数字视频监控系统的设计与实现

电力18讯：    一、前言
    在社会信息化日益发展的今天，信息技术、网络技术、通信技术以及多媒体技术已经渗透到人类生存、活动的各个领域，视频监控以其直观、方便和内容丰富等特点，日益受到人们的青睐，视频监控正从传统的安防监控向管理、生产监控发展，并逐步与管理信息系统相结合，达到资源共享，为管理者提供更直观、更有效的决策信息，数字视频监控不仅符合社会信息化的发展趋势，而且代表了监控行业的发展方向。视频监控经历了一对一闭路电视监控时代和以PC为核心的多媒体监控时代，目前正在发展以网络为依托以数字视频压缩、传输、存储和播放为核心的第三代视频监控系统，该技术的出现适应了信息技术的发展，受到了学术界、产业界和使用部门的高度重视。
二、系统概述
    重要设施数字视频监控系统是基于Intennet，Intranet体系结构，以现代网络通信技术、数字监控技术、多画面智能处理和多传感器技术以及防入侵报警技术为内核的综合性、数字化、网络化监控报警管理系统。它以重要设施为防卫对象，既是一种先进的安全防范系统，又是一种智能化、现代化的管理系统。系统分为前端系统和中心控制系统两个部分。在任何一台经过授权的计算机上(包括控制中心和分管领导)，可对辖区内任一重要部位进行实时、不间断的监控。同时，系统采用先进的报警探测技术，对监控区域内可能发生的任何入侵行为及时捕获报警并进行实时录像，将动态捕获的视频图像记录在计算机硬盘及其他存储介质内，存档备查并可以按照时间、地点、触发时间等关键词进行检索回放，可以有效预防各类意外情况发生。采用数字监控报警系统可以加强监控手段和提高管理水平，甚至可实现无人值守，从而有效缓解这一矛盾。与传统的模拟监控相比，数字监控报警系统具有许多优点：
    ①便于计算机处理；
    ②适合远距离传输：
    ③便于查找：
    ④提高了图像的质量和监控效率；
    ⑤系统易于管理和维护。
三、系统的技术分析
    数字视频监控系统所包含的核心技术可以归纳为以下3个方面：数字视频编码压缩技术、高效大容量存储技术和网络技术。
    (1)数字视频编码压缩技术
    目前的数字视频编码压缩技术主要有：MPEG－1，MPEG－2，H263，MPEG－4，Wavelet，JPEG等，本系统采用MPEG－4视频编码标准。MPEG－4视频编码标准支持MPEG－1，MPEC－2中的大多数功能，可以提供不同的视频标准源格式、码率、帧频下矩形图像，重要的是它支持较低的空间分辨率(低于352×288像素)和较低的帧频(低于15Hz)。MPEG－4标准的编码是基于对象的，便于操作和控制对象。由于传输带宽限制，必须对压缩比特率进行控制,MPEG－4对比特率控制可以基于对象，即使在低带宽时，也可以利用码率分配方法，对用户感兴趣的对象可以多分配一些比特率，而对用户不感兴趣的对象可以少分一些比特率，主观图像质量可以得到保证。
    (2)存储技术
    存储技术是数字视频监控系统非常重要的指标。目前主流的windows采用FAT32或NTFS文件系统,Windows文件系统对管理的文件具有较高的效率。本系统改进和优化了原有的文件系统，使之适应视频文件的存储，提高存储的速度和多路并发的能力。
    (3)网络传输技术
    本系统根据网络传输的实际需求和网络视频实时传输的特点，在实时传输协议的基础上，实现视音频数据的网络传输，保证数字视频网络传输的服务质量，为整个系统的广泛应用奠定基础。
四、系统设计
    在充分调研计算机系统和视频处理技术的国内外发展现状的基础上，硬件平台选择工控机和PC机作为系统的硬件平台；软件开发平台选择面向对象的语言C++为系统开发语言，确保系统在硬软件选型上具有先进性，符合计算机技术和软件工程的发展方向。系统对外部接口完全按照网络连接规范开发，既可以在Internet上运行，也可以在Int ranet上运行，具有网络功能的可扩展性，适应未来发展趋势。
4.1 网络传输的功能设计
    网络传输技术需要解决在局域网和广域网环境下的视频编码数据包的可靠性传输、数据包定序、低延迟传输、音视频同步、低码率传输、实时解码软件技术等问题，同时，在多用户的网络环境里，还需要考虑应用组播协议，保证网络传输的高效率。系统原理框图如图1所示，由9个模块组成，视频采集和压缩处理由视频采集卡硬件完成，采集卡通过附带的SDK函数接口与网络传输模块通信，当视频采集卡完成视频捕捉和压缩处理后，RTP协议封装模块对数据块进行封装和排序，然后交给UDP网络传输模块在IP网络上