فشرده سازی تصاویر در دوربین مداربسته

سیستم های نظارت تصویری مانند دوربین مداربسته برای ذخیره سازی حجم زیادی از اطلاعات از الگوریتم های فشرده سازی تصویر (Video Compression) استفاده می کنند. فرمت  فشرده سازی تصاویر دوربین مداربسته بسته به ساختار و فرمت فشرده سازی به میزان متفاوتی دیتا را کم حجم می کنند. انواع فشرده سازی تصویر دوربین مداربسته که هر یک مدعی بهترین در نوع خود هستند به بازار ارائه شده است! اما قبل از این که فرمت های فشرده سازی تصاویر دوربین مداربسته را معرفی کنیم با ذکر یک مثال اهمیت وجود این فناوری در دوربین مداربسته را روشن خواهیم کرد.

فرض کنید استاندار فشرده سازی تصویر دوربین مداربسته با به کارگیری تکنیک هایی بخواهد حجم اطلاعات 50 دوربین مداربسته را کاهش دهد، با کاهش 20 گیگا بایت در روز می توان در یک بازه 10 روزه یک ترا در ظرفیت هارد صرفه جویی کرد! بنابراین تغییرات کوچکی از این قبیل نتایج بزرگی را در بر خواهد داشت.

استاندارهای فشرده سازی تصاویر دوربین مداربسته   MPEG-2، MPEG-7 ، JPEG 2000، JPEG ،MPEG-4 ، H.264 و Wavelet با رویکرد های مختلفی حجم اطلاعات را کاهش می دهند؛ اما اینکه پروسه این عملیات چگونه است؟ و کدام یک بهترین است را در ادامه می خوانیم.

فشرده سازی تصویر دوربین مداربسته چگونه صورت می گیرد؟

برای داشتن درک کاملی از فشرده سازی تصاویر دوربین مداربسته بایستی با فرمت فشرده سازی عکس آشنا باشید. برای فشرده سازی یک عکس روش های زیادی وجود دارد اما دو روش نام آشنا تر JPEG  و PNG هستند که هر کدام تکنیک های مخصوص به خود را دارند.

این دو فرمت فشرده سازی یک تصویر معمولی که شامل پیکسل های یک به یک می شود و ظرفیت بالای را اشغال می کند را با دو رویکرد متفاوت کم حجم می کنند. جزئیات پیاده سازی این دو روش شامل تکنیک های نرم افزاری گسترده ای است که هر کدام را برای نوعی از تصاویر مناسب می کند؛ فشرده سازی تصویر PNG  بیشتر برای تصاویری مانند طراحی های کامپیوتری مناسب بوده و روش فشرده سازی تصویر JPEG در عکس های واقعی عملکرد بهتری دارد.

با توجه به این نکته که فیلم دوربین مداربسته مجموعه ای از تصاویر واقعی است استاندارد فشرده سازی دوربین مداربسته بر پایه JPEG است یا به عبارت دیگر از این فرمت ارث بری می کند.

روش های امروزی برای فشرده سازی تصاویر دوربین مداربسته  از مکانیزم های پیچیده تری پیروی می کنند؛ این فرمت های فشرده سازی تصاویر دوربین مداربسته با حذف داده های غیر ضروری از حجم اطلاعات کم می کنند؛ به عبارت دیگر با این روش بدون کوچک کردن تصاویر دوربین مداربسته و کاهش کیفیت آن ها  اطلاعات فشرده سازی می شوند.

روش های فشرده سازی تصویر دوربین مداربسته

فشرده سازی تصویر دوربین مداربسته با رویکردهای  متفاوت صورت می گیرد که خروجی تصویر تحت تاثیر قرار می دهد؛ برای مثال فشرده سازی را می توان با افت کم یا بدون افت کیفیت انجام داد که هر کدام فناوری های مخصوص به خود را دارد. در فشرده سازی با افت کم بخشی از داده حذف می شود که به صورت معمول حجم داده ها تا 20 برابر کوچک تر می شوند؛ در مقابل فشرده سازی تصاویر دوربین مداربسته بدون افت کیفیت را داریم که حجم داده را تا 3 برابر کاهش می دهد و تصاویر اولیه از تصاویر فشرده شده بازسازی می شوند.

H.265vsH.264

فرمت فشرده سازی تصویر دوربین مداربسته

فرمت فشرده سازی تصویر دوربین مداربسته یا استاندارد فشرده سازی آن به مرور پیشرفته تر شد تا اینکه شکل امروزی را به خود بگیرد. در نسل اول کدک دوربین مداربسته از روش های  JPEG  یا  MPEG مورد استفاده قرار می گرفت؛ این روش ها به مرور جای خود را به روش های پیشرفته تری مانند H.265  یا  H.264 دادند تا فشرده سازی تصاویر دوربین مداربسته تا 4 برابر موثر تر انجام گیرد. بسیاری از برند های نام آشنا در صنعت دوربین مداربسته مانند دوربین مداربسته داهوا یا دوربین مداربسته شیائومی از این فناوری برای کم کردن حجم ویدئو های خود استفاده می کنند؛ در ادامه دو مورد از بهترین روش های فشرده سازی تصاویر دوربین مداربسته را معرفی خواهیم کرد.

１. H.264

اولین روش ذکر شده یکی از رایج ترین روش های فشرده سازی تصویر مداربسته است. در این روش فشرده سازی با کاهش نرخ بیت و حذف نقاط تکراری از تصویر انجام می شود. البته باید بدانید که این فشرده سازی بدون افت کیفیت انجام می شود. نسخه دیگر این سیستم H.264+ است که نیاز به تجهیزات دارد،  زیرا نسبت به نسخه قبلی خود نرخ فشرده سازی بالاتری دارد.

２. H.265

H265 به معنای رمزگذاری ویدیو با وضوح بالا HEVC می باشد؛ H265 یکی فرمت های فشرده سازی تصویر است که به تازگی جایگزین نسل قبلی یعنی H264 شده است. بعد از H.264 که رایج ترین و محبوب ترین فرمت فشرده سازی دوربین مداربسته است، روش فشرده سازی H.265 جایگذین شد. یکی از مزایای بارز این روش کاهش دو برابری اندازه تصویر است. بنابراین، هرچه تشخیص حرکت در ویدیو کمتر باشد، حجم آن کمتر خواهد بود. در واقع شرایط تصویر می تواند تاثیر زیادی در تصاویر به دست آمده داشته باشد. همچنین کیفیت تصویر نهایی با فرمت H.265 بیشتر از فرمت H.264 خواهد بود.