介紹

歡迎來到影片和影片處理單元。也許你已經意識到，到目前為止，我們的課程內容主要集中在標準的靜態2D影像上。當然，計算機視覺的真實世界還有更多內容。影片無疑是當今世界最常用的媒體之一，這得益於社交媒體、廣播或監控攝像頭等應用。

鑑於它們在我們的社會和研究中的重要性，我們也要在我們的課程中討論它們。在本介紹章節中，你將學習一些非常基本的影片理論，然後更深入地瞭解影片處理。

什麼是影片？

影像是視覺資料的二進位制、二維（2D）表示。影片是一種多媒體格式，按順序顯示這些幀或影像。

從技術上講，幀是獨立的圖片。因此，以常規速度順序儲存和播放這些幀會產生影片，從而產生運動的錯覺（就像一本翻頁書）。它是一種流行且廣泛使用的資訊、娛樂和交流媒介。影片和照片透過影片攝像機、智慧手機等影像採集裝置獲取。

影片的各個方面

• 解析度： 影片的解析度指的是每一幀中的畫素數量，或者我們也可以將其稱為影片中每一幀的大小。它不需要是標準尺寸，但影片有常見的尺寸。常見的影片解析度包括HD（1280x720畫素）、全高畫質（1920x1080畫素）、超高畫質或4K（3840x2160畫素）等。當影片被說成具有1920x1080畫素的解析度時，它本質上意味著影片的寬度為1920畫素，高度為1080畫素。更高解析度的影片擁有更多細節，但同時也需要更多的儲存空間和處理能力。

• 幀率： 影片由多個單獨的幀或影像組成。為了給人以運動的印象，這些幀會快速連續顯示。每秒顯示的幀數稱為“幀率”。常見的幀率包括每秒24、30和60幀（fps）或赫茲（頻率的通用單位）。更高的幀率會帶來更流暢的運動。

• 位元率： 位元率是指描述音訊和影片所需的資料量。位元率越高，質量越好，但流媒體需要更多的儲存和頻寬。

影片的位元率通常以兆位元每秒（Mbps）或千位元每秒（Kbps）表示。

• 編解碼器： 編解碼器（“壓縮-解壓縮器”的縮寫）是軟體或硬體元件，用於壓縮和解壓縮數字媒體以減小媒體檔案的大小，使其更易於儲存和傳輸，同時保持可接受的質量水平。編解碼器主要有兩種型別：“無損編解碼器”和“有損編解碼器”。無損編解碼器旨在不損失任何質量地壓縮資料，而有損編解碼器則更多地旨在透過刪除部分資料來壓縮，從而導致質量損失。

總之，影片是一種動態多媒體格式，結合了一系列獨立的幀、音訊以及通常是額外的元資料。它廣泛應用於各種領域，可以根據不同的目的進行定製，無論是娛樂、教育、通訊還是分析。

什麼是影片處理？

在計算機視覺（CV）和人工智慧（AI）的研究領域，影片處理涉及自動分析影片資料，以理解和解釋時間與空間特徵。影片資料是隨時間變化的影像序列，其中的資訊在空間和時間上都已數字化。這使我們能夠對影片中每一幀的內容進行詳細的分析和操作。

得益於深度學習（DL）和人工智慧的飛速發展，影片處理在當今技術驅動的世界中變得越來越重要。傳統上，深度學習研究主要集中在影像、語音和文字上，但影片資料由於其龐大的規模和複雜性，為研究提供了獨特而寶貴的機會。YouTube等平臺上每天上傳數百萬影片，使得影片資料成為一個豐富的資源，推動了人工智慧研究並促成了突破性的應用。

影片處理的應用

• 監控系統： 影片處理在公共安全、犯罪預防和交通監控中扮演著關鍵角色。它能夠自動檢測可疑活動，幫助識別個人，並提高監控系統的效率。
  

• 自動駕駛： 在自動駕駛領域，影片處理對於導航、障礙物檢測和決策過程至關重要。它使自動駕駛汽車能夠理解周圍環境，識別路標，並對不斷變化的環境做出反應，從而確保安全高效的運輸。

• 醫療保健： 影片處理在醫療保健領域具有重要應用，包括醫學診斷、手術和患者監測。它有助於分析醫學影像，在外科手術過程中提供即時反饋，並持續監測患者以檢測任何異常或緊急情況。

影片處理中的挑戰

• 計算需求： 即時影片分析需要大量的處理能力，這在開發和部署高效影片處理系統時構成了重大挑戰。高效能計算資源對於滿足這些需求至關重要。

• 儲存要求： 高解析度影片會產生大量資料，導致儲存挑戰。高效的資料壓縮和管理技術對於處理海量影片資料是必需的。

• 隱私和倫理問題： 影片處理，尤其是在監控和醫療保健領域，涉及處理敏感資訊。確保隱私和解決與影片資料濫用相關的倫理問題是必須仔細管理的CROCIAL考慮因素。

結論

影片處理是人工智慧和計算機視覺中一個動態且至關重要的領域，它提供了眾多應用並帶來了獨特的挑戰。隨著深度學習的進步和影片資料可用性的增加，其在現代技術中的重要性持續增長。在接下來的部分中，我們將更深入地探討深度學習在影片處理中的應用。你將探索最先進的模型，包括3D CNNs和Transformer。

此外，我們將涵蓋各種任務，如物件跟蹤、動作識別、影片穩定、字幕生成、摘要和背景減除。這些主題將使你全面瞭解深度學習模型如何應用於不同的影片處理挑戰和應用程式。

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