時間：2022-06-08 17:55:58
序論：速發表網結合其深厚的文秘經驗，特別為您篩選了11篇視頻監控論文范文。如果您需要更多原創資料，歡迎隨時與我們的客服老師聯系，希望您能從中汲取靈感和知識！
視頻監控系統是依據軌道交通工程管控技術標準和安全風險管理體系而研制的專業信息化管理平臺，綜合了軌道交通工程參建各方所提供的數據和資料，利用物聯網和云計算等現代高新技術，對工程進度、安全風險進行綜合監控，向建設工程的決策層、管理層和實施層提供實時的安全信息，便于各方第一時間了解工程建設的各方面情況，及時而準確地應對安全隱患和突發事件。
2視頻監控系統的各子系統功能運用分析
2.1地質地理信息監控
子系統地理信息管理系統是實現地理、地質和施工情況的收集、傳送、分配、分析、決策和發放的集成化平臺。如下所示:(1)空間數據管理功能。采用人工采集、設計文件格式轉換和掃描矢量化等多種輸入方式將工程范圍內的地形圖、設計圖、影像圖和施工工況等圖形數據輸進數據庫內，其對數據的增加、刪除、修改和查詢等基本功能，亦可對數據進行準確合理的篩選檢查。(2)綜合查詢功能?；诓煌枨?，使用地理圖顯去觀看和查詢資料兩個子模塊的功能，根據建筑面積，測量的點編號、項目編號、查詢等各種組合條件查詢，根據用戶的查詢結果顯示出各種圖表和文件輸出的地質和地理信息系統。(3)統計分析功能。其主要功能是對施工現場的監測和檢查數據，地質和水文數據的統計分析。(4)專題圖制作功能。主要包括地質圖、工程進度橫道圖、監測測點布置圖、某時刻監測數據統計圖等制作。(5)圖形輸出功能。可以提供專門地圖、圖表、數據報告在繪圖儀文件、打印機輸出硬拷貝，同時該系統還可以提供圖形輸出功能，例如:豐富的等值線圖、配置文件、平面圖形、圖形、三維圖。
2.2基礎數據處理
子系統基礎數據處理子系統的主要功能是提供增加、刪除、修改和查詢線路和參照過往的案例，點和點的風險事件、風險度量、風險段、支配風險和測量點相關的行徑，包括項目管理運作、風險管理、項目風險事件的管理、單元測試管理、參考案例的支配和點的管理選項，屬于后臺操作模塊，此模塊中的管理設有權限。
2.3安全風險源視頻監控
子系統實時監測的順軌道項目而異，每個站點周邊環境周圍現場的照片，來源的風險分類、監測、檢驗對周圍的環境，監測系統的實時監控和動態管理的項目，對周圍環境的環境風險源的有效地避免或減少工程施工安全風險。
3視頻監控系統運營和監視設備功能
3.1視頻監控系統運營
進一步執行網絡監測、結合一起處理、有權限者可使用任何一臺電腦通過登陸互聯網來遠程監控、管理、視頻播放搜索等手段對施工現場進行監測。還可用于介質管理服務、應用程序服務或使用者、授權管理、網絡監控服務、數據的基本服務，前端設備控制服務;應該控制轉錄的功能而因此數字視頻頻率存儲視頻設備、攝相機每25幀/s，實時視頻距離未間斷塊的24小時訪問權力，攝像機基本記錄的數據范圍內這樣繼續存儲為45天周期，一段短的相機監控系統監督記錄繼續存儲15天后再循環，其記錄圖像達到D1格式以使循環功能視頻分辨率較高值。
3.2視頻監控設備功
能繼續收集的實時視頻圖像監控點，視頻監控系統是通過高速數據網絡傳輸送，以方便用戶實時查詢。設置集成球類型電視錄象上站基式對面角度監測建筑，針對每一個建設工地的施工區統一安放外球類型攝像裝置，對該地區進行的實時的圖像監控，這個工地地區圖形和這地方倉庫物料上進行繼續記錄7天，視頻存儲使用MPEG4或H．264形式進行存檔(效果不是低于D1形式的)。每個電視錄象控制由警衛室監控處理設備正常進行實時的操制，但接收的網絡傳輸的各種導頻信號來控制云臺和電視錄象的畫面大小?？刂婆_部署在一個平臺液晶顯示器采用為19英寸的。
3.3視頻監控系統的設計
視頻監控系統=現場監控設備+網絡傳輸設備+指揮部監控中心設備+客戶端+后臺運營平臺(攝像機、監視器、編碼存儲設備、網絡傳輸設備、視頻監控后臺管理平臺設備、電視墻等)如:寧波市軌道交通建設視頻監控系統整體例如形成一張信息網。
中圖分類號：U491 文獻標識碼：A
一、 數字非壓縮傳輸方式 圖像質量清晰，在傳輸過程中沒有失真，多路圖像可以復用一芯光纖傳輸，一定程度上節約了光纖資源，提高資源利用率，節約建設費用，在一定程度上可以滿足了高速公路監控系統的需求。但是本質上還是要用到矩陣等設備，圖像容量有限，單點同時多路上傳方面技術還不完善，各廠家沒有統一的通信標準，設備不能很好兼容互通，造成使用的局限性，不利于系統擴容升級和資源共享。
