数字视频监控系统PPT

数字化视频基础知识HoneywellSecurity目录成像原理数字化压缩标准压缩原理存储传输DVR介绍数字视频网络模拟图像的清晰度625行768列PAL视频垂直清晰度:625*0.75=468TVL水平清晰度:2*6M*0.000064*0.75=576TVL25帧电视线:在水平或垂直方向可以辨别的扫描线数.数字图像的分辨率CCIR确定的抽样频率为13.5M水平像素点:13.5M*0.000052=702垂直像素点:625-49=576704/720像素:是组成数字图像的最小单元,根据模/数转换器所提供数值的大小来还原图像的色彩和亮度.数字图象的分辨率100753550320240640480为什么要压缩非压缩的数字视频带宽

(720*576*8+352*576*8*2)*25=166Mbit占用存储空间约80GB/路小时两个单位:bit位:在传输中一般用位来表示传输速率或传输带宽,单位bByte字节:在存储中用字节来表示空间或文件大小,单位B1B=8bit视频的压缩压缩模/数转换001101011101011001010110101001110101011001011010101101010101100010101082KB低压缩3KB高度压缩6KB中度压缩不同的压缩标准ITU-T标准:H.261,H.262,H.263(H.264)ISO/IEC标准:MPEG-1,2,4和JPEG-2000其他标准:Motion-JPEG和Wavelet不同压缩标准使用带宽比较压缩原理人眼视觉心理光强感知特性视觉阈:在给定光强下,人眼能分辨的两个区域光强差别的最小值.根据韦伯定律,视觉阈随光强呈线性变化,即背景亮度越高,人眼对亮度的辨别能力越弱人眼结构:感知光强的柱壮细胞1.8亿个,感知色彩的椎状细胞0.08亿个

人眼对光亮度的敏感性远大于对光色彩的敏感性人眼对静态物体的敏感性大于对运动物体的敏感性人眼对图像中心的敏感性大于对图像边缘的敏感性压缩原理视频的冗余性空间冗余时间冗余结构冗余压缩去冗余的对应方法离散余弦变换DCT-------去空间冗余运动补偿------去时间冗余可变长度编码------去结构冗余压缩原理视频图像的频谱特性视频图像的频谱是不连续的,在行频整倍数及周围分布视频图像频谱分量幅度随频率增高而衰减高频分量主要集中在占图像比例很小的图像边缘及色彩丰富的部分压缩原理DCT(discretecosinetransform)离散余弦变换每个方块代表图中的像素静态压缩全帧压缩,M-JPEG,WAVELET压缩延时小图像完整性好压缩后占用存储空间较大传输需要更多带宽动态压缩帧间预测运动补偿压缩H.26X,MPEG-X压缩后的视频文件大小动态变化,传输占用较小的带宽压缩有一定延时不同压缩标准的应用信息速率典型应用国际标准图象存储与传输JPEG<64k基于电话线的可视通信H.26364k-128k可视电话H.261384k-2M会议电视H.2611.5M图象存储（VCD）MPEG-13-10M数字电视MPEG-234-45MTV制作CCIR<50MHDTVMPEG-2<4M低速率可视通信,交互应用MPEG-4各种压缩标准比较传输方式优势劣势标注M-JPEG移动/静止图像压缩满帧(无预测)单帧插入低延时带宽的低效应用非开放技术由于满帧要求大量带宽，已经慢慢失去吸引力小波

(JPEG2000+非开放标准)

满足有损或无损压缩静止图像最佳可升级的没有图像块效应JPEG2000是静止图像级的压缩标准–对实时监控没有优势(非开放的预测扩展方法)对处理器要求高主要市场是高品质静止图像压缩

部分DVR采用小波压缩H261(3):视频会议的标准低彼特率，用于-n*64或128kb/s–H263或上至2兆带宽通常减少图像码流，或将图像分辨率缩小到1/2或1/4。德国Telco公司的电话会议系统中普遍使用H26X标准融合于MPEG-4标准中

(H264编码方式=MPEG-4-AVC)各种压缩标准比较方式优势劣势标注MPEG-1:用于CD和VCD有效的压缩方式：有很好的动态压缩补偿

开放式标准延时仅适于低分辨率图像标准.由于MPEG-4/DivX压缩软件的兴起，而渐失宠幸MPEG-2:数字电视标准芯片成本在降低有效的压缩方式DVD质量画面标准压缩格式软件解码随处可得明显的延时已有的高成本按照PAL/NTSC帧率和分辨率标准:不适合录像和存储较长时间的图像将继续满足高端市场的应用需求,但是不适合于有长时间录像MPEG-4世界标准:也用于CCTV非常有效的压缩方式非常灵活的帧率和图像分辨率可调标准压缩延时长短完全可以控制有效的压缩标准，常用于D1图像标准MPEG-4将成为CCTV系统中的压缩标准H26X标准融于MPEG-4之中

