图像视频监控

1、2022-5-21图像通信基本概念2022-5-22l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2022-5-23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2022-5-24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2022-5-252022-5

2、-26l终端设备 H.323终端/H.320终端 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：多路信道接入 H.323系统的MCU：常用1至多个以太网接口l网关gateway ：用于H.320系统与H.323的系统互联l网闸gatekeeper ：实现H.323系统中对会议的管理2022-5-27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2022-5-28l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/

3、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）2022-5-29l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：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2022-5-210l其它MPEG标准 MPEG-7多媒体内容描述接口 MPEG-21多

4、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2022-5-211lJPEG：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2022-5-212lH.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

5、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2022-5-213lH.263:低码率的图像压缩标准 在H.261的基础上，进一步提高压缩比 增加了双向运动预测等特性 可支持4CIF(704*576)、16CIF图像分辨率 用于基于普通电话线的可视电话（QCIF） 用于会议电视系统，常用CIF分辨率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lH.26L 是ITU与MPEG合作的一个协议，是对MPEG4和H.263V2的改进l通常数据率小于128kb

6、ps或384kbps2022-5-214lMPEG1：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 标准数据率在1.5Mbps2022-5-215lMPEG2：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4-15Mbps2022-5-216lMPEG4:一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，可用于视频交互游戏 有较高的图像压

7、缩率,200kbps时已有较好的图像质量，400kbps时图像质量与MPEG1相当 目前一般采用与H.263相似的图像压缩方法 常用于网上视频传输lH.26L/JVT2022-5-217l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lE1/G.703lISDN(综合服务数字网，基本速率2B+D，基群速率30B+D)2022-5-218lInternet 通信协议: IP:Internet 协议(IP地

8、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（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2022-5-219l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

9、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，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）。2022-5-220l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，普通电话线)l解码端是以上的逆过程，还要增加显示接口和显示设备2022-5-221l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）2022-5-222l设计方面的问题 硬件方

10、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2022-5-223l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2022-5-2242022-5-225l产品命名规则l图像编解码器适用于以太网、E1/G.703、

11、电话线等编码方式：MJPEG、H.261、H.263、MPEG1、MPEG2、MPEG4、Wavelet嵌入式处理器和RTOS（VxWorks)或单片机或PC机加Windows2022-5-226l图像监控终端（图像监控终端（WINDOWSWINDOWS）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2022-5-227

12、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2022-5-228l以太网网桥以太网网桥E1/G.703,E1/G.703,复接型复接型V.35V.35SDSLSDSLDDNDDNl数字录像机(网络输入,视频输入)l视频切换矩阵控制摄像机的普通云台和普通镜头 l灯光控制器l报警控制器(16,32路)l升降机lIP可视电话2022-5-22919971998199920002001200