二、網絡數字化編碼視頻傳輸技術
網絡數字化編碼視頻傳輸技術是高速公路圖像視頻傳輸系統的新階段，是目前比較先進的圖像傳輸方式。高速公路管理體制對圖像傳輸的要求是現場圖像傳到收費站，再到路段分中心，到省級監控管理中心。
目前高速公路運營管理需要滿足以下條件：（1）及時快速的處理突發事件。通過對現場圖像的分析提出解決方案和行動部署。（2）為公眾提供圖像信息，出行交通道路狀況參考，使人們在出行時能及時了解交通情況，避免通過交通擁堵路段，方便實施出行計劃，使出行變得順利通暢。因此，要求高速公路通信網絡和視頻圖像傳輸網絡能夠很好地結合，使圖像傳輸實現網路一體化，在全網內都可以調閱查看視頻圖像，而網絡數字化編碼視頻傳輸技術正好能夠使該需求得以實現。 網絡數字化編碼視頻傳輸技術優點：（1）簡化了系統結構，并且兼有視頻矩陣、圖像分割器、錄像機等設備的多項功能，可通過管理軟件對視頻進行網絡化操作，在媒體服務器實現視頻圖像面向公眾服務，通過網管協議實現對全網及設備的管理，大大提高了網管功能和效率。（2）由于采用計算機網絡技術，數字多媒體遠程網絡監控可實現遠距離控制。（3） H.264編碼壓縮技術具有高標準、高質量特點，其能夠以更低的數字碼流實現更高質量的視頻圖像，支持高分辨率格式，可在普通電腦上或是監視器中進行觀看，效果不亞于DVD的畫面效果，也可以同時為交通事件檢測設備提供視頻圖像進行事件的檢測，CIF格式可用于視頻存儲，還采用了大容量的磁盤存盤器和光盤存儲器，使得存儲空間得以節約，節省了很多磁帶介質，對實現系統的信息查詢非常有利，帶寬適應性較強，能有效減少通信系統帶寬的占用，更好的適用網絡傳輸。
雖然數字網絡編碼圖像傳輸方式有著以上的特性，但在實際應用中，也暴露一些問題，需要下一步繼續解決，如：（1）系統進行24小時連續工作，其性能不穩定，硬盤上同時存儲著系統文件、應用軟件和圖像文件，在視頻處理時需要輸入大量高密度數據，硬盤同時要進行多項工作，因此普通的硬盤已經不能適應高強度工作，致使系統很容易出現不穩定，進而發生死機問題，容易造成通信系統癱瘓。（2）各廠家視頻圖像編碼方式和算法有所不同，編碼后圖像不能實現共享或互編互解，需要統一。
當采用理化檢驗技術對食品質量進行檢測時，要遵循隨機原則對需要檢測的食品進行抽樣，最好是從具有代表性的各個食品中進行取樣。在取樣過程中，要確保取樣工具的清潔，避免引入有害物質[2]。在抽樣過程中，要確保樣品保持原有的微生物狀態和及其理化指標，同時要使抽樣的數量滿足檢驗需求。在樣品備制過程中，需要保證樣品均勻。對于液體樣品，在檢測之前，需要充分搖晃，例如醬油、醋等食品，使液體達到均勻狀態。而檢測可溶性無鹽固形物體時，應該震搖，便于接下來的過濾工作。在備制固體樣品時，例如掛面、大米等，則需要粉碎和混勻后取樣。
1.2控制實驗試劑
化學試劑的質量直接影響食品安全檢測實驗中的化學結果，因此需要對試劑的存放與保存有足夠重視。在食品理化檢驗實驗室中，有些化學試劑溶液有“保質期”要求，例如，金屬元素的標準溶液的存放時間是一年；標準的滴定溶液需要兩個月進行一次標定；而對于淀粉和碘化鉀等溶液則需要在使用時當場調配。還有些溶液有特殊的儲存要求，比如在測定食品中亞硝酸鹽時使用的萘胺鹽酸鹽溶液，就需要在低溫環境下存放，而且當這種顯色劑的顏色變深時則不能繼續使用，需要重新進行配制[3]。另外，對于那些容易發生氧化反應的溶液，則需要定期對其進行檢查，并要根據實際需要合理配制。例如，在測定純凈水中高錳酸鉀耗氧量時，需用到草酸鈉標準溶液和高錳酸鉀標準溶液，但這兩種溶液存放時間過長，就會發生氧化反應，其濃度也會發生改變，當樣品中加入是適量的草酸鈉標準溶液之后，不會出現正常的化學現象，從而影響了檢測實驗的順利進行。再如，對當檢測食品中的SO2進行檢測時，則應該盡量避免碘標準滴定溶液接觸到空氣，否則試驗的差異就會超出標準規定的限制要求。
1.3控制分析方法
在食品理化檢驗實驗中，要根據實驗的目的與要求科學選擇分析方法。無論使用何種方法，都必須使用國家統一規定的方法。在常規的食品質量控制檢驗時，對樣品實驗結果進行分析時，需要采用空白試驗、平行樣品測定以及加標回收率的測定方法來對檢測質量來進行控制[4]。
1.3.1空白試驗測定
空白試驗的主要目的是分析出食品樣品中被測物質外的各種因素的影響，并將這種影響進行排除，從而保證檢驗結果的準確與可靠性。通?？瞻自囼灴梢杂盟畞硖娲粶y溶液進行測定。
