图像视频监控剖析

1、图像视频监控剖析l图像监控系统基本结构l视频信号及其数字化l图像压缩编码的基本原理l图像压缩编码标准简介l有关通信的几个基本概念l数字图像通信系统l监控系统中的其它信号视频切换器摄像机一体化摄像机E1图像编码器管理服务器视频服务器以太网交换机终端1终端2终端3网桥网桥终端nE1云台镜头控制器报警探头灯光控制器各种灯具网络型编码器报警控制器报警探头管理服务器视频服务器以太网交换机终端1终端2终端3网桥网桥终端nE1网络型编码器一体化摄像机E1图像编码器(分割)单路控制解码器摄像机各种灯具报警探头l终端设备 桌面终端（基于计算机）/会议室终端（独立）lMCU（多点控制器） H.320系统的MCU：

2、多路信道接入 H.323系统的MCU：常用1至多个以太网接口编解码终端 编码终端 解码终端 网络会议电视控制器 硬件编解码 硬件编码、软件解码 解码终端 以太网独立方式PC机桌面l电视信号：对图像进行隔行扫描，是模拟信号l信号格式：我国 采用PAL D/K，l 625行（576有效行）, 25帧/秒l采样方式：先解码为 Y(亮度), U、V(色差）l数据量：576*704*3*8 *25 =243Mbitsl缩减后：352*288*2*8 *25 =40.5Mbits (4:2:2采样）l基于余弦变换的图像压缩 图像分块：16*16或8*8 去除空间冗余度：余弦变换(DCT) 去除时间冗余度：

3、帧间运动预测，在以前（或以后）的图像上找相似的分块，只编码它们间的差别 利用视觉特性：对边缘处的细节不敏感，量化后去掉高频成份l基于小波变换的图像压缩 将整幅图像分解成许多不同尺度的小波基函数l其它MPEG标准 MPEG-7多媒体内容描述接口 MPEG-21多媒体框架:框架中内容可以编码、描述、存储、传送、保护、交易、消费等，目的是为多媒体用户提供透明有效的电子交易和使用环境lJPEG：静止图像压缩标准，MJPEGJPEG图像序列 只对单幅图像进行编码，没有利用时间冗余度（帧间信息） 采用DCT和图像分块 图像压缩率低，不利于传输和存储 适用于视频制作非线性编辑 常见于早期的或低成本的监控系统

4、lJPEG2000：采用小波变换的静止图像压缩标准 压缩率明显高于JPEG，即相同比特数时图像质量高于JPEG 没有方块效应lH.261：会议电视图像压缩标准(p*64k) 在JPEG基础上增加了运动预测，利用了帧间相关性 提高了图像压缩率 适用于较高带宽的会议电视系统（128kbps) 采用CIF（352*288）图像分辨率 通常数据率384kbps时有较好图像质量lH.263:低码率的图像压缩标准l在H.261的基础上，进一步提高压缩比l增加了双向运动预测等特性l可支持4CIF(704*576)、16CIF图像分辨率l用于基于普通 线的可视 （QCIF）l用于会议电视系统，常用CIF分辨率

5、lH.263V2(H.263+):是对H.263的进一步改进，压缩率提高，算法也更复杂l通常数据率小于128kbps或384kbpslMPEG1：运动图像压缩编码标准 采用了前向预测（P帧）和双向预测（B帧）技术 增加了帧内编码帧（I帧），便于视频检索 广泛用于VCD和图像存贮 支持CIF分辨率 含音频压缩标准lMPEG2：运动图像压缩编码标准 在MPEG1的基础上进行了优化和改进，增强了运动预测等性能 支持高分辨率（D1，Half D1,HDTV等) 广泛用于DVD、DVB、DVR等 通常数据率在4-15MbpslMPEG4:一种新的运动图像压缩标准 主要特点是基于内容的图像压缩，可用于视频

