針對安防產(chǎn)業(yè)的特殊需求，國家多媒體軟件工程技術研究中心正研究相關AVS-S視頻編解碼技術，取得了良好的實驗效果，并已提出了相關技術提案。對于這幾項技術下面做以簡單介紹。

1.基于區(qū)域的變質量視頻編碼算法
在視頻監(jiān)控應用中，重點監(jiān)控區(qū)域的圖像細節(jié)對于調(diào)查取證至關重要。然而傳統(tǒng)的編碼方法對整體圖像進行無差異性的編碼，造成了存儲空間和傳輸帶寬的浪費。針對這一特殊需求，國家多媒體軟件工程技術研究中心研究了基于區(qū)域的變質量視頻編碼算法，采用了使不同權重區(qū)域具有不同質量的分級量化機制，防止量化系數(shù)劇烈跳變的過渡帶機制及提升感興趣區(qū)域率失真斜率的“棋盤格式”算法。該算法所要解決的技術問題是：在傳輸帶寬或者存儲容量一定的情況下，優(yōu)先保證感興趣區(qū)域的編碼質量，同等碼率下，感興趣區(qū)域的主客觀質量都得到大幅提升，并且通過過渡帶和感興趣區(qū)域內(nèi)部的優(yōu)先級設定，使得感興趣區(qū)域和背景區(qū)域之間的質量控制更加精細。

其中，所采取的具體技術方案如圖2所示，將編碼圖像分為背景區(qū)域、ROI(感興趣區(qū)域)和過渡帶區(qū)域三個部分，三個區(qū)域部分可分別采用不同的量化機制，并且背景區(qū)域和ROI的量化值是由用戶手動對參數(shù)進行設置，其余的可以通過該算法的量化參數(shù)計算方法計算得到。在ROI區(qū)域采用類似國際象棋棋盤的區(qū)域分塊方法，使區(qū)域中每個小塊量化參數(shù)與相鄰的縱向和橫向的小塊不同，但與斜向上的小塊相同。

實驗結果如圖3所示，左圖為按照傳統(tǒng)方法編碼后的結果，右圖為集成了基于區(qū)域的變質量視頻編碼算法后的編碼結果。對于感興趣區(qū)域圖像細節(jié)質量的優(yōu)劣是顯而易見。

該算法提供的方法與現(xiàn)有技術相比具有以下的主要優(yōu)點：首先，在傳輸帶寬和存儲空間有限的情況下，本算法優(yōu)先保證感興趣區(qū)域的圖像質量；其次，復雜度不大。該算法沒有增加任何高復雜度的編碼模塊，不會帶來復雜度上的提高，復雜度傳統(tǒng)編碼方式相當。

2.基于區(qū)域的變解析度視頻編碼算法
在某些安防應用情況下，對特定監(jiān)控對象需要具備不同的采樣清晰度，然而現(xiàn)有的編解碼方法無法提供基于區(qū)域的不同采樣清晰度問題。相應地，國家多媒體軟件工程技術研究中心進行了基于區(qū)域的變解析度視頻編碼算法。

本算法所要解決的技術問題是：針對空域增強層編碼需要傳輸大量比特的問題，結合感興趣區(qū)域的編碼方法，提供基于感興趣區(qū)域的一種低碼率空域增強層編碼方法，以減小空域增強層碼率，保證空域增強層感興趣區(qū)域視頻信息的質量。

其技術方案是：從基本層載入感興趣區(qū)域信息，并根據(jù)感興趣區(qū)域信息對增強層的原始輸入圖像進行剪切，對剪切后得到的感興趣區(qū)域編碼。針對安防監(jiān)控的特殊需求，本算法從增強層提取感興趣區(qū)域進行編碼，而忽略其它非關鍵區(qū)域的圖像，從而減小空域增強層碼率，保證空域增強層感興趣區(qū)域視頻信息的質量。

實驗結果如圖4所示，左圖采用的是一般方法的AVS P2編碼效果，右圖采用了融合了基于區(qū)域的變解析度視頻編碼算法后改進的方法。對比這兩幅圖像，當兩者所使用的比特率基本相當時，右圖的人臉區(qū)域明顯具備更加清晰的采樣解析度，能提供更多的細節(jié)信息，從而提高感興趣區(qū)域部分的質量。