1.3.2平行樣品測定
在食品測定過程中，為了防止隨機誤差性過大，需要增加對同一個樣品進行測定的次數，從而使平行樣品的測定結果，出現的偏差應能夠保持在最大允許值范圍之內。2.3.3加標回收率測定這種方法是需要向樣品中放入一定數量的標準物質，這樣可以與樣品測定形成對照，進而可以觀察到新加入的需要檢測物品的回收率。通常情況下，加標回收率應控制在95%～105%。
1.4實驗環境控制
在進行理化實驗時，需要對實驗室進行合理布局，要最大程度的避免不一樣的食品測試項目出現交叉污染、進而相互干擾。不同類型的檢驗設備應該按照檢驗分析的要求，放置在不同的檢驗場所或者合適的環境中，同時食品檢測實驗室內及其周圍環境要時刻保持整潔，而且實驗室內的空氣潔凈度、溫度、濕度等相關要素都應該符合相應檢驗與分析的要求，從而為食品理化檢測實驗的順利進行創造出安全的環境。
1.5檢驗分析后的控制
當食品樣品檢測完成之后，需要對檢查分析數據進行檢查，判斷其記錄是否準確，查看計算結果是否保持在誤差允許范圍內，分析計算結果有效數據的處理程序是否符合相關規則，檢驗報告是否準確出具和簽名等，確保食品安全檢測的結果有效。
一、引言
隨著網絡通信技術的發展，自動化控制系統的要求也越來越高，從過去的集散式自動化控制發展到分布式自動化控制，再發展到目前流行的現場總線自動化控制，以及逐步成為趨勢的工業以太網自動化控制，目前基于網絡實現的遠程無人值守自動化控制逐步得到了廣泛的關注、研究和應用。由于網絡帶寬的擴充，使得基于網絡的遠程無人值守成為了可能，但是這也對監控平臺提出了更高的要求，除了傳統的依靠傳感器監測機電設備的生產狀態、工作狀態之外，還必須要對整個環境實施全方位的監控，因而視頻監控也要實現基于網絡化的遠程控制。
過去傳統的視頻監控都是就近接線實現就近監控，隨著數字化管控、一體化管控概念的提出，遠程視頻監控也逐漸成為了當前安全監控、自動化監控的必然需求，因此，如何基于以太網構建遠程視頻監控系統，是當前遠程監控系統必須要解決的技術問題之一。本論文主要結合工業以太網的實際功能，對基于網絡的視頻監控平臺展開系統的分析設計與研究，以期能夠從中找到面向網絡的遠程視頻監控系統的設計應用方法，并以此和廣大同行分享。
二、基于網絡的視頻監控平臺的總體分析
2.1設計原則
基于網絡實現的遠程視頻監控平臺，在設計時除了要滿足其基本的視頻監控功能外，還必須結合實際的應用需求進行設計，確保功能滿足的同時實現最佳的經濟效益，為此，需要確立以下幾個設計原則：（1）先進性?；诰W絡的視頻監控系統必須要足夠先進，要能夠滿足當前網絡系統、視頻監控設備的接口類型，整體采用性能優良的監控裝備，確保整個系統在相當一段時間內能夠保持領先的水平。（2）可靠性。從系統設計、部件選型、系統裝配、軟硬件配置等各個角度入手，都要確保系統的高可靠性，在任何惡劣環境以及網絡資源有限的情況下，監控系統都能夠穩定可靠工作。（3）方便性。整個監控管理界面應當具有良好的人機交互性，即使不具備計算機操作知識的人員依然能夠方便的實現遠程視頻監控和相關數據記錄的查閱、調取和管理，同時從系統的后期維護保養的角度來說，也要方便整個系統的維護和維修。（4）擴展性。系統除了要滿足當前的監控功能外，還必須設計一定的功能冗余，一方面要能夠實現將來新監控設備的補充，以實現新的監控功能；另一方面還要設計適當的擴容接口，以滿足系統日后的升級，包括更換更新的設備、網絡擴容以及增加其他必要的控制模塊等。
2.2功能需求分析
（1）圖像視頻監控功能。基于網絡的遠程視頻監控平臺，首要功能自然是圖像視頻監控功能，該平臺系統應當能夠提供24小時不間斷的視頻監控功能，同時自動存儲圖像視頻資料，以供后期查閱和調用管理。（2）數據管理功能。對于存儲的圖像視頻數據，應當按照時間節點自動存儲管理，通過所設計的數據庫管理軟件能夠對龐大的視頻圖像數據方便的進行直接管理，按照用戶的管理需求進行數據管理。（3）用戶安全管理功能。由于視頻監控系統實現了網絡化和遠程化，因此系統的網絡安全性必須要著重設計，確保整個網絡系統的安全，對于用戶登錄的權限，也必須加強管理，確保實現不同權限等級的用戶擁有不同的數據管理功能。
三、基于網絡的視頻監控平臺的實現
3.1系統網絡結構設計
