基于 H.264視頻壓縮技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李紅京

(河北白沙煙草有限責(zé)任公司,河北石家莊 050035)

基于 H.264視頻壓縮技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李紅京

(河北白沙煙草有限責(zé)任公司,河北石家莊 050035)

閉路電視監(jiān)控作為一項(xiàng)先進(jìn)的高科技防范手段,特別是由于系統(tǒng)本身具有直觀、實(shí)時(shí)、記錄、回放等特點(diǎn),在許多領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。著重介紹了 H.264視頻壓縮技術(shù)和視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的同時(shí),對(duì)前端視頻處理、傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)集中平臺(tái)管理以及視頻存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)與顯示等全方面的純數(shù)字高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了研究設(shè)計(jì)。

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控;H.264編解碼;傳輸技術(shù)

為了能夠?qū)崿F(xiàn)有效、高質(zhì)量的純數(shù)字高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控,需要多種技術(shù)的支持。全網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)除了具有傳統(tǒng)閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)的所有功能外,還具有遠(yuǎn)程視頻監(jiān)看與回放,遠(yuǎn)程云鏡控制,快球預(yù)置點(diǎn)調(diào)用,網(wǎng)絡(luò)連接異常檢測(cè),前端視頻信號(hào)檢測(cè),DVS主機(jī)聯(lián)動(dòng)報(bào)警,視頻錄像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。同時(shí)采用當(dāng)前國(guó)際上最新的 H.264視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn),大大增強(qiáng)了圖像的編碼效率和改善圖像數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸效率。最后依靠現(xiàn)代通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)以及軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)完成報(bào)警系統(tǒng)和視頻監(jiān)控的有效聯(lián)動(dòng),構(gòu)造一套完善的后臺(tái)管理軟件平臺(tái)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)由總控中心里的專用顯示器、錄像設(shè)備以及布置在轄區(qū)各主要部位的高清攝像機(jī)、云臺(tái)通過(guò)專用視頻網(wǎng)絡(luò)組成。

網(wǎng)絡(luò)視頻集中管理平臺(tái)的系統(tǒng)框圖如圖1所示。該項(xiàng)目轄區(qū)監(jiān)控點(diǎn)位總共38個(gè),且主體部分均采用高清網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)z像機(jī),因此采用適于大型集中監(jiān)控的VMP智能網(wǎng)絡(luò)視頻集中管理平臺(tái)。該平臺(tái)通過(guò)轄區(qū)的視頻監(jiān)控局域網(wǎng)將分散、獨(dú)立的圖像采集點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)匯聚,實(shí)現(xiàn)整個(gè)轄區(qū)的統(tǒng)一監(jiān)控、集中存儲(chǔ)、集中管理、資源共享,通過(guò)統(tǒng)一搭建的綜合監(jiān)控業(yè)務(wù)平臺(tái)系統(tǒng),滿足轄區(qū)高清網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控的需要。VMP智能網(wǎng)絡(luò)視頻集中聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)采用目前比較先進(jìn)和流行的模塊化設(shè)計(jì),將整個(gè)平臺(tái)通過(guò)軟件開(kāi)發(fā)分為多個(gè)靈活可調(diào)的模塊進(jìn)行有機(jī)組合。利用大樓內(nèi)的局域網(wǎng)與各個(gè)高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[1-7]。

1.1 監(jiān)控點(diǎn)位選擇

視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中前端點(diǎn)位的布置是否合理,以及所采用的設(shè)備是否恰當(dāng)都是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。因此本系統(tǒng)中,前端點(diǎn)位全部采用清晰度比較高的數(shù)字?jǐn)z像機(jī),同時(shí)每臺(tái)攝像機(jī)配置一臺(tái)單路的網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器,某些區(qū)域點(diǎn)位比較集中的可以采用雙路視頻服務(wù)器進(jìn)行信號(hào)匯聚。

1.2 前端視頻采集

本解決方案前端視頻處理模式是采用純高清數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和模擬攝像機(jī)加網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器的方式來(lái)架構(gòu),同時(shí)為了滿足監(jiān)控畫(huà)面的預(yù)覽和回放清晰度,本系統(tǒng)選擇以720P的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字高清攝像機(jī)和以標(biāo)準(zhǔn)H.264編碼的D1網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)共同來(lái)搭建一個(gè)全數(shù)字的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

1.3 遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)集中管理平臺(tái)的組成模塊

遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)集中管理平臺(tái)的組成模塊包括集中管理控制模塊、用戶目錄驗(yàn)證服務(wù)、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)、集中存儲(chǔ)服務(wù)、報(bào)警電子地圖服務(wù)模塊、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字矩陣等。