(H264标准=MPEG-4

AVC)压缩手段软件压缩硬件只完成视频图像的采集,压缩及处理由电脑的CPU来完成压缩速度较低,成本最低,DVR采用此方式硬件压缩视频的采集压缩及处理全部通过电路来实现DSP芯片DSP(DigitalSignalProcessor)是目前CCTV行业最常用的信号处理器件DRV及低端编解码器采用此方式ASIC芯片ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuits，专用集成电路)高端编解码器采用此方式,压缩速度比DSP高40倍压缩速度对视频图像的影响存储设备RAIDRAID的全称是廉价磁盘冗余阵列（RedundantArrayofInexpensiveDisks）或独立性磁盘冗余阵列（RedundantArrayofIndependentDisks）RAID技术:1、数据条带化，减少硬盘寻道时间，提高存取速度2、通过对几块硬盘同时读取，来提高存取速度3、通过镜像或存储奇偶校验实现数据的冗余保护经常应用的RAID阵列主要分为RAID0，RAID1，RAID5和RAID0+1。存储设备RAID几种RAID技术的比较：RAID

0

存取速度最快，没有容错

；RAID

1

完全容错，成本高

；RAID

3

写入性能最好，没有多任务功能

；RAID

4

具备多任务及容错功能

Parity

磁盘驱动器造成性能瓶颈

；RAID

5

具备多任务及容错功能

；RAID

0+1/RAID

10

速度快、完全容错，成本高。存储设备RAIDRAID0RAID0也叫条带化，它将数据象条带一样写到多个磁盘上，这些条带也叫做“块”。条带化实现了可以同时访问多个磁盘上的数据，平衡I/O负载，加大了数据存储空间和加快了数据访问速度存储设备RAIDRAID1也被称为磁盘镜像。系统将数据同时重复的写入两个硬盘，但是在操作系统中表现为一个逻辑盘。所以如果一个硬盘发生了故障，另一个硬盘中仍然保留了一份完整的数据，系统仍然可以照常工作

存储设备RAIDRAID5系统可以对阵列中所有的硬盘同时读写，减少了由硬盘机械系统引起的时间延迟，提高了磁盘系统的I/O能力；当阵列中的一块硬盘仿生故障，系统可以使用保存在其它硬盘上的奇偶校验信息恢复故障硬盘的数据，继续进行正常工作。存储设备RAIDRAID0+1/RAID10对RAID0阵列做镜像。这是一种DualLevelRAID，也有人称之为RAIDlevel10。是两组硬盘先做RAID0，组成两颗大容量的逻辑硬盘，再互相为“镜像”。在每次写入数据，磁盘阵列控制器会将资料同时写入该两组“大容量数组硬盘组”内。数字视频的传输

一、点对点传输1、PSTN（PublicServiceTelephoneNetwork)2、ISDN（IntegratedServiceDataNetwork)窄带2B+D=128K+16K宽带30B+D3、DDN（DigitalDataNetwork)数字视频的传输二、ATM（AsynchronousTransferMode)传输速率E1=2MbpsSTM-1=155MbpsSTM-4=622Mbps真正的QOS面向连接的传输VPVC数字视频的传输三、以太网TCP/IP类型速率以太网10M/100Mbps千兆网1000MbpsFDDI100Mbps单播和组播数字视频的传输TCP与UDP比较（传输视频通常用UDP）TCPUDP协议传输控制协议用户数据包协议连接面向连接无连接传输可靠请高低传输速度较慢较快包重组有无错误侦测强大的错误侦测及恢复功能完整性侦测适合传输内容高准确性的内容广播及大流量内容数字视频的传输VLAN=虚拟的局域网在一个物理的网络内可存在多个虚拟的LANs数字视频的传输QoS(QualityofService)机制QoS

在繁忙的带宽又不富裕的网络中必须执行QoS对于要求实时传输的应用中尤其重要，比如实时视频和音频等如果要保证系统的QoS,有2个选择:超/富裕带宽设计在网络内执行QoS

机制全双工/802.3x

，带优先级可交换/802.1p

并结合第三层协议，比如RSVPRSVP=ResourcesReservationProtocolEthernetLAN带QoS

DVR什么是DVR（DigitalVideoRecorder)

基本功能：录象保存、画面分割，视频侦测，报警触发具权限密码管理功能，可设定每一位使用者不同的权限可多人同时在LAN(LocalAreaNetwork)网络环境下存取或控制此网络内所有可利用的保全监视设备与功能具备P/T/Z(Pan/Tilt/Zoom)及预览(Pre-set)、群组(Group)、巡弋(Touring)等控制功能可将资料备份存于「磁盘阵列」设备视频的传输切换DVRDVR分类PCBaseDVR

操作系统为WINDOWS，功能强大，操作灵活，网络功能强大，稳定性较差StandaloneDVR操作系统：RTOS，可靠，界面单调，操作麻烦操作系统：LINUX，较可靠，操作较灵活，完整的网络功能DVRDVR的压缩技术M-JPEG----MPEG-1----MPEG4----H.264WaveLetMPEG-2数字视频网络数字视频网络的组成数字视频网络建立连接的编解码器数字视频网络数字视频网络实现的功能实时图像、音频PTZ控制虚拟矩阵功能序列，巡视，报警管理网络录象、查看录象视频侦测系统设备管理数字视频网络数字视频网络设计需要考虑的问题视频图像质量的要求带宽要求QoS达到或超过预期