（1）網絡介質的選擇。現在網絡鋪設的介質主要有雙絞線、同軸電纜和光纖。目前雙絞線應用的已經比較少了，同軸電纜在遠距離傳輸方面并沒有突出的優勢，而光纖目前是主流的網絡傳輸介質，一方面因為光纖傳輸速率快，失真少，更重要的是光纖傳輸尤其適合應用于遠程監控，況且視頻圖像監控所形成的視頻數據都是大流量數據，極易造成網絡的擁塞，而采用光纖作為傳輸介質，極大的避免了網絡擁塞的發生。（2）網絡拓撲結構的選擇。網絡拓撲結構一般有星型結構、樹型結構、網狀結構、環型結構以及總線型結構等。各種類型的網絡物理拓撲結構的性能對比見下表1。從表1可見，環型網絡拓撲結構適宜應用于遠程視頻監控系統，而且環形網絡由于具有鏈路冗余功能，因此能夠確保遠程視頻監控系統的穩定可靠運行。
3.2系統層次分析
基于網絡的遠程視頻監控平臺系統，從前端攝像頭到后臺控制中心，其網絡架構層次設計如下：（1）網絡攝像頭層。作為遠程視頻監控平臺的最前端，采用網絡攝像頭的最大好處是避免了因接口轉換而帶來的成本上升的問題，直接采用RJ45接口將攝像頭拍攝到的視頻圖像畫面以通用的TCP/IP網絡傳輸協議進行傳輸，簡化了網絡層次和結構。（2）網絡傳輸層。采用光纖構建的千兆工業以太網是整個遠程視頻監控平臺系統的關鍵部分，承擔著視頻圖像數據的網絡傳輸。在網絡傳輸層，網絡傳輸平臺通過環形拓撲實現控制網絡冗余連接，即控制網上任何一點的單一鏈路連接意外斷開，系統都能通過環網的反方向提供后備鏈路，保證系統可用性的同時兼顧經濟性，環網主干鏈路全部采用單模光纖，保證故障切換時間均
3.3系統軟件配置
（1）終端顯示層程序。作為遠程視頻監控平臺系統的終端，其顯示程序采用了人機交互性友好的組態軟件進行開發，能夠借助于三維圖形逼真的還原監控現場的場景；另一方面，該顯示程序除了要能夠實現不同視頻攝像頭監測畫面之間的切換，還必須要能夠對畫面進行存儲管理。下面重點分析視頻采集程序的實現。（2）視頻采集軟件子程序。視頻采集模塊主要是通過相關函數接收來自攝像頭傳輸過來的視頻信息。在程序設計中調用ReadStreamData（HANDLE hChannelHandle，void* DataBuf， DWORD*Length，int* FrameType）函數來讀取參數hChannelHandle對應的視頻通道的音視頻數據流，并按照參數Length指定的緩沖區大小，將數據流讀取到數組DataBuf中，同時返回當前讀取的數據流的幀長度。這樣系統就可以對數組中的數據流信息進行后續的處理，如本地音視頻的預覽等。
四、結語
由于圖形視頻監控具有直觀、醒目的特點，因此在現代化的自動化控制系統中逐漸凸顯出特殊的監控作用，對于確保整個生產環境的安全具有至關重要的作用?；诠I以太網實現的遠程視頻監控平臺，是將遠程測控技術和計算機網絡通信結合的又一個典型應用，本論文重點針對遠程視頻監控平臺的結構與實現，給出系統的設計和實現方案，對于其他技術領域內應用遠程視頻監控技術提供了很好的范本，是值得推廣應用的。
參考文獻
[1]王海洋.高速公路無線視頻監控淺析.中國交通信息產業，2009，（11）：88
[2]吳寧，羅安，雷震.基于流媒體技術的智能視頻監視系統.自動化儀表，2007，28（7）：35-38
[3]張宗念.圖像、視頻壓縮編碼方法以及網絡實時視頻監控的研究.廣州：華南理工大學博士學位論文，2000
1. 引言
城市交通視頻監控模型是行車組織和客運組織重要的輔助設備，是保證運輸安全、應對緊急事態的重要解決手段。目前主要采用兩種組網監控系統，即模擬視頻監控和數字視頻監控。前者技術發展已經非常成熟，并且在工程中也得到了廣泛的應用，但由于該視頻監控系統中信息流是模擬的視頻信號，系統的網絡結構采用單功能、單向、集總方式的信息采集網絡，介質專用，具有一定的局限性，要滿足更高的要求，須采用數字視頻監控系統。
與模擬視頻監控相比，數字視頻監控更加便于計算機進行視頻信息的壓縮、儲存、分析和顯示。通過各種視頻和圖像的算法分析，實現自動接警處理，達到無人值守；同時，借助網絡平臺實現遠距離監控，即使是數千公里外也能達到親臨現場的效果，并且能夠更加快速的了解現場情況。論文參考。
利用先進的軟件系統在幾分鐘內便可完成傳統視頻監控中大量的數據分析，獲得更為逼真、清晰的數字化圖像，提高監控效率。達到非常實用的監控管理和遠程維護。
2. 系統構成及功能
城市交通視頻監控模型采用純IP部署，配合網絡攝像機、編碼器及存儲設備，實現了網絡攝像機與編碼器直接寫存儲功能，且網絡攝像機與編碼器對中心存儲具備冗余備份功能，在實現網絡視頻接入、瀏覽、錄像、回放、管理和轉發等功能的同時，還能對系統進行二次應用開發，與其它圖像信息系統整合，提供頗具特色的增值業務，如車牌識別、人臉識別和人數統計等。
