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人口老龄化已成为当今世界一个突出的社会问题。老年人由于各项生理机能退化，健康状况普遍不佳，往往身患一种或多种慢性疾病，他们消耗大量医疗资源。预计到2050年，我国老龄人口将占人口总数的30％，医疗资源远远不能满足人口老龄化的需要。为此，本文提出了一种集护理、远程监护、智能分析报警和视频远程诊断等功能于一体的基于视频的社区远程健康监护系统，并重点对其关键技术视频图像编码进行了深入研究。
本论文的研究成果主要包括如下几个方面：
(1)首先，创新性地提出了一种基于视频的社区远程健康监护系统，系统以社区为中心、以家庭为客户端，以设置于家庭中的机器人化护理床及生理参数监护仪为基点，融合了护理、远程监护、智能分析报警和视频远程诊断等功能。系统通过华南理工大学机器人研究室自行研制的机器人化护理床来协助完成老年人、残疾人等缺乏自理能力的监护对象的部分日常护理工作，并通过生理参数监护仪对监护对象的健康相关生理参数进行实时检测和分析处理，若发现异常情况，则通过网络向社区远程监护中心发出报警信息，同时将监护对象的个人信息和监护数据传送至中心，社区监护中心收到报警信号并确认后，可开启系统的视频远程诊断功能。本系统将视频远程诊断融入社区远程监护，使病人在自己的家中得到及时救治，降低了入院率和医疗费用，使医院有限的医疗资源得以扩展和延伸，实现了社区中护理、监察、诊断等初步功能的整合。
(2)其次，提出了适用于视频实时编码的基于起点预测的单位十字快速运动估计算法。本文针对现有视频图像编码算法计算复杂度高，不能满足实时视频通信的问题，对视频编码过程中计算量最大的运动估计进行研究，提出了一种基于起点预测的单位十字快速运动估计算法。算法针对很多快速运动估计算法从(0，0)点开始搜索易陷入局部最优的缺点，充分利用视频序列中运动矢量的空间相关性来预测起始搜索点，使当前块的起始搜索点尽可能接近最佳匹配点：对运动矢量的分布特性分析发现，运动矢量在(0，0)点和起始搜索点附近具有较强的中心偏置特性，且在水平和垂直方向的分布概率明显高于其他方向，因此采用了单位十字搜索模式进行搜索；算法采用了高效的提前中止准则使搜索适时停止，在保证精度的同时，避免了冗余搜索。本文选取多个标准测试序列对本文算法和ES、TSS、DS和ARPS算法进行了对比，实验结果表明，本文算法的搜索速度比TSS、DS和ARPS分别提高了4.27～17.12倍、2.91～8.99倍和1.70～4.42倍，在搜索精度方面，本文算法的峰值信噪比(PSNR)和其他几种算法相当，综合性能较其他几种快速搜索算法有显著提高。
(3)针对视频图像经过编码后产生的码率变化较大，很难满足传输信道要求的问题，提出了一种面向H．264/AVC的低复杂度码率控制算法。首先将码率分配问题转化为有约束的优化问题，通过理论推导，提出一种新的基于图像编码复杂度的帧层码率分配方法，使目标比特分配更加合理。考虑到H．264/AVC标准中所采用的MAD线性预测模型计算复杂度高的缺点，本文利用图像的空间和时间相关性，提出一种适用于基本单元MAD预测的MAD加权预测模型，避免了模型参数的更新过程，显著降低了编码过程的计算量。通过对多个标准测试序列进行编码，并与H．264/AVC的标准测试模型JM9.8进行比较，结果表明，本文算法的码率控制更加精确，极大地节省了编码时间，且具有更好的图像质量。
(4)融合上述研究成果，构建了基于视频的社区远程健康监护系统的试验系统。实现了系统的各项功能，给出了适用于本系统的实时视频通信的视频图像编码方案，并对系统进行了测试。测试结果表明，系统的各项功能均能正常稳定的运行，所提视频图像编码方案可以较好地满足系统的要求。
本文提出的基于视频的社区远程健康监护系统可以缓解人口老龄化所带来的医疗资源短缺问题，随着社会老龄化程度的不断加剧和科技的发展，本系统有着广阔的应用前景。另外，本文提出的运动估计算法和码率控制算法也可应用于其他实时视频通信系统，具有普适性。