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第一部分 数字远程视频监控系统基本原理
( G3 e7 z. y4 {第一章 远程视频监控概述
2 y0 {/ U# p) P7 c; @# C所谓“视频监控系统”就是通过对视频的监视,结合安防控制来达到对监控目标的监视、控制、安全防范及智能管理,它是一种防范能力较强的综合管理系统。随着计算机、网络以及图像处理、通信传输、自动化技术的发展,视频监控技术也有了质的飞跃。
7 v7 x1 _" h8 `9 l$ r1.1 视频监控系统发展历程简述
2 o( w1 `9 `6 c0 j早期的视频监控我们可以称其为闭路监视系统,闭路监视系统是由于摄像机、监视器(电视机)的出现而发展起来的。早期是以一个摄像机对一台监视器(电视机)的监视为主,主要用于范围很小的视频监视;继而出现了视频切换设备,改变了摄像机和监视器(电视机)的一对一方式。随着微处理器技术出现,闭路监视系统加入了部分控制功能,但还没有跨出本地监视;到了九十年代,计算机多媒体技术、通信技术有了较快的发展,先后出现了数字控制的模拟视频监控和数字视频监控,人们开发出了视频捕捉卡,并将其与PC机结合,可以称其为多媒体视频监控系统了;九十年代末期,数字视频技术发展较快,计算机多媒体硬盘监控录像系统出现了,也就有了数字多媒体视频监控系统;到了本世纪,出现了嵌入式视频编码器,同时结合通信、计算机、网络、图像编码和自动化技术,基本满足了人们对视频监控的要求,这时可以称为远程智能数字视频监控系统。
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- ]% M" F9 Z5 q3 R! l1 m! J Q9 r1.2 视频监控传输通道和接口 # P. Y5 i% r. Y% k- q7 r4 c
有线传输通道: 5 V% H# q* i* L" V& n) N/ q5 }
同轴电缆(早期的传输通道,主要是用于本地小范围模拟监控),电话线(用于对图像质量要求不高的情况下),计算机网络、光纤; : f1 W8 Y/ T' x9 p
无线传输通道:
& a0 |5 @0 B* u& k 卫星、微波、一点多址、无线网桥、手机。 " ?* V7 U6 ?/ i, q$ ?0 w V
视频监控传输接口 7 Q0 N* x6 t1 q( B! h7 {5 s
ISDN、DDN、V.35、2M、RJ45(IP)、光纤、ATM等;
7 Q) j+ ~5 z. Z! `$ o1.3 H.261技术标准
% C2 Q* W. A* U. S6 q* NH.261 的视频编码标准出現在 1990 年的 ITU。H.261是基于ISDN上视频会议的标准,引进了诸如动画预报和块传输等特性,这些都为生成高质图片奠定了基础,但H.261在动画信息的处理总量上有所限制。H.261 的格式有二种,分別有不同的解析度: ! V% N: w0 D8 ^+ Z0 ^: q8 m) ^
*QCIF:176x144 6 V3 I+ G) K% |; R
*CIF:352x288
$ x) z' u4 w/ z0 D; A H.261 的 fps (frames per second) 可以达到 7.5, 10, 15 与 30 fps。由于 H.261 一开始是架构在 ISDN B 上面,而 ISDN B 的传输速度为 64 Kbps,所以 H.261 也被称为 Px64 (x = 1 to 30)。由于H.261对带宽的需求也很大(64kbps到2M bytes),所以主要定位在电路交换网络系统。 CIF 全名为 (Common Intermediate Format),主要是为了要支援各种不同解析度的电影而被定义出来,例如 NTSC, PAL, SECAM 电视系统。而 QCIF 则是 Quarter-CIF 也就是 CIF 解析度的一半。
& `1 V9 K1 F( |# ]' Q除此之外,H.261 也可以說是 MPEG-1 标准的前輩。 1 I- F! G0 `2 g6 q z, r
1.4 H.263 技术标准
1 n; V% A1 a# z; L" M8 T# r% C H.263 是 H.261 的加强版,诞生于 1994 年 (ITU)。H.263 开始支援 PSTN,不过要特別说明一点,H.263 比 MPEG-1 还要晚出现,而且 H.263 还是基于 MPEG-1 而发展。
! L- I( u% Z: C* x) \2 {H.263 的标准共支援五种不同的解析度,分別为: 5 J, y6 A1 U3 ^5 p1 B1 a
*Sub-QCIF:128x96
" P! J* {5 J" I2 {. D1 f1 y*QCIF:176x144 6 J( s# ^: o9 Q
*CIF:352x288 2 f$ y( }- A# n& o9 f
*4CIF:704x576 5 m% q' W6 k% f1 y4 N/ D% c+ D
*16CIF:1408x1152
: v# h) N9 @7 h( k$ x* H9 ?! M传输速度为 8 Kbps ~ 1.5 Mbps。除此之外,H.263 也是 MPEG-4 标准的基础。
2 h7 a( u+ u6 R0 E6 H( aH.263视频压缩技术图 9 x4 v* g& B) w/ ?* [1 E; E
新的H.263经过不断地完善和多达9次的升级已经日臻成熟,如今已经大部分代替了H.261,而且H.263由于能在低带宽上传输高质的视频流而日益受到欢迎。尤其是对IT管理员们来说,由于H.263的应用而提高了带宽,降低了存储成本,而且对正在网络上运行的其他重要语音和数据应用不会形成干扰,所以会倍感轻松。另外,H.263算法也能根据不同的条件而被修改,以达到更好的压缩效果,对用户而言,这也给他们更大的选择空间以满足其不同的商业应用需求。 + X# q8 H# Q, d: b2 i
1.5 MPEG-4技术标准 ; j4 @. F, p1 { e! R7 m' I9 n
MPEG-4标准主要应用于视像电话(videophone),视像电子邮件(Video-Email)和电子新闻(Electronic-news)等,其传输速率要求较低,在4800-64000bits/sec之间,分辨率为176X144。MPEG-4利用很窄的带宽,通过帧重建技术,压缩和传输数据,以求以最少的数据获得最佳的图像质量。与MPEG-1和MPEG-2相比,MPEG-4的特点是其更适于交互AV服务以及远程监控。MPEG-4是第一个使你由被动变为主动(不再只是观看,允许你加入其中,即有交互性)的动态图象标准;它的另一个特点是其综合性;从根源上说,MPEG-4试图将自然物体与人造物体相溶合(视觉效果意义上的)。MPEG-4的设计目标还有更广的适应性和可扩展性。
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