系統應用級采用基于GIS（Gographic Information Systems）可視化展現，并且利用空間分析與空間定位，借助高清卡口的監控信息，進行車輛路線分析，實現各種肇事車輛行駛路線的自動繪制。
在部署、應用、管理及安全等各方面都提供了全新的、創新的解決方案，擁有前所未有的網絡化優勢。其中，主干網設計采用FDDI，保障了網絡傳輸的可靠性和傳輸效率。論文參考。
整個交通行業視頻監控模型主要包括四部分：視頻存儲管理、監控中心、傳輸網絡以及前端系統。系統部署視圖如圖1所示：
圖1 交通行業視頻監控模型系統部署視圖
系統總體架構如下圖2所示：
圖2 交通行業視頻監控模型總體架構
視頻存儲管理平臺主要實現平臺管理、智能存儲管理和客戶端管理等。監控中心主要完成用戶管理、設備管理、系統管理、安全管理、增值業務管理和認證管理，從而實現對監控平臺中的各個站點和用戶的管理及用戶權限的分配。
監控中心通過接入認證請求，實現對前端視頻圖像的實時監控，對前端云臺的實時控制，以便快速響應異常情況。同時，支持對存儲的歷史圖像調用和查看等功能。由大屏幕顯示系統、軟/硬件解碼器、主控臺及監控管理軟件組成，供專業用戶使用。用戶在得到授權的情況下，可以通過前端系統完成各種系統功能的訪問。
傳輸網絡提供了可以通過任意支持TCP/IP的承載網絡（城域網、局域網以及各類接入網絡）進行視頻業務的傳輸。在行業市場，用戶更關注的是以太網、PON網絡、無線網絡以及ATM網絡。
前端系統主要包括視頻編碼器、攝像機及報警探頭等設備。其中，編碼器用于實現音視頻信號編碼、傳輸以及輔助設備的控制。目前交通行業視頻監控系統能兼容國內主流廠商的DVR、DVS和網絡攝像機產品，同時可以提供SDK支持二次開發，接入更多的前端廠家的設備。
3. 模型領域分析
自2000年的中國第一臺DVR（Digital Video Recorder）數字硬盤錄像機設備問世并進入安防領域以來，截至2009年已經占據了視頻監控領域接近65％的市場份額，其實現的主要功能是視頻和音頻信號采集以及本地數字化存儲，但由于其自身架構設計的原因，始終無法解決網絡遠程監控的長延時、無法多路同時監控、無法實現前端存儲、集中監控和建設維護成本高等問題。
隨著網絡化、數字化的發展，NVR（Network Video Recorder）技術頻繁被國內外廠商提及，在國外已經將此技術應用到某些高端安防領域了。交通行業視頻監控解決方案中的智能存儲管理設計基于NVR技術，提供視頻圖像存儲、回放、檢索和視頻圖像的轉發功能。前端編碼器或者網絡攝像機通過與智能存儲設備之間確定的協議，直接將前端的視頻圖像寫入智能存儲設備，而不需要再單獨提供存儲服務器。對于接收到的視頻圖像，可以回放給客戶端進行查看和調用。同時，與前端編碼器或網絡攝像機形成冗余備份保護方案，當編碼器與智能存儲設備間的網絡中斷后，編碼器或網絡攝像機啟動本地存儲；當網絡恢復通信后，智能存儲設備會自動將編碼器或網絡攝像機存儲在本地的錄像數據取到智能存儲設備上進行集中保存。通過智能存儲管理設備轉發時，訪問方只要訪問智能存儲管理單元并告知要訪問的前端設備，智能存儲管理設備可代為取到視頻流并轉發給該訪問方；通過智能存儲管理設備分發時，一路視頻通過存儲設備可以被復制成多路送達不同的訪問方。
4. 模型特點
交通行業視頻監控模型的特點如下：
Ø先進的網絡部署以及網絡的智能保護：采用前端系統直接將視頻信息寫入存儲單元，當網絡傳輸出現問題時，前端設備的本地存儲啟動；當網絡恢復后，系統會自動將前端設備存儲的錄像數據取到存儲設備上進行集中保存。同時主干網設計采用FDDI，提高主干網的可靠性和安全性；
Ø彈性組網更靈活：可實現分布式部署集中式管理，也可以通過系統設置實現分級部署和分級管理；
Ø開發兼容性更強：采用開放式的協議兼容國內主流廠商的前端設備；開放性結構設計，提供有豐富的API和SDK包，便于第三方程序的集成；
Ø高度智能效率更高：通過對存儲的視頻信息智能分析，提供多種檢索方式，快速準確進行圖像定位和調用；
Ø可視化監控標繪提供直觀分析：可以根據監控網絡在GIS上可視化的展現監控地點和監控圖像，并且對肇事車輛進行路線的自動繪制，便于更加直觀的分析其行駛路線；