上述1\2兩種方法，與一般視頻編碼器相比，在充分節(jié)省帶寬的條件下，能提供更高的局部質量清晰度，滿足安防調(diào)查取證以及智能分析的需求。

3.時域分級編碼算法
同時，對于傳輸帶寬減少時的情況，國家多媒體軟件工程技術研究中心進行了對時域分級編碼算法的研究，通過調(diào)整幀率來適應傳輸網(wǎng)絡狀況?？煞旨壦惴芴峁╈`活的分辨率、幀率和質量的碼流結構，能更好地滿足大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的要求。如圖5所示為該算法利用層次B幀的編碼示意圖。

本算法所要解決的技術問題是：針對安防領域的特殊需求，制定一種針對雙幀參考視頻流的快速時域可伸縮編碼實現(xiàn)方法，該方法能夠與非可伸縮視頻編碼標準相兼容，并且能夠比較明顯提高編碼效率。

該算法的技術方案是：基本層采用I幀或P幀圖像編碼類型，增強層采用的是B幀圖像編碼類型，通過對圖像組中的各編碼幀進行時域層次標注，并且在編碼B幀過程中根據(jù)時域層次級別來搜索獲取當前編碼B幀的兩個參考幀，參考幀可以是I幀或P幀，也可以是B幀，這樣就使得碼流幀率按照2的整數(shù)次冪的倍數(shù)進行伸縮。

實現(xiàn)結果如圖6所示，從實驗結果分析可知，該算法可以快速實現(xiàn)雙幀參考視頻流的時域可伸縮編碼，使得碼流的幀率能夠按照2的整數(shù)次冪的倍數(shù)進行伸縮，并且與原編碼標準相比，能夠較大幅度提高編碼效率。

該算法提供的方法與現(xiàn)有技術相比具有以下的主要優(yōu)點：它提供的是一種快速實現(xiàn)雙幀參考視頻流的時域可伸縮編碼的方法，所述雙幀參考視頻流是基于B幀為雙幀參考的視頻編碼標準，利用這種方法編解碼后生成的碼流具有時域可分級性，其幀率能夠適時調(diào)整；和一般丟棄B幀的做法相比，具備更好的編碼性能。

4.面向全天候環(huán)境的優(yōu)化編碼技術的應用
夜間視頻圖像和普通監(jiān)控圖像相比噪點很多，壓縮后的碼率非常大，需要采用不同于普通的編碼模式。AVS-S可根據(jù)光線環(huán)境，自適應的調(diào)節(jié)編碼模式。其特殊的夜間編碼模式，可大大提高編碼壓縮效率、節(jié)約帶寬和存儲空間。

圖7是夜間的監(jiān)控圖像，左圖是采用普通編碼技術后的解碼圖像，右圖是AVS-S的解碼圖像。兩幅圖像主觀質量相近，而右圖即AVS-S的夜間模式技術則可以節(jié)省40%以上的帶寬，同時也可以節(jié)省了40%以上的存儲空間。

5.總體視頻編解碼體系結構
為了適應安防監(jiān)控的特殊需求，國家多媒體軟件工程技術研究中心研究了一種視頻編解碼體系結構。其所要解決的主要技術問題是：提出一種視頻序列編解碼體系結構，主要解決與傳統(tǒng)編碼方式的兼容問題，異構網(wǎng)絡的傳輸問題，如何保證感興趣區(qū)域圖像質量的問題，如何適應不同光照條件和天氣狀況下的圖像編碼問題，以及編碼信息的安全性問題。如圖8（a）、圖8（b）所示。

該視頻編解碼體系結構的技術方案為：本體系結構包括基本層編碼模塊、編碼控制模塊、增強層編碼模塊三部分。其中：基本層編碼模塊的圖像通過上采樣作為增強層參考幀或層間預測削除基本層與增強層之間的信息冗余；編碼控制模塊根據(jù)感興趣區(qū)域策略控制基本層與增強層中感興趣區(qū)域的編碼方式，通過光線模式判斷控制基本層和增強層中支持全天候編碼模塊；增強層編碼模塊采用分層技術在以上各編碼模塊的基礎上實現(xiàn)對增強層輸入視頻流的編碼。

該視頻編解碼體系結構既能實現(xiàn)基本層對現(xiàn)有視頻編碼標準的兼容，又可以滿足安防監(jiān)控應用對視頻編碼的特殊要求。