基于無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)分析

摘 要

隨著計算機信息技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)很難滿足人們的生活要求。為了適應(yīng)現(xiàn)今社會的信息化和智能化需要，技術(shù)人員研制出基于無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字視頻監(jiān)控處理系統(tǒng)”，該系統(tǒng)將信息技術(shù)以及圖像處理技術(shù)進行了完美的結(jié)合。具有組網(wǎng)靈活、應(yīng)用方便，易于實施的的特點。本文主要就這一系統(tǒng)的方案設(shè)計、系統(tǒng)架構(gòu)及應(yīng)用進行分析闡述。

【關(guān)鍵詞】無線網(wǎng)絡(luò) 監(jiān)控系統(tǒng) 數(shù)字視頻 應(yīng)用與研究

1 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計

1.1 設(shè)計原則

對于無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)而言，其主要功能是對現(xiàn)場環(huán)境進行實時監(jiān)控，并以圖像的形式進行直觀的反映，連接到系統(tǒng)且被授權(quán)的用戶可以對系統(tǒng)配置進行操作，有效地控制攝像機云臺鏡頭的動作。監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)通常采用嵌入式模式，能夠獨立運行，并將監(jiān)控采集得到的音頻信息一并進行收集與上傳處理。在系統(tǒng)具體設(shè)計的過程中，主要考慮到以下三個方面：

（1）實時性。對于監(jiān)控系統(tǒng)而言，其主要功能就是實時的監(jiān)控現(xiàn)場情景，然后將監(jiān)控得到的視頻、音頻數(shù)據(jù)進行實時的處理，主要包括進行實時壓縮與解壓縮、進行實時傳輸和進行實時同步等。

（2）清晰度。對于音、視頻的監(jiān)控系統(tǒng)而言，眾所周知，圖像以及聲音的清晰度是非常關(guān)鍵的，而對圖像以及聲音的清晰度等指標影響最大的因素則是視頻采集卡、攝像圖以及傳輸壓縮數(shù)據(jù)流等。

（3）連續(xù)性。對于很多的監(jiān)控體系，要求其保持圖像以及聲音的連續(xù)性，在設(shè)計時要確定視頻圖像不丟幀，音頻信號的誤碼率在人耳接收范圍內(nèi)。

1.2 總體方案設(shè)計

系統(tǒng)的各個部分都和通信網(wǎng)絡(luò)以及壓縮標準有較為密切的關(guān)系，在對系統(tǒng)的總體方案進行具體的設(shè)計時，可以遵循以下方面進行：壓縮標準以及具體的實現(xiàn)方式。而判斷整個網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的運行是否成功的關(guān)鍵因素就是視頻、音頻壓縮比以及壓縮質(zhì)量。對于無線網(wǎng)路視頻監(jiān)控系統(tǒng)，就需要在壓縮碼率以及圖像質(zhì)量之間找到一個平衡點，在信道允許下，其所提供的圖像質(zhì)量就相當于一般VCD的質(zhì)量，這樣就能夠滿足要求。在7.5Mbps的傳輸速率，圖像的清晰度能夠有很好的效果，圖像像素可以達到352x298，在PAL制式下，幀率約為25幀∥秒。本設(shè)計應(yīng)用了MPEG--1的壓縮編碼方式，結(jié)合具體特定要求，遵循某項標準算法來實現(xiàn)對圖像的壓縮一般有以下幾種方法：

（1） 用嵌入式CPU實現(xiàn)。

（2）由Pc機上的應(yīng)用軟件實現(xiàn)。

（3）采用專門的圖像壓縮芯片進行圖像的壓縮。

（4）用可編程DSP芯片來進行圖像壓縮。

1.3 設(shè)計出的新系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

常用的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要采用客戶機/服務(wù)器模式；系統(tǒng)的服務(wù)器端通常包括攝像頭、視頻采集卡、云臺、畫面分割器、視頻服務(wù)器以及轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器等。編碼器主要將經(jīng)過采集處理之后的音視頻流傳輸?shù)睫D(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器。而客戶端通過網(wǎng)絡(luò)訪問的途徑將具體的信息轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)器上，最終對現(xiàn)場進行實時的現(xiàn)場監(jiān)控。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)以及應(yīng)用

