图像与视频处理技术及压缩技术
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在这个数字化时代,视频压缩技术成为了连接信息世界的重要桥梁。本专栏我们将深入探讨两种主流视频压缩标准——MPEG4与H.264,揭示它们在技术原理、应用场景及性能表现上的独特魅力。
智算菩萨
大家好,我是智算菩萨,一名热衷于探索计算机程序和人工智能前沿领域的爱好者。在代码的海洋里,我如同一位航行者,不断追寻着技术的灯塔,致力于将复杂的问题抽丝剥茧,用算法的智慧点亮创新的火花。
我对编程语言有着浓厚的兴趣,擅长python语言的实战编程,特别是喜欢深度学习和计算机视觉领域。
在算法与数据结构的森林里,我享受解谜的乐趣,无论是深度优先搜索的深度探索,还是动态规划的优雅求解,都让我感受到计算机科学的魅力所在。
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图像滤波全面解析:均值、高斯、中值与双边滤波对比
该程序封装为一个类,在主窗口中构建 UI — 顶部为控制面板 (按钮 + 参数滑块 + 状态栏),中央为 “原图像 + 多滤波结果 (选项卡)” 显示区。用户可以点击“打开图像”选择文件 (支持中文路径),程序后台线程加载图像 (考虑大图像缩放、路径编码 / decode 安全)、然后根据当前参数 (kernel size, sigma / 高斯 /双边相关参数) 对原图像进行滤波 (均值、高斯、中值、双边),最后同时显示原图像和四种滤波后的结果。用户也可以动态调整参数 (滑块),实时查看效果;原创 2025-11-26 15:23:21 · 896 阅读 · 0 评论 -
直方图均衡化到底在做什么?图解图像增强原理
在实际图像处理与计算机视觉任务中,我们常常遇到这样的情形——拍摄或获取的图像对比度偏低、暗部细节不清、亮度分布不均匀,使得人眼(或后续算法)难以识别所需信息。这种状况在医学成像、遥感影像、监控视频、弱光摄影、工业检测等领域更为普遍。为了提升图像的可见性与细节表现,一种经典且易用的方法便是(Histogram Equalization,简称 HE)。HE 的思想看起来简单:分析图像灰度分布,将像素值“重分布”到整个可用灰度区间,从而提升对比度,使得暗部更暗、亮部更亮、或反过来,让图像中细节更易被识别。原创 2025-11-26 14:50:16 · 985 阅读 · 0 评论 -
视频防抖新纪元:从传统CV到深度学习的完整技术解码与工程实践
本文呈现的视频稳定系统,其价值不仅在于代码本身,更在于工程决策的透明度为何选ORB而非SIFT?→ 速度、许可证、旋转鲁棒性为何卡尔曼6状态而非3状态?→ 速度项提升预测精度为何GUI用Tkinter而非PyQt?→ 零依赖、启动快、适合Demo为何用队列而非共享内存?→ Python多进程通信简单可靠这些决策背后是无数实验与失败。完整代码可直接运行,也可作为模块集成到更大型系统。算法对比工具为研究提供基准,启动器降低使用门槛,测试脚本保障质量。在正确的时间做正确的平滑。原创 2025-11-27 15:33:39 · 1203 阅读 · 1 评论 -
光流法四十年演进:从Horn-Schunck到RAFT的稠密匹配密度革命
当我们凝视一幅动态场景时,视网膜上不断刷新的并非离散的像素点,而是连续的光强流动场。这种生物视觉系统与生俱来的运动感知能力,在计算机视觉领域被抽象为"光流"(Optical Flow)——一个描述图像平面内像素级运动速度与方向的密集向量场。早在1981年,Horn与Schunck在《Determining Optical Flow》一文中便奠定了这一领域的数学基石[1],其提出的平滑性约束与亮度恒定假设,至今仍在各类变分模型中回响。然而,从理论构想到工程落地,光流法经历了长达四十年的迭代演进,每一次技术跃迁原创 2025-11-27 16:04:56 · 882 阅读 · 1 评论 -
OpenCV入门:GUI 版图像读写与显示工具实战
