基于網(wǎng)絡(luò )視頻監控嵌入式技術(shù)的應用

      基于嵌入技術(shù)的監控系統不需處理模擬視頻信號的PC，而是把攝像機輸出的模擬視頻信號通過(guò)嵌入式視頻編碼器直接轉換成IP數字信號。嵌入式視頻編碼器具備視頻編碼處理、網(wǎng)絡(luò )通信、自動(dòng)控制等強大功能，直接支持網(wǎng)絡(luò )視頻傳輸和網(wǎng)絡(luò )管理，使得監控范圍達到前所未有的廣度。

　　基于嵌入式設備的監控系統的優(yōu)點(diǎn)

　　除了編碼器外，還有嵌入式解碼器、控制器、錄像服務(wù)器等獨立的硬件模塊，它們可單獨安裝，不同廠(chǎng)家設備可實(shí)現互連。數字化視頻監控的優(yōu)點(diǎn)是克服了模擬閉路電視監控的局限性：首先，數字化視頻可以在計算機網(wǎng)絡(luò )(局域網(wǎng)或廣域網(wǎng))上傳輸圖像數據，基本上不受距離限制，信號不易受干擾，可大幅度提高圖像品質(zhì)和穩定性;其次，數字視頻可利用計算機網(wǎng)絡(luò )聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò )帶寬可復用，無(wú)須重復布線(xiàn);另外，數字化存儲成為可能，經(jīng)過(guò)壓縮的視頻數據可存儲在磁盤(pán)陣列中或保存在光盤(pán)中，查詢(xún)十分簡(jiǎn)便快捷。

　　由于這種系統的硬件是一個(gè)同處理器和操作系統捆綁較為緊密、功能專(zhuān)一、專(zhuān)門(mén)設計的獨立的設備，不像插卡系統那樣受通用計算機系統中其它軟件硬件的影響，因此性能上更穩定，且便于安裝、維護，易于實(shí)現系統的模塊化設計，便于管理、維護。

　　基于嵌入式系統的監控應用

　　在基于嵌入式系統的監控應用結構中，前端采用模擬攝像機，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )視頻編碼器，將模擬視頻經(jīng)過(guò)數字化、壓縮、打包等過(guò)程變成基于網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的視頻流或采用一體化的網(wǎng)絡(luò )攝像機，在視頻監控的前端完成網(wǎng)絡(luò )化、數字化，視頻流通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳輸，發(fā)送到視頻需求者。視頻的使用者可利用軟件進(jìn)行解碼，在PC機上進(jìn)行顯示和處理，也可通過(guò)硬件解碼，解出模擬視頻信號輸出到監視器，利用鍵盤(pán)進(jìn)行控制，利用分布在網(wǎng)絡(luò )上的服務(wù)器或其他類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )存儲設備根據需要進(jìn)行錄像，利用網(wǎng)管系統代替視頻矩陣。由于沒(méi)有監控中心的概念，任何授權的用戶(hù)都可根據權限進(jìn)行視頻監控、錄像。

　　新一代網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統的核心技術(shù)

　　1.視頻壓縮技術(shù)

　　a.靜止圖像壓縮技術(shù)：JPEG，M-JPEG，小波變換wavelet等其運用幀內處理技術(shù)，所以靜止圖像較清晰。小波變換是基于結構的壓縮方法，處理較容易，可獲得比JPEG更大的壓縮。但對連續運動(dòng)圖像，文件占用的帶寬和硬盤(pán)都很大。

　　b.運動(dòng)圖像壓縮技術(shù)：MPEG-1，MPEG-2，H.263，MPEG-4

　　頒布于1993年的MPEG-1和1994年的MPEG-2是ISO的運動(dòng)圖像專(zhuān)家組(MPEG)的第一階段解決方案，除了沿用幀內技術(shù)，首次采用了PB幀的幀間技術(shù)，從而獲得了比靜止圖像壓縮技術(shù)更大的壓縮。但由于是基于結構的壓縮技術(shù)，算法固定，采用專(zhuān)用硬件，隨著(zhù)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，不能擴展更多基于內容的算法。另外其網(wǎng)絡(luò )傳輸碼率要求較高，否則需要緩存，不能適應傳輸速率不等的各種網(wǎng)絡(luò )的一致訪(fǎng)問(wèn)，容錯性差。

　　基于以上原因，國際電聯(lián)于1998年頒布H.263甚低比特率視頻編解碼標準，該標準除了沿用JPEG靜止圖像壓縮標準的幀內技術(shù)、MPEG-1、MPEG-2動(dòng)態(tài)圖像壓縮標準的幀間技術(shù)外，還采用了以下4種先進(jìn)技術(shù)：

　　1)無(wú)限制的運用運動(dòng)矢量模式;

　　2)基于語(yǔ)法的算術(shù)編碼模式;

　　3)先進(jìn)的預測模式;

　　4)PB幀模式

　　它是一種可擴展的算法，針對網(wǎng)絡(luò )傳輸速率處于變化的狀態(tài)，解決了易錯網(wǎng)絡(luò )的容錯性。

　　MPEG于1998年制定了第二階段解碼方案MPEG-4，其開(kāi)放的編碼系統，可隨時(shí)擴展豐富的基于內容的編碼算法，采用了包括小波變換等多種變換，可獲得更小的硬盤(pán)空間，更高的清晰度。特別是其對象分離的控制，交互性、重用性更強，基于內容的分級擴展，保證了同時(shí)在低高帶寬下的最佳畫(huà)面質(zhì)量。

　　2.嵌入式實(shí)時(shí)操作系統  

        目前很多監控系統采用Windows操作系統，因為Windows提供大量的圖形界面，有各種外部設備及應用程序，所以系統的開(kāi)發(fā)就容易很多。但Windows系統龐大復雜，占用CPU資源大，外圍硬件較為復雜，穩定性、可靠性不如RTOS系統。為監控專(zhuān)門(mén)設計的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統的特點(diǎn)在于系統簡(jiǎn)單，去掉了與監控無(wú)關(guān)的功能，減少了出問(wèn)題的幾率。由于開(kāi)發(fā)者掌握源代碼，可隨時(shí)解決硬件沖突及優(yōu)化系統。

         隨著(zhù)計算機技術(shù)及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界掀起一股強大的數字化、網(wǎng)絡(luò )化浪潮，對于公安、安防行業(yè)的發(fā)展，必須經(jīng)歷模擬數字混合的階段，但是最終的趨勢必然是全面數字化，即視頻在前端進(jìn)行數字化、網(wǎng)絡(luò )化，采用嵌入式網(wǎng)絡(luò )攝像機，利用網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳輸，采用分布式存儲系統，模塊化結構，完成視頻監控任務(wù)。