1.4 電視墻顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

監(jiān)控中心的顯示系統(tǒng)由4臺(tái)高清電視機(jī)和4臺(tái)高清解碼器和1臺(tái)管理中心服務(wù)器及1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字矩陣服務(wù)器組成,高清解碼器主要負(fù)責(zé)將前端傳回來(lái)的網(wǎng)絡(luò)視頻信號(hào)解碼還原成高清模擬視頻信號(hào)送到高清電視機(jī)上顯示,同時(shí)電視墻中心的高清顯示器與網(wǎng)絡(luò)數(shù)字矩陣服務(wù)器進(jìn)行連接,實(shí)現(xiàn)高清數(shù)字視頻信號(hào)顯示,并可自動(dòng)切換和任意組合。

2 H.264視頻壓縮技術(shù)

H.264視頻壓縮技術(shù)作為當(dāng)前國(guó)際上最新的圖像編解碼標(biāo)準(zhǔn),它以低碼率、高清晰的特點(diǎn)持續(xù)提供較高的視頻質(zhì)量,能夠大大增強(qiáng)圖像的編碼效率和改善圖像數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸效率。

2.1 H.264視頻編碼實(shí)現(xiàn)

H.264標(biāo)準(zhǔn)的編碼流程框圖如圖2所示,它采用基于塊的混合編碼模式。其基本算法是通過(guò)幀間和幀內(nèi)預(yù)測(cè)來(lái)消除視頻序列中的時(shí)間和空間冗余,經(jīng)過(guò)變換和量化編碼來(lái)消除頻域冗余。H.264視頻編碼相對(duì)于其他的編碼標(biāo)準(zhǔn),在一定模式下提高了視頻壓縮編碼性。

2.2 H.264視頻解碼實(shí)現(xiàn)

相對(duì)應(yīng)的 H.264視頻解碼實(shí)現(xiàn)如圖3所示,與編碼實(shí)現(xiàn)的過(guò)程相反,依據(jù)幀內(nèi)編碼進(jìn)行逆量化,反變換,重構(gòu)幀,最后經(jīng)塊濾波器平滑濾波后得到重建圖像。

3 VMP視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)

采用聯(lián)網(wǎng)集中管理平臺(tái)可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中的所有設(shè)備進(jìn)行管理和維護(hù),同時(shí)通過(guò)集中管理平臺(tái)的多業(yè)務(wù)承載特性讓其他部分的業(yè)務(wù)終端輕松訪問(wèn),比如調(diào)度指揮系統(tǒng)和檢修部門可隨時(shí)通過(guò)客戶端調(diào)用實(shí)時(shí)圖像或點(diǎn)播歷史錄像信息來(lái)分析每個(gè)點(diǎn)位的歷史工作狀態(tài),進(jìn)一步提高轄區(qū)安全防范工作的效率,減輕維護(hù)人員的工作壓力。

視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牧鞒倘鐖D4所示。流媒體技術(shù)主要是流式傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn),而流式傳輸除了需要經(jīng)過(guò)處理的多媒體數(shù)據(jù)和足夠的緩存外,更重要的是需要適當(dāng)?shù)膮f(xié)議,才能保證流式傳輸?shù)捻樌M(jìn)行。

通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中視頻流傳輸?shù)姆治?可以清楚地構(gòu)思出視頻信息在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)脑敿?xì)過(guò)程,同時(shí)依據(jù)控制參數(shù),對(duì)視頻流傳輸進(jìn)行控制,即可得到網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)視頻發(fā)送端和視頻接收端的流程圖,如圖5、圖6所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)工程,僅靠提高攝像頭的分辨率是不能達(dá)到良好的監(jiān)控效果的,需改善數(shù)字視頻的壓縮技術(shù),降低網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸?shù)恼`碼率,提高存儲(chǔ)和播放視頻的質(zhì)量,從而推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)視頻走向智能化。

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H.264 video compression based on network video monitoring system technical design

LI Hong-jing
(Hebei Baisha Tobacco Company Limited,Shijiazhuang Hebei 050035,China)

Closed-circuit television monitoring as an advanced high-tech means of protection is employed in many fields,owing to its intuitive,real-time,recording,and playback features.This paper introduces the H.264 video compression technology and video network transmission technology,and at the same time conducts the research in front-end video processing design,transmission system design,remote networking platform management,and all aspects of pure digital HD video monitoring system network including video centralized storage,transfer and display.

network video monitoring;H.264 code;transmission technology

TP393

A

1008-1534(2011)04-0236-04

2011-03-16

責(zé)任編輯:陳書(shū)欣

李紅京(1972-),男,河北邯鄲人,工程師,主要從事制絲車間電氣設(shè)備管理、維護(hù)和技術(shù)改進(jìn)方面的工作。