以消除空间相关性；对运动矢量则进行霍夫曼编码。

5.简述基于运动补偿的H.261标准的工作原理。

解答：

基于运动补偿的H.261标准的工作原理是：

运动估计时，目标帧中的每一个宏块从以前编码的图像帧中找到最佳的匹配宏块，这个过程称为运动预测。

当前宏块与它匹配的宏块之间的差值，称为预测误差。

这个预测误差在进行随后的DCT变换及熵编码等过程。

6.简述H.261标准的编码过程。

解答：

H.261标准的编码过程为：

1电信号输入；

2视频处理；

3信源编码：

分为帧内编码和帧间编码；

4视屏多路编码器；

5缓存及速率控制；

6传输编码器。

作业完成者

杨涛

检查人1

于凯

检查人2

王树真

7.简述MPEG-1视频图像编码过程。

解答：

MPEG-1视频图像编码过程为：

（1）对输入的数字视频图像进行预处理，即将RGB颜色模式转换为YCbCr或CMYK颜色模式；

（2）根据图像的运动信息进行生新排序，选择I,P,B帧编码模式；

（3）产生宏块的运动补偿预测值，将当前宏块的实际数据减去预测值得到预测误差信号；

（4）将该宏块的预测误差分成8*8像素块，对像素块进行DCT变换，其中亮度与颜色的比例为4:

2；

（5）对该宏块信息和DCT量化系数进行编码，对DCT变换的直流系数（DC）进行DPCM编码；

（6）重构I图像和P图像作为参考帧图像；

（7）传输编码比特流。

（8）

作业完成者

刘蒙

检查人1

于凯

检查人2

王树真

8．MPEG标准为减少视频图像的时间冗余采用了哪些方法?

解答：

采用双向预测，所以MPEG的编解码器在没有I帧或P帧的情况下无法对B帧进行编码。

这样就需要一些帧的缓冲，从而不可避免的造成一定程度的延迟，这也是采用MPEG标准压缩不适合在实时的网络中传输，特别是进行流式传输的主要原因。

首先，传输数字图像所需的带宽远窄于未压缩图像在MPEG压缩算法中，运动补偿预测技术用来减少帧间的时间冗余度，只对预测误差画面（原始画面与运动补偿预测画面之间的差别）加以编码。

总的来说，由于采用依据于前编码帧的预测，与图l中所示的帧内相关性相比较，待编码的运动补偿帧间误差图像中像素之间的相关性就差了mpeg图像编码包含3个成分：

i帧，p帧和b帧。

mpeg编码过程中，一些图像压缩成i帧，一些压缩成p帧，另一些压缩成b帧。

i帧压缩可以得到6；1的压缩比而不产生任何可觉察的模糊现象。

i帧压缩的同时使用p帧压缩，可以达到更高的压缩比而无可觉察的模糊现象。

b帧压缩可以达到200：

1的压缩比，其文件尺寸一般为i帧压缩尺寸的15%，不到p帧压缩尺寸的一半。

i帧压缩去掉图像的空间冗余度，p帧和b帧去掉时间冗余度，MPEG-2图像压缩的原理是利用了图像中的两种特性：

空间相关性和时间相关性。

这两种相关性使得图像中存在大量的冗余信息。

如果我们能将这些冗余信息去除，只保留少量非相关信息进行传输，就可以大大节省传输频带。

而接收机利用这些非相关信息，按照一定的解码算法，可以在保证一定的图像质量的前提下恢复原始图像。

一个好的压缩编码方案就是能够最大限度地去除图像中的冗余信息。

采用时间补偿的帧间预测，以消除视频图像的时间相关性；对帧间预测误差按8*8的方块做DCT变换以消除空间相关性，对运动矢量则进行霍夫曼编码。

作业完成者

刘炳娟

检查人1

于凯

检查人2

王树真

9.MPEG-2标准采用档次和级别划分对其应用有何意义？

解答：

（1）在MPEG-2中用范畴以及层次两个定义来描述不同的编码参数集。

每个范畴是前一个的合集，层次则规定了空间和时间分辨率的上限。

在空间分辨率、时间分辨率、信噪比方面的可分级性适合于不同的解码图像要求，并可以给出传输上不同等级的优先级。

（2）MPEG-2视频编码标准是一个分等级的系列，按编码图像的分辨率分成四个“级（Levels）”；按所使用的编码工具的集合分成五个“类（Profiles）”。

“级”与“类”的若干组合构成MPEG-2视频编码标准在某种特定应用下的子集：

对某一输入格式的图像，采用特定集合的压缩编码工具，产生规定速率范围内的编码码流。

（3）当前模拟电视存在着PAL、NTSC和SECAM三大制式并存的问题，因此，数字电视的输入格式标准试图将这三种制式统一起来，形成一种统一的数字演播室标准，这个标准就是CCIR601，现称ITU-RRec.BT601标准。

MPEG-2中的四个输入图像格式“级”都是基于这个标准的。

10.MPEG-4标准中对视频数据进行大比率压缩采用哪些主要手段？

解答：

（1）MPEG-4则是基于第二代压缩编码技术制定的国际标准，它以视听媒体对象为基本单元，采用基于内容的压缩编码，以实现数字视音频、图形合成应用及交互式多媒体的集成。

（2）MPEG-4采用运动预测和运动补偿技术来去除图像信息中的时间冗余成分

（3）MPEG-4基于更高的编码效率，同时还能对同时发生的数据流进行编码。

多媒体数据压缩编码的发展趋势是基于内容的压缩，这实际上是信息处理的高级阶段，更加向人自身的信息处理方式靠近。

11.比较MPEG系列标准和H.26X系列标准的共同点和不同点。

解答：

共同点：

都融合了各种性能优良的图像编码算法；

不同点：

MPEG系列标准主要用于视频存储播放应用中，而H.26X系列标准主要用于视频通信应用中

作业完成者

梁侠

陈燕杰

检查人1

于凯

检查人2

王树真