Ø交通行業視頻監控系統為行業提供了一套標準的、開放的、智能的網絡視頻監控解決方案。
5. 結束語
隨著網絡通信和微電子技術的快速發展，視頻監控以其直觀、方便和內容豐富等特點，日益受到人們的青睞。論文參考?；诳臻g地理信息系統的可視化展現，在矢量地圖和影像地圖的雙重結合下可視化視頻節點展現使得該項應用逐漸成為城市交通視頻監控系統的發展趨勢，市場應用將會逐漸擴大，應用前景非常可觀。
參考文獻：
[1] 楊國鋒.城市軌道交通數字視頻監控系統的構成與發展 計算機應用
[2] 李英紅，吳建，陳帆.基于C/S結構的分布式數字視頻監控系統的設計和實現 科學技術與工程
[3] 吳元保,張江漢,謝勛碧.分布式數字視頻監控系統的設計與實現 計算機工程
[4] 石大立.分布式數字視頻監控系統的設計和實現 微電子學與計算機
[5] 王永慶,華竹軒.基于網絡的分布式數字視頻監控系統的設計與實現廣東自動化與信息工程
目前，國內外對基于嵌入式網絡視頻監控系統的研究，一般集中于嵌入式視頻監控系統的設計、嵌入式操作系統的研究、視頻圖像的網絡傳輸以及視頻圖像處理等幾個方面。
在嵌入式視頻監控系統設計方面一般是考慮系統的整體結構和功能，例如小型網絡攝像機，系統由圖像傳感器、嵌入式處理器、圖像處理器、網絡接口組成，通過壓縮優化算法和背景差分算法可以使攝像機實現實時的圖像壓縮、傳輸，并能跟蹤目標，該系統的主要特點是實時性的提高[1];在嵌入式操作系統方面，一般集中于嵌入式操作系統在視頻監控系統中的應用研究。隨著壓縮編碼技術、計算機網絡技術和嵌入式系統的發展，以嵌入式視頻服務器為核心的視頻監控系統開始在市場上嶄露頭角，該系統不需要處理模擬視頻信號的PC，而是把攝像機輸出的模擬視頻信號通過內置的嵌入式視頻編碼器直接轉換成數字信號，通過計算機網絡傳輸出去，嵌入式視頻服務器具備視頻編碼處理、網絡通信、自動控制等強大功能，直接支持網絡視頻傳輸和網絡管理，使得監控范圍達到前所未有的廣度[2]。
嵌入式系統設計
嵌入式視頻監控系統是一款前端采集并通過網絡傳輸至后臺從而實現視頻監控功能的嵌入式視頻系統，前端采集采用當前流行的嵌入式開發平臺實現，后臺宿主機為普通PC機，通過宿主機上客戶端軟件來瀏覽前端采集的圖像數據[3]。
本系統硬件系統設計方法是前端采用S3C2440，由CMoS和DSP集成一體的攝像頭通過USB控制器接入至S3C2440，S3C2440在外圍電路配合下共同完成前端采集工作，然后通過以太網與宿主機相連最終以實現視頻監控功能。攝像頭與PC機只要分別通過.USB線與以太網直接與開發平臺相應的接口連接即可。所以本系統硬件設計將主要圍繞嵌入式處理器與外圍電路而進行設計。
本系統對操作系統的要求是需要有網絡的支持，并且有良好的實時性，嵌入式Linux符合本系統的這些需求，并且嵌入式Linux是免費的，遍布全球的眾多Linux愛好者又能給予Linux開發者強大的技術支持，綜合考慮，本系統將采用嵌入式Linux操作系統來進行開發[4]。
經過對本系統的應用背景和具體要求，對硬件和軟件的選擇進行了周全的考慮，最終制定出一套前端嵌入式采集并基于TCP協議發送至后臺顯示的網絡應用監控系統[5]。
功能實現
本系統采用基于ARM920T的S3C2440。補可以使用常用的ARM交叉編譯器。要成功構建完整的交叉編譯環境，需要在宿主機上創建一系列的工具，包括C/C++編譯器，匯編器，鏈接器，嵌入式系統的標準C庫和GDB代碼級調試器。成功建立好開發環境后便可以運用這些工具進行嵌入式系統開發了[6]。
BootLoader采用由友善之臂提供的supervivi,ivi 的源代碼包vivi.tgz 位于光盤的/OpenSourceBootloader 目錄，把vivi.tgz 復制到某一個目錄，進入該目錄，運行以下命令：
#tar xvzf vivi.tgz –C /opt/FriendlyARM/mini2440
執行該命令將把vivi 源代碼解壓到/opt/FriendlyARM/mini2440 目錄，進入vivi 源代碼目錄，執行：
#cd /opt/FriendlyARM/mini2440/vivi
#make clean
#make menuconfig
采用的Linux內核版本為Linux-2.6.13進入內核源代碼目錄，然后執行“make menuconfig”輸入以下命令，開始編譯內核：
#make zImage
