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基于網(wǎng)絡(luò )視頻監控嵌入式技術(shù)的應用

來(lái)源:中國數字音視網(wǎng)     作者:Ann    編輯:數字音視工程    2010-01-14 00:00:00     加入收藏    咨詢(xún)

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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)。

 

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