本篇文章以 GUI 增强版的方式,一步步构建了一个小型但功能全面的图像处理工具:你通过文件对话框加载图片、显示图像、将彩色转灰度保存、打开系统查看器、启动摄像头查看实时画面。整体代码结构清晰、注释详尽,适合用于 优快云 专栏发布。在你继续扩展专栏时,可以考虑以下方向:在界面中新增“裁剪”、“旋转”、“仿射变换”按钮,交互化操作图像(例如增加“边缘检测”、 “模糊处理” 等可视化效果按钮,并在界面预览。对摄像头画面加入实时目标检测(如 YOLO 或 MobileNetSSD)叠加显示。原创 2025-11-26 10:54:22 · 867 阅读 · 0 评论 -
DWT域进行视频信息隐藏的原理及优缺点
本文对基于离散小波变换(DWT)的视频信息隐藏技术进行了全面深入的分析和讨论。原创 2025-08-27 09:31:19 · 160 阅读 · 0 评论 -
【计算机视觉与深度学习实战】08基于DCT、DFT和DWT的图像变换处理系统设计与实现(有完整代码python3.13可直接粘贴使用)
离散余弦变换(DCT)是一种重要的正交变换,最初由Ahmed、Natarajan和Rao在1974年提出[1]。DCT变换基于余弦函数族的正交性质,是实数域上的线性变换,具有许多优良的数学性质。根据Wallace在1991年的分析[4],DCT变换的提出主要是为了克服DFT变换在处理实值信号时产生的冗余问题。原创 2025-08-22 11:04:45 · 299 阅读 · 0 评论 -
【计算机视觉与深度学习实战】06基于光流算法的实时运动检测系统设计与实现——以蚊子轨迹追踪为例(有完整代码)
摄像头分辨率和帧率的合理配置也至关重要,640x480的分辨率在保证足够图像细节的同时维持了良好的处理性能,30fps的帧率为快速运动的蚊子提供了足够的时间采样密度。总的来说,本文的研究工作为光流算法在生物目标检测领域的应用提供了有价值的理论分析和实践经验,所开发的检测系统为相关研究者和工程师提供了有效的技术工具和参考方案。基于光流算法的运动检测技术在蚊子检测应用中展现出了良好的技术适用性,这主要体现在算法对小目标运动模式的敏感性和对环境变化的适应能力两个方面。轨迹跟踪的连续性是评估系统性能的重要指标。原创 2025-08-19 10:13:28 · 227 阅读 · 0 评论 -
【计算机视觉与深度学习实战】04基于K-Means聚类的图像分割系统设计与实现
图像分割作为计算机视觉领域的基础任务,在目标检测、医学影像分析、自动驾驶等众多应用中发挥着关键作用。本文基于K-Means聚类算法设计并实现了一个完整的图像分割系统,该系统集成了多种颜色空间转换、自定义初始化策略、空间特征融合等先进技术。通过Python和Tkinter构建的图形界面使得系统具有良好的用户体验,同时提供了详细的统计分析和可视化功能。实验表明,该系统能够有效地对各类图像进行精确分割,并通过轮廓系数等指标提供客观的质量评估。关键词:图像分割;K-Means聚类;颜色空间;特征融合;图形用户界面。原创 2025-08-17 17:31:26 · 182 阅读 · 0 评论 -
【计算机视觉与深度学习实战】03基于Canny、Sobel和Laplacian算子的边缘检测系统设计与实现
本文设计和实现的边缘检测系统在多个方面体现了现代图像处理应用的先进特性。首先,系统通过集成三种经典的边缘检测算法(Canny、Sobel、Laplacian),为用户提供了全面的边缘检测解决方案。每种算法都提供了丰富的参数控制接口,使得用户能够根据具体的应用需求进行精细调节。系统的模块化设计确保了良好的可扩展性,新的边缘检测算法可以很容易地集成到现有框架中。在用户体验方面,系统实现了直观的图形用户界面,支持实时参数调节和即时结果预览。原创 2025-08-16 16:12:01 · 256 阅读 · 0 评论 -
基于DCT的图像压缩工具开发详解:从理论到实践的完整实现
数字图像压缩作为现代信息技术的重要组成部分,在我们的日常生活中无处不在。从社交媒体上的照片分享到视频会议的实时传输,图像压缩技术都发挥着至关重要的作用。而在众多压缩算法中,基于离散余弦变换(Discrete Cosine Transform, DCT)的压缩方法凭借其优异的能量集中特性和与人类视觉系统的良好匹配,成为了JPEG等标准的核心技术。本文将深入探讨DCT图像压缩的理论基础,并通过Python实现一个功能完整的图像压缩工具。原创 2025-07-26 13:10:32 · 170 阅读 · 0 评论 -
