2.4 Анализ стандарта сжатия видеоизображения

Одним из главных условий является наименьшая ширина полосы на выходе камер при заданном качестве изображения. То есть необходимо максимально уменьшить, сжать объем информации.

В качестве вычислительного ядра выбранная уличная камера использует фирменный процессор компрессии третьего поколения ARTPEC-2, который осуществляет оцифровку видеосигнала, сжатие его в форматы MJPEG и MPEG-4 и отправку по сети. Благодаря процессору ARTPEC-2 камера осуществляет в режиме реального времени параллельное сжатие и передачу по сети потоков MJPEG и MPEG-4, что позволяет максимально эффективно использовать ресурсы локальной сети. Для удаленного просмотра «живого» видео оптимально подходит MPEG-4; если же возникает необходимость в детальном анализе видео, то можно использовать более ресурсоемкий формат MJPEG.   

Использование определенного стандарта сжатия информации осуществляется, основываясь на следующих требованиях:

- повышение степени сжатия при сохранении качества, что влечет за собой выигрыш в битрейте;

- приемлемое качество видео;

- критичность к задержке данных при передаче.

Для обеспечения наименьшей битовой скорости необходимо определить какой из предлагаемых камерой стандартов сжатия лучше («сильнее») сжимает.

При сжатии происходит устранение пространственной и временной избыточности.

В данной системе видеоконтроля наблюдение осуществляется за грузопассажирским движением. При расчете зон обзора и расстановки видеокамер было определено, что камеры не оснащены поворотными устройствами и как в следствии находятся в статическом состоянии. Следует, на наблюдаемом перекрестке происходит слабое движение, задний план не меняется. Изменения будут только при движении автотранспорта или людей. Ввиду простоты движения, видеоинформация при обработке не вызовет каких-либо затруднений у кодеков. Таким образом, в каждом кадре видеопотока существует временная избыточность. Для ее устранения используют кодирование видеопотока по стандарту MPEG. Также при такой видеосъемке существует пространственная избыточность, которую в свою очередь устраняют кодированием по стандарту M-JPEG.

Рассмотрим следующие стандарты кодирования видеопоследовательностей: M-JPEG и MPEG. Для определения различия между ними, введем три типа кадров I, P, B:

- I- interframe (внутрикадровое кодирование);

- P-predicted (предсказывание кадра);

- B-bidirectional (двунаправленное кодирование).

В стандарте M-JPEG все кадры I типа, то есть происходит только внутрикадровое кодирование. В стандарте MPEG же используются все три типа кадров. Таким образом, в стандарте MPEG помимо внутрикадрового кодирования происходит предсказывание кадра, в котором определяется вектор движения и разность кадров, и двунаправленное кодирование, в котором производится усреднение интенсивности кадров. Таким образом, происходит выигрыш в скорости в несколько раз, то есть повышается степень сжатия при сохранении качества.

2.4.1 Критичность к задержке данных при передаче информации

В процессе передачи информации в элементах системы контроля в полке ГАИ возникает задержка поступления их в точку назначения. Влияние задержки данных по времени проявляется в возможности (невозможности) восприятия оператором (человеком) того или иного фрагмента сообщения, в данном случае, цельного видеофрагмента. Так, по субъективным оценкам, для указанных сообщений максимальная величина задержки информации от видеокамер до полка ГАИ не должна превышать 400 мс. Задержка строго определяется восприятием человека и требует передачи пакетов в реальном масштабе времени (с предельно малой задержкой).

Для выполнения этого условия необходимо определить задержку, за время сжатия данных, и обеспечить ее минимизацию, то есть при выборе кодека помимо скорости и качества выбрать наименьшее время сжатия.

Основным критерием оценки времени сжатия является неравенство (12):

, (12)

где - длительность процесса сжатия информации, сек.;

- длительность информации, cек.

Т.е. время сжатия информации должно быть меньше самой длительности информации. Иначе компрессор не будет успевать сжимать поток видеоданных, следует информация для обработки будет накапливаться, а это значит, что условие передачи информации в масштабе реального времени нарушается.