視頻通信中的圖像處理技術(shù)探討

王生成 中國人民解放軍61579部隊(duì)

引言：信息技術(shù)的快速發(fā)展，促使視頻產(chǎn)品類型更具多樣化，其產(chǎn)品及應(yīng)用也由標(biāo)清向高清過渡，通過對視頻通信設(shè)備軟硬件的優(yōu)化設(shè)計(jì)處理，使其具備了較強(qiáng)的運(yùn)算和靈活的系統(tǒng)整合能力。所謂“視頻通信”是指通過信道網(wǎng)絡(luò)使身處不同地點(diǎn)的人們實(shí)現(xiàn)面對面的溝通與交流，但是從現(xiàn)階段的實(shí)際情況來看，視頻通信過程中易受到傳輸信道帶寬、誤碼率、丟包、擁塞等的影響，對視頻通信的圖像清晰度與圖像質(zhì)量造成了一定的負(fù)面影響。針對視頻通信中存在的問題,對視頻通信中的圖像處理技術(shù)進(jìn)行簡要的探討和分析。

1 圖像數(shù)字化處理技術(shù)

圖像數(shù)字化處理技術(shù)對視頻通信中的圖像處理而言，有著非常重要的作用，它通過取樣和量化將視頻通信中的圖像轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用于計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)，采用數(shù)字編碼技術(shù)對圖像進(jìn)行逐點(diǎn)加工，并通過對圖像的所有像素進(jìn)行運(yùn)算，來劃分圖像之間的分割區(qū)域，然后再對圖像進(jìn)行符號(hào)化的描述，構(gòu)成一個(gè)新的處理系統(tǒng)，最終使視頻圖像轉(zhuǎn)化成數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)信號(hào)，以利于信道網(wǎng)絡(luò)的處理和傳輸。因此，采用圖像數(shù)字化處理技術(shù)，滿足了圖像傳輸與存儲(chǔ)的要求，將圖像轉(zhuǎn)化為更適合人和機(jī)器分析的數(shù)字信號(hào)形式以及通信有效的技術(shù)處理，進(jìn)而獲得高質(zhì)的視頻通信圖像。

2.圖像壓縮技術(shù)

圖像壓縮技術(shù)是視頻通信中圖像處理技術(shù)極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，視頻圖像處理過程中由于視頻圖像傳輸產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量巨大，對于窄帶寬的信道及低速率網(wǎng)絡(luò)傳輸會(huì)引起失真或阻塞，阻礙了視頻通信的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。為了能夠?qū)崿F(xiàn)視頻圖像通信業(yè)務(wù)，工程技術(shù)人員通過研究找到了多種壓縮數(shù)據(jù)量的方法，圖像壓縮技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。一般而言，JPEG、MPEG4和HEVC等壓縮技術(shù)是當(dāng)前圖像壓縮處理技術(shù)應(yīng)用中最常使用的幾種，由于每種類型都獨(dú)具性能和優(yōu)勢，在進(jìn)行應(yīng)用處理過程中，要根據(jù)視頻通信處理器的性能和系統(tǒng)的性能指標(biāo)來選擇合適的技術(shù)方案，這樣才更利于視頻通信中的圖像處理技術(shù)水平的提高。例如，MPEG4的主要特征在于它采納了基于對象的編碼，以及基于模型的編碼，這是一種基于模型/對象的第二代壓縮編碼技術(shù)，它從輪廓、紋理思路出發(fā)緊扣圖像信息傳輸?shù)谋举|(zhì)，使視頻通信具有高度交互的能力。

3.圖像增強(qiáng)技術(shù)

由于視頻通信中傳輸圖像內(nèi)容主要是以人為主，對圖像的使用也多為其他用戶，致使人們更加關(guān)注人臉的面部細(xì)節(jié)等圖像質(zhì)量。圖像在傳遞過程中每個(gè)處理環(huán)節(jié)都有可能引起圖像質(zhì)量變差，使圖像傳遞的信息無法被正常讀出和識(shí)別。電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，允許人們在視頻通信過程中采用相應(yīng)的圖像增強(qiáng)處理技術(shù)，從而得到一種更加適合分析處理的圖像。圖像增強(qiáng)技術(shù)側(cè)重于視頻通信中圖像的平滑和視覺效果的提升，這里主要對空間域圖像平滑中的環(huán)路濾波和后續(xù)濾波加以闡述。環(huán)路濾波是在圖像的編碼和解碼端分別進(jìn)行對偶配置，并使二者結(jié)構(gòu)處于完全一致的狀態(tài)，環(huán)路濾波在編碼器端是通過減少圖像塊間的像素臺(tái)階來消除量化編碼帶來的圖像塊效應(yīng)。而其在解碼端則是對損失的細(xì)節(jié)信息加以豐富，實(shí)現(xiàn)圖像質(zhì)量的增強(qiáng)。后續(xù)濾波只需要在解碼端根據(jù)視頻通信中的圖像特點(diǎn)進(jìn)行有效配置就可以了，這是一種自適應(yīng)地濾波方法。

4 圖像恢復(fù)技術(shù)

圖像恢復(fù)技術(shù)則是將視頻通信中一系列低質(zhì)圖像恢復(fù)成高質(zhì)圖像，從而使圖像的分辨率有所提高，以增強(qiáng)圖像質(zhì)量的圖像處理技術(shù)，視頻通信的過程中，可以利用多幀圖像來對視頻高質(zhì)圖像加以恢復(fù)。一般而言，凸集投影方法和貝葉斯方法是其常用的兩種，二者都是對圖像細(xì)節(jié)方面的處理，但彼此又存在著一些差異性。首先來談凸集投影方法，它能夠在有效消除圖像塊效應(yīng)的同時(shí)，較好地將圖像的細(xì)節(jié)保留，通常在凸集投影方法實(shí)施的過程中，常采用量化限制約束凸集C1和平滑限制約束C2這兩種約束凸集，對相應(yīng)的投影算子P1起到約束作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對圖像像素級(jí)別的濾波運(yùn)算。其次是貝葉斯方法，這是一種圖像恢復(fù)的概率方法，致使找到恢復(fù)后的圖像使其退化后為原圖像的概率最高，通過引入隱含層，以進(jìn)一步豐富圖像，深化圖像的表征程度。因此，圖像恢復(fù)技術(shù)是視頻通信中圖像處理技術(shù)的一種，對圖像處理起著一定的作用。

結(jié)論：綜上所述，視頻作為一個(gè)信息源，目前95%以上的視頻通信應(yīng)用基于IP網(wǎng)絡(luò)，視頻通信過程中，人眼在圖像的細(xì)節(jié)分辨、運(yùn)動(dòng)分辨度以及對比度分辨上的感覺都有所局限，導(dǎo)致對圖像處理時(shí)引入的失真不太容易被察覺。本文對視頻通信中的圖像處理技術(shù)作了簡要的闡述，了解視頻通信中的幾個(gè)常見圖像處理技術(shù)。為滿足新時(shí)代人們對視頻通信的要求，科技人員仍在做出努力，以提高視頻通信中的圖像處理技術(shù)，使視頻通信的圖像質(zhì)量和效率得到高效地保障。