DCT域信息隐藏中超参数影响的深度解析:从理论到实践的完整指南
随着数字媒体技术的飞速发展,信息隐藏技术在版权保护、内容认证和隐私保护等领域发挥着越来越重要的作用。离散余弦变换(DCT)域作为信息隐藏的经典载体,因其与JPEG压缩标准的天然兼容性而备受关注。然而,DCT域信息隐藏的效果很大程度上取决于各种超参数的精心调节,包括DCT块大小、系数选择策略、嵌入强度控制等关键因素。本文将深入探讨这些超参数对隐藏效果的具体影响机制,并结合torch_dct库的Python实现,为研究者和工程师提供一套完整的参数调优指导方案。原创 2025-08-16 12:58:05 · 158 阅读 · 0 评论 -
20 实战:形状编码、运动补偿和纹理编码的实现(基于python)
本文分析的Python项目是一个视频编码器,旨在通过图形用户界面(GUI)加载、播放和编码视频。编码方式包括形状编码、运动补偿和纹理编码。项目结合了多种技术,如OpenCV处理视频帧,Pygame进行音频播放,以及Tkinter构建用户界面。加载视频文件并提取音频轨道。实时播放原始视频与编码后的视频。提供多种编码方式供用户选择。控制视频播放与音量调节。优化编码性能,确保流畅播放。本文对一个基于Python的GUI视频编码器进行了全面解析。原创 2024-11-01 13:29:08 · 407 阅读 · 1 评论 -
19 知识:任意形状区域的编码方法知识点概述
任意形状区域的编码方法涉及多种技术与理论,从基础的像素级编码到高级的拓扑数据分析,每种方法在不同的应用场景中都有其独特的优势与适用性。核心档次的编码方法为基础奠定了坚实的理论与实践基础,主要档次的方法在此基础上发展出更多适应复杂形状的编码技术,而有效的先进编码档次则融合了现代计算机科学的最新成果,展现出更高效、更智能的编码能力。在选择和应用形状编码方法时,需综合考虑形状的特点、应用需求、计算资源与编码目标,不断优化与创新,以适应不断变化的技术环境与应用场景。原创 2024-11-01 09:26:06 · 622 阅读 · 0 评论 -
18 实战:基于Tkinter和OpenCV的视频编码器:实现MPEG4矩形帧编码器
本项目旨在实现一个基于Tkinter和OpenCV的MPEG4视频编码器,提供直观的图形用户界面,使用户能够加载视频文件,进行视频编码,并实时观察编码过程中的各类信息,如运动矢量和编码残差。项目涵盖了视频读取、运动估计与补偿、离散余弦变换(DCT)、量化以及图形界面的设计与实现。类负责在当前帧和参考帧之间进行运动估计,计算每个块的运动矢量。通过块匹配策略,找到参考帧中最佳匹配块的位置,以便后续的运动补偿。类根据运动矢量对参考帧进行补偿,生成预测帧。通过将参考帧中的块移动到新的位置,重构当前帧的预测版本。原创 2024-10-31 12:13:08 · 487 阅读 · 0 评论 -
17 MPEG4矩形帧编码技术概述
在量化后的数据中,大量的系数变为零,特别是高频部分,这为熵编码提供了良好的压缩空间。对于DCT系数的编码,采用了基于游程长度编码(RLE)的变长编码方案,它首先对量化后的DCT系数进行zigzag扫描,将二维数组转换为一维序列,然后对连续的零系数进行游程编码,最后使用哈夫曼编码或算术编码进行进一步压缩。在比特流组织方面,MPEG4采用了灵活的数据组织结构,包括图像层、视频对象层、视频对象平面等多个层次,这种层次化的结构不仅便于数据的管理和传输,还支持对象级的访问和操作。原创 2024-10-31 10:57:43 · 371 阅读 · 0 评论 -
16 基于Tkinter开发的MPEG4多媒体播放器完全解析
支持MPEG4格式的视频播放。提供播放、暂停、停止、进度控制、播放速度调节、音量控制等基本功能。实时显示视频的帧数、时间、分辨率、比特率、编码格式等信息。在界面右侧展示MPEG4标准的基本信息,帮助用户了解MPEG4的相关知识。使用Tkinter进行GUI界面的设计与布局。使用OpenCV读取视频文件并处理视频帧。使用Pygame播放音频,实现音视频同步。使用MoviePy提取视频中的音频。通过定时器和多线程实现视频的逐帧刷新和音频的异步播放。原创 2024-10-28 15:39:32 · 317 阅读 · 5 评论 -
15 实战:熵编码模拟器