編譯結束后，會在 arch/arm/boot 目錄下生成linux 內核映象文件：zImage
制作 yaffs 文件系統映象需要使用mkyaffsimage 工具程序統映象的制作。
(1)把mkyaffsimage.tgz 文件拷貝到某一個目錄，進入該目錄，然后執行以下命令：
#tar xvzf mkyaffsimage.tgz -C /usr/sbin
這將把制作工具 mkyaffsimage 安裝到系統的可執行路徑/usr/sbin
(2) 拷貝光盤中的root_default.tgz 到某一個目錄，進入該目錄，然后執行以下解壓命令：
#tar xvzf root_default.tgz -C /opt/FriendlyARM/mini2440該命令將把root_default 文件系統目錄解壓到/opt/FriendlyARM/mini2440 目錄[7]。
USB攝像頭的驅動應當與內核提供的視頻驅動掛鉤。即首先在驅動中聲明一個vidco_device結構，并為其指定文件操作函數指針數組FOPS，向系統注冊。在應用程序發出文件操作的相關命令時，核心根據這些指針調用相應函數，并將該結構作為參數傳遞給它們。這樣，就完成了驅動和核心之間的通信[8]。
將配制完成的系統移植入硬件平臺中，測試的結果如下圖所示：
結語
基于嵌入式技術的網絡視頻監控是當前一門十分活躍的技術，它包括了嵌入式技術、網絡技術、信息技術等多種前沿學科。目前有多種的應用方案，沒有形成統一的技術標準，因此對于其中關鍵技術，如網絡視頻監控系統的設計、嵌入式操作系統在系統中的應用、視頻圖像的壓縮傳輸等都是當前迫切需要研究的。
參考文獻：
[1] 郝榮霞 ，徐旭東，陳文博.基于網絡攝像機的第三代視頻監控系統的研究信息技術 [J].2005年總第9期.
[2] 江潮，蘇祥芳，劉立海，牟旭東等.基于網絡的數字視頻監控系統[N].武漢大學學報(自然科學版).46卷第5期.
[3] 梁春雁，謝劍英.智能大廈的視頻監控系統設計[J].測控技術.1999年18卷第10期.
[4] 陳莉君著.Linux操作系統內核分析[M].北京:人民郵電出版社.2000.
[5] 馬聽.視頻監控系統的現狀和今后發展趨勢[J].金卡工程.2005年總第3期.
[6] 季兵，季曉勇，馬江波.基于PC的數字視頻通信系統的實現[J].計算機應用研究.2001年第4期.
中圖分類號：TU855
智能家居的定義為家庭住宅作為一個單獨的平臺，依托網絡通信技術、綜合布線技術、自動控制技術等一系列現代化技術，建設完成一種能夠遠程管理家庭事務的一種管理系統。該系統提高了家居的安全性、舒適性以及藝術性等特征。為人民提供了更加環保舒適的家居環境。通俗的說也可以稱之為智能住宅，它的產生主要原因在于人們對居住環境有了更高的要求，同時也是當前信息化時代的必然趨勢。本系統設計中的控制主要采用嵌入式進行完成，所謂的嵌入式系統主要是指把相關應用軟件以及操作系統同計算機硬件設備聯系起來的系統。近年來嵌入式系統不斷發展，再不久的將來必會成為計算機和互聯網之后另外一個十分偉大的發明。根據當前情況下的我國具體國情，本論文提出了一種新型的基于嵌入式Internet/Intranet的智能家居系統，并詳細的介紹了其總體結構框架、設計思想和實現步驟，并分析了該系統的具體特點。
1 功能需求
根據當前我國的國情，在進行該系統的設計過程中應當遵守以下原則設計：使系統具有較高可靠性和穩定性，同時要是系統中的各項功能具有高效率的特點、使系統的低成本更低，操作更加方便簡單。更加以上設計原則，進行設計的智能家居系統的業務功能一般包含有：第一，住宅內部的視頻監控，用戶能夠自己定義住宅內部的監控設備，并對相關參數進行設置，遠程打開監控設備，關閉監控設備，選擇查看某個監控設備監控信息等；第二，社區管理，實現對社區的管理，包含有社區內部居民管理、居民住宅管理、水電費以及物業費的收費管理以及安全防護管理等；第三，社區信息，實現向社區信息的功能，例如社區新聞、公告或者通知等；第四，社區服務，主要實現在網上向社區提供服務的申請的功能，比如說家政服務、住宅托管服務等。
2 系統實現
2.1 系統整體框架
智能家居系統中一個主要的組成部分就是智能家居系統的安全防護功能，而利用視頻監控的來進行安全防護是一個較為有效的方法。該系統的視頻監控利用先進的計算機網絡技術、網絡通信和其他智能家居相關的子系統相互聯系進行管理，來提高智能家居中的安全系數。從智能家居系統的主要業務方面來講，該部分設計應當包括視頻監控服務、客戶端和服務器端等部分，首先客戶端向服務器發出服務請求，服務器接收到指令以后進行接受請求，隨后實現視頻監控的作用。