2.1 對網(wǎng)絡(luò)傳輸層以及傳輸控制層的分析

在監(jiān)控系統(tǒng)分層模型中，傳輸層和傳輸控制層是很重要的層次組成結(jié)構(gòu)，以下對這兩層的層次模型進行分析討論。和OSI/ISO模型一樣，系統(tǒng)各層結(jié)構(gòu)都相對獨立，屏蔽上層且為為上層服務(wù)，只要各層之間的接口功能不變，上層模塊則不受影響，這樣可以提升系統(tǒng)的擴展性以及通用性。各層的具體功能包括：

（1）網(wǎng)絡(luò)層由實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的軟件和網(wǎng)絡(luò)通信的硬件組成，其作用主要為客戶機與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸建立可靠的路徑。

（2）傳輸層：位于對表示層和網(wǎng)絡(luò)層的中間，主要對網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進行連接、拆除、以及數(shù)據(jù)流的擁塞控制等。

（3）數(shù)據(jù)表示層：主要負責地數(shù)據(jù)進行處理，例如對原始數(shù)據(jù)的采集、顯示以及存儲等。

（4）用戶應(yīng)用層：其在整個系統(tǒng)的最外層，直接面向具體用戶。

在此信息流模型下，系統(tǒng)對每一臺計算機，都配置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)信息，以保證正常的進行信息流傳輸。信息流具體包含了視頻、音頻信息和控制信息。系統(tǒng)采用了TCP協(xié)議來對控制信息進行傳輸，由于似乎面向連接的，因此可以保障控制信息傳輸?shù)陌踩?。當需要對某個中心監(jiān)控主機進行監(jiān)控的時候，系統(tǒng)首先會要通過TCP協(xié)議與現(xiàn)場的監(jiān)控主機進行連接，然后通過現(xiàn)場監(jiān)控主機返回用戶登錄名、密碼，端口號等相關(guān)的數(shù)據(jù)。

對于所有的現(xiàn)場監(jiān)控主機，采用多播方式進行監(jiān)控的數(shù)字視頻系統(tǒng)，都需要具有固定IP地址的服務(wù)器來實行，對于不同的主機，可以利用不同的端口或IP地址來進行廣播。每一臺主機都能夠通過數(shù)據(jù)庫服務(wù)器來獲得需要的歷史視頻數(shù)據(jù)，為了有效地避免數(shù)據(jù)的重復(fù)備份，一般情況下，并不需要將全部的數(shù)據(jù)都備份在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。

2.2 系統(tǒng)的應(yīng)用

本系統(tǒng)在應(yīng)用范方面非常的廣泛，相比于有線監(jiān)控系統(tǒng)，具有組網(wǎng)靈活的優(yōu)勢，在工程的具體實施中，比較的簡單，工程的周期相對較短，特別適合某些利用傳統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)很難實施的場合。除此之外，還可以將無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用在臨時監(jiān)控點一級傳統(tǒng)監(jiān)控盲點上。

3 結(jié)語

無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有其他監(jiān)控系統(tǒng)所不具備的優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在社會發(fā)展各個領(lǐng)域中，比如交通監(jiān)控系統(tǒng)、小區(qū)安防監(jiān)控系統(tǒng)，地下停車場監(jiān)控系統(tǒng)等場合，在運行過程中，系統(tǒng)比較穩(wěn)定，可靠性高，具有較好的市場前景。

參考文獻

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作者簡介

劉炳奇（1983-），男，河北省吳橋縣人。碩士學歷。主要研究方向為計算機應(yīng)用。

作者單位

德州職業(yè)技術(shù)學院 山東省德州市 253032