该项目旨在通过编写一个熵编码模拟器,帮助用户理解预测编码、哈夫曼编码和算术编码的原理和实现。用户可以通过图形界面输入数据,选择编码方式,查看编码和解码的结果。图形用户界面(GUI):使用PyQt5构建,提供友好的用户交互。编码算法实现:利用Python实现三种熵编码方法。编码过程展示:在界面上展示编码和解码的结果,并提供编码说明。本文详细介绍了熵编码模拟器的设计与实现,涵盖了预测编码、哈夫曼编码和算术编码三种常见的熵编码方法。通过理论与实践相结合的方式,深入剖析了各编码方法的原理和实现细节。原创 2024-10-28 10:38:35 · 330 阅读 · 0 评论 -
14 实战:基于python实现图像的预测编码和变换编码
本文详细介绍了一个基于Python的图像编码器的实现,涵盖了从预测编码、变换编码到图形用户界面的构建。通过利用NumPy的矢量化操作和OpenCV的强大功能,我们实现了高效的图像处理算法。同时,使用PyQt5构建的GUI提供了良好的用户体验。希望本文能够帮助读者深入理解图像编码的原理和实践方法,为进一步的学习和开发奠定基础。"""作者:1248693038 版权所有,如需引用或二创请联系作者日期:2024-10-28。原创 2024-10-28 10:25:26 · 382 阅读 · 0 评论 -
13 实战:使用Python和Pygame实现视频运动估计播放器
本项目旨在使用Python构建一个视频播放器,该播放器可以对播放的视频进行实时的运动估计并将结果可视化。支持常见的视频格式播放(如MP4、AVI、MKV)。提取视频中的音频并进行同步播放。使用块匹配算法对视频帧进行运动估计。可视化原始视频帧与运动估计结果。支持用户自定义超参数设置,如处理帧大小、块大小、搜索范围等。实时监控程序的性能,如帧率、CPU和内存使用率。原创 2024-10-26 10:34:30 · 526 阅读 · 0 评论 -
12 实战:Python视频处理系统:光流分析与实时增强的实现
该系统是一个综合的视频处理与分析平台,通过多个模块和类的协同工作,实现了对视频文件的全面处理与分析。主要功能模块包括视频信息提取、音频播放、光流计算、帧差异计算、视频缓冲、帧增强和视频统计分析等。首先看效果:播放的视频中有两位小女生唱歌,有原始视频、光流和帧差异以及视频信息等窗口本文详细解析了一个复杂的视频处理与分析系统,从系统架构、主要功能模块到主函数流程进行了全面的阐述。该系统通过多个模块和类的协同工作,实现了对视频文件的全面处理与分析,具有综合性、实时性、可扩展性和用户友好性等特点。原创 2024-10-24 16:20:19 · 729 阅读 · 0 评论 -
11 实战:时域模型之从以前帧预测
视频预测播放器的实现涉及多个技术领域的知识,包括多线程编程、图像处理、音视频同步等。通过合理的架构设计和优化策略,系统实现了流畅的视频播放和帧预测功能。这些技术原理不仅适用于视频播放器,也可以推广到其他多媒体应用的开发中。本文介绍的实现原理为读者提供了视频播放器开发的技术参考。读者可以基于这些原理,结合实际需求,开发出功能更丰富、性能更优秀的多媒体应用程序。效果图:播放抖音视频时也存在视频抖动问题,如果有人会二创的欢迎二创!"""作者:1248693038 版权所有严禁抄袭转载,违者必究!原创 2024-10-24 09:30:08 · 398 阅读 · 0 评论 -
10 实战:视频编解码器的实现
使用时需要先解码了才能编码,有不同的编码器供大家使用。原创 2024-10-23 11:03:52 · 125 阅读 · 0 评论 -
09 实战:PSNR值及其与原始图像对比系统
PSNR是衡量图像质量的指标之一,它基于MSE来量化原始图像与失真图像之间的误差,并将这个误差值转换为分贝(dB)单位,以提供更直观的质量评价。PSNR值越高,表示图像质量越好,失真越小。PSNR的计算公式如下:其中,MAX表示图像像素点的最大数值,对于8位图像,MAX = 2^8 - 1 = 255。MSE表示均方误差,计算公式为:其中,I和K分别代表原始图像和失真图像,m和n分别为图像的行数和列数。原创 2024-10-23 09:27:43 · 373 阅读 · 0 评论 -
08 实战:色彩空间展示(本程序以视频为主)