6、交互游戏 有较高的图像压缩率,200kbps时已有较好的图像质量，400kbps时图像质量与MPEG1相当 常用于网上视频传输l串行通信-如RS232，RS485，USB，以太网等l并行通信-如打印机口，ISA、PCI接口l同步通信-如DDN，E1等l异步通信-如RS232，RS422，RS485等l差分通信-如RS485,视频差分等,一般用双绞线作介质l调制与解调lISDN(综合服务数字网，基本速率2B+D，基群速率30B+D)lInternet 通信协议: IP:Internet 协议(IP地址) UDP:用户数据报协议 TCP:传输控制协议lTCP/IP体系结构l局域网（LAN）、城域网

7、（MAN）和广域网（WAN）lIP Unicast(单播)lIP Multicast(组播或多播）lIP Broadcast(广播）应用TCP/UDPIP数据链路l网络线(常用5类线, 是非屏蔽双绞线,用RJ45连接器, 千兆网用超5类或6类线)l集线器(HUB):星形拓扑结构连接网络结点的网络设,一般10/100M，无管理HUB,工作在物理层l交换式HUB交换机，工作在数据链路层,利用MAC地址进行交换l路由式交换机三层交换，基于协议,虚拟局域网(V L A N )l网桥：将一个L A N 段与另一L A N 段连接起来的网络设备，具有学习、过滤和转发功能，与协议无关。l路由器：有网桥的功能

8、，如学习、过滤和转发等。能寻找最优路径，进行网络隔离，组播。路由信息协议（RIP）。l数字图像压缩编码l数字音频压缩编码l数据复合，包括其它控制等数据l纠错编码（常用BCH，TCP用CRC校验）l通信接口（E1 G.703,以太网IEEE802.3，ISDN，普通 线)l解码端是以上的逆过程，还要增加显示接口和显示设备l控制信号（下行）l报警信号（上行）l应答信号（双向）l其它设备信息（上行）l设计方面的问题 硬件方面(设计一般要求)l时序配合、电平配合、阻抗匹配、抗干扰、电源功率l接地、布局、布线、滤波、接口要求l芯片性能必须能满足要求 软件方面(设计一般要求)l实现方法和手段、内存分配、多

9、个进程或线程的冲突、边界条件、死锁l软件优化、模块划分、设计规范（注释、变量定义等） 强调可靠性和实时性，力求简单，降低成本l软件安装 设备驱动程序、主板补丁 版本的一致性l设备安装 机壳地、信号地、一点接地 屏蔽、互联、距离l设备配置和设置 设备自恢复、参数设置 地址设置 系统配置l关机重开、试用l产品命名规则l图像编解码器l适用于以太网、E1/G.703、 线等l编码方式：MJPEG、H.261、H.263、MPEG1、MPEG2、MPEG4、Waveletl嵌入式处理器和RTOS（VxWorks)或单片机或PC机加Windowsl图像监控终端（图像监控终端（WINDOWSWINDOWS）

10、l视频服务器视频服务器IPIP网与网与E1E1信道互联信道互联 工控机，工控机，WindowsWindows 嵌入式处理器，嵌入式处理器，RTOSRTOSl管理服务器管理服务器 工控机，工控机，WindowsWindows 嵌入式处理器，嵌入式处理器，RTOSRTOSl网络会议电视控制器网络会议电视控制器l会议电视终端会议电视终端l视频切换控制器 完成视频切换、报警接收、警笛控制等功能l云台镜头控制器(多路,单路解码器)l控制键盘l一体化快速球型摄像机一体化快速球型摄像机( (跟踪型跟踪型) )l红外测温摄像机红外测温摄像机l无线摄像设备无线摄像设备l神采神采1 1号、号、2 2号图像编解码卡号图像编解码卡l以太网网桥以太网网桥lE1/G.703,E1/G.703,复接型复接型lSDSLSDSLlDDNDDNl数字录像机数字录像机( (网络输入网络输入, ,视频输入视频输入) )l视频切换矩阵视频切换矩阵l控制摄像机的普通云台和普通镜头控制摄像机的普通云台和普通镜头 l灯光控制器灯光控制器l报警控制器报警控制器(16,32(16,32路路) )l升降机升降机lIPIP可