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第一部分 数字远程视频监控系统基本原理
1 E" d* s2 W0 C7 w$ P第一章 远程视频监控概述 3 @/ h$ ` I# o; m/ E6 B+ ?
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。
$ B, a) l; V2 l$ W4 q( k! r$ Q% D* g# F1.1 视频监控系统发展历程简述
- F! l% H [% v) W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。
) T* R, x" V: l N3 P" r
( g( v! C2 s. z$ Y
1.2 视频监控传输通道和接口
7 U4 ~6 B- c# @4 z& a+ p0 V0 [有线传输通道: ' S3 r# k2 R* f9 c
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; 2 K2 f4 [% P. H4 c
无线传输通道:
8 Y9 C% g& }' l5 |% r' S2 ^* Y 卫星、微波、一点多址、无线网桥、手机。 + G9 ^, s$ ]# y( G r# |
视频监控传输接口
+ _3 ]8 _$ L, p6 w0 B' N ISDN、DDN、V.35、2M、RJ45(IP)、光纤、ATM等;
0 o2 o# w) u8 L' W D( \1.3 H.261技术标准 1 V% v/ k9 o% s2 t& N3 C, g) j
H.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:
7 D" J8 T$ x, _, H9 w+ c*QCIF:176x144 # u' h# K& a# l1 X2 }, I/ G9 I/ B
*CIF:352x288
' v8 i* D1 F7 a# d 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。 . s" B" H n2 ^( r; H
除此之外,H.261 也可以說是 MPEG-1 标准的前輩。 ) @2 H6 v- G' m, [, p. P& I
1.4 H.263 技术标准
) g5 U! ~# w6 K' Z# D/ r9 o4 o 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。 9 h( L# ~, u% N; k4 ~, G; G4 {
H.263 的标准共支援五种不同的解析度,分別为:
2 N; _5 k% W. k( m*Sub-QCIF:128x96 0 q( X, M) k4 x2 J4 n
*QCIF:176x144
" \& L. _4 O) D; d*CIF:352x288 ) T8 Z, m( ]' m, a7 n
*4CIF:704x576
6 d6 T M5 o0 M# E8 {*16CIF:1408x1152
0 H/ R8 t7 a. W. a. s9 a2 I; y5 H+ z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。
) f2 c1 i8 P! yH.263视频压缩技术图 $ t1 M- C5 ]2 U0 F- S7 z
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。 ) V7 l% j2 M3 T. B
1.5 MPEG-4技术标准
* k4 W3 C; |. ^6 m! U' v1 h' z% \ 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。 " r6 g1 Z( R$ {3 S
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