首先展示程序效果:我在这里讲解RGB和YCbCr的原理:RGB颜色空间是一种最基础和常用的颜色表示方式,它基于人眼感知色彩的三原色原理。RGB分别代表:通过这三种基本颜色的不同组合,可以产生人眼可见的绝大多数颜色。每个颜色分量通常使用8位(0-255)表示,因此一个RGB颜色可以表示256³ = 16,777,216种不同的颜色。YCbCr是一种将RGB信号分离成亮度和色度分量的颜色空间。它的三个分量分别是:这种颜色空间的设计基于人眼对亮度比色度更敏感的特性。通过深入理解RGB和YCbCr颜色空间的原理和特原创 2024-10-23 08:47:14 · 589 阅读 · 0 评论 -
07 实战:视频捕获
里面存在一些小问题,欢迎二创!原创 2024-10-22 22:25:34 · 271 阅读 · 0 评论 -
06 MPEG-4技术全面解析:从编码原理到未来应用
MPEG-4是由国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)共同制定的多媒体编码标准。它是继MPEG-1和MPEG-2之后的新一代视频压缩标准,旨在提供更高的压缩效率和更灵活的功能。MPEG-4的发展始于1993年,经过多年的研究和标准化工作,于1998年正式发布了第一个版本。MPEG-4的设计目标是为了适应日益增长的多媒体应用需求,特别是在低比特率和交互式应用方面。它不仅仅是一个视频编码标准,而是一个综合的多媒体框架,包含了音频、视频、图像、三维图形等多种媒体类型的编码和表示方法。原创 2024-10-18 08:33:21 · 269 阅读 · 0 评论 -
05 熵编码
熵编码是数据压缩领域中的一项核心技术,其理论基础源于信息论中的熵概念。这种编码方法旨在通过减少数据中的冗余信息来实现高效的数据表示。熵编码的基本原理是将出现频率高的符号用较短的编码表示,而将出现频率低的符号用较长的编码表示,从而实现整体数据量的压缩。这种方法不仅在计算机科学中广泛应用,也在通信、图像处理、音频压缩等领域发挥着重要作用。熵编码的效率直接关系到香农熵理论。根据香农熵理论,一个信息源的平均信息量(即熵)决定了该信息源能够被压缩的极限。原创 2024-10-18 08:19:36 · 237 阅读 · 0 评论 -
04 视频编码中的时域模型:原理与技术
结构亮度分量:16x16像素色度分量:通常为8x8像素(假设使用4:2:0采样)功能运动估计和补偿的基本单位变换编码的基础比特分配和率失真优化的对象时域模型是视频编码技术的基石,其发展历程反映了整个领域的进步。从简单的帧间预测到复杂的仿射运动模型,每一步创新都为更高效、更高质量的视频压缩铺平了道路。随着5G、8K视频、VR/AR等新技术的兴起,对高效视频编码的需求将继续推动时域模型的创新。原创 2024-10-15 08:27:41 · 140 阅读 · 0 评论 -
03 视频编解码器
视频编解码器(Video Codec)是一种用于压缩或解压数字视频的软件、硬件或两者的结合。"编解码器"这个术语是"编码器"(encoder)和"解码器"(decoder)的组合。编码器负责压缩(编码)视频数据,以便于存储或传输。解码器则负责解压缩(解码)视频数据,以便播放或处理。原创 2024-10-14 16:19:51 · 1618 阅读 · 0 评论 -
02 色彩空间
RGB色彩模型是基于人类视觉系统中三种不同类型的锥体细胞对红、绿、蓝三种不同波长的光敏感度设计的。这种模型广泛应用于数字图像处理、彩色电视和计算机显示器等领域。原创 2024-10-14 16:02:12 · 1850 阅读 · 0 评论 -
01 视频捕获
空间采样率是指在视频捕获过程中,每英寸或每毫米能够采样的线对数量,通常用lp/inch或lp/mm来表示。它定义了视频捕获设备在水平和垂直方向上对图像细节的采样能力。空间采样率直接关系到视频的分辨率和清晰度,是衡量视频捕获质量的关键指标之一。根据奈奎斯特-香农采样定理,为了避免混叠现象,采样率至少应达到信号最高频率的两倍。在实际应用中,通常会采用更高的采样率以确保图像质量。原创 2024-10-14 15:40:22 · 411 阅读 · 0 评论
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