2.2 系統設計
本部分主要利用嵌入式系統實現智能家居的視頻監控功能，在本論文所講的系統中，所使用的主要硬件系統包含有嵌入式系統GX-ARM9-2410EP以及監控設備驅動；使用的軟件系統操作包含了對Linux操作系統進行的整合與移動。如果要最終完成視頻監控的設計，同時還要把ARM核處理器嵌入到Linux的內核中以及該系統的用戶中，用戶可以通過瀏覽器獲取相關服務的信息和監控，主要的系統結構框架如下圖所示：
圖1 系統結構圖
（1）硬件設計。在硬件設計部分主要需要用到的硬件包含有存儲器與傳感器等部分，本系統的設計中采用的處理器為S3C241是由三星公司生產的處理器。該硬件的選擇是根據系統的需求，能夠保證系統的穩定可靠地工作，同時其可以外接ROM，SRAM存儲器。該系統設計中利用連接DM9000芯片可以轉成一個以太網接口，而且這一芯片就有功耗低、成本低的特點。視頻監控采用的攝像頭是采用的V2000攝像頭，利用USB與處理器相連接，具有安裝簡單、使用方便、清晰度高的特點。
（2）軟件設計。在我們打開Linux的宿主機的應用程序時候，需要通過匯編或者鏈接等工具形成一種只可以在目標計算機上面使用的二進制代碼，同時對該二進制代碼下單，使它可以在目標計算機上正常使用，從而完成最初的目的。通過Windows系統實現虛擬機的完整安裝，并安裝完成后的虛擬機上接入RedHat 9.0最終完成環境的構建。
2.3 系統整體實現
該系統實際上是完成了嵌入式服務器的設計基礎之上來實現的，客戶端能夠通過網絡設備以及手機等實現視頻監控的整個過程。而如果要實現利用網絡來進行監控，第一步要采用B/S開發模式的架構，即是該系統實現支持CGI功能的服務器，同時利用這該服務器還可以實現的動態畫面的采集與傳輸，所以要實現這一過程，要做的就是要在客戶端設置WEB瀏覽器，便能夠完成對嵌入式設備進行管理。
實際上，Web服務器設置在客戶端用于對服務器的內容進行讀取?？蛻舳伺c服務器端的關系實際上是一種信息的相互傳遞的關系本身是一種信息的傳遞的關系，兩者之間的請求或者應答方法都會在HTTP協議中有相對應的定義。所以，在瀏覽器和服務器正常連接，在請求傳輸信息之時，服務端能夠及時的將所請求相關信息發送到客戶端。其傳遞過程如下圖所示：
圖2 服務器工作原理
3 結束語
總的來說，以嵌入式技術為核心智能家居系統中的視頻監控系統包含了現代網絡技術、計算機信息等網絡化中的各項技術，同時把嵌入式為核心的智能家居安保系統的設計能夠為新時代的居民提供一種簡單方便的平臺，他們需要做的只是拿出手機或者其他網絡設備接入網絡，便能夠查看自己住宅內部的安全情況。
參考文獻：
[1]李懷亮，李美麗，張全禹.物聯網智能家居系統的設計與實現[J].綏化學院學報，2012（02）：190-192.
[2]嚴萍，張興敢，柏業超.基于物聯網技術的智能家居系統[J].南京大學學報：自然科學版，2012（01）：26-32.
[3]俞文俊，凌志浩.一種物聯網智能家居系統的研究[J].自動化儀表，2011（08）：56-59.
[4]張小梅，陸俊，彭冰沁.嵌入式智能家居監控系統的設計與實現[J].微計算機信息，2007（01）：54-57.
[5]向軍，謝贊福.基于嵌入式Internet/Intranet的智能家居系統模型及實現[J].計算機工程與設計，2005（09）：2425-2427.
1概述
為滿足長輸管線安全生產和 科學 系統化管理的需要，對意外情況能迅速做出準確判斷和處理，擬在管道沿線建設安全監控系統，及時地把生產設備運行狀況和險情圖像資料傳送到各站場控制室和管道調控中心，使險情或隱患被扼制在萌芽狀態，確保人員生命、財產安全。
2方案選擇
根據現場條件及工藝站場的實際需求，并充分考慮技術的實用性，管道安全監控系統主要采用視頻監近系統和周界報警系統來組網。
2．1視頻監控系統
視頻監控系統的應用目前主要有三種形式：模擬視頻監控、基于微機平臺／嵌入式系統的(半)數字視頻監控和基于網絡視頻服務器技術的數字化網絡視頻監控。
2．1．1模擬視頻監控系統(第1代監控技術)視頻信號采用同軸電纜進行傳輸，并由模擬矩陣主機進行信號處理。從攝像機到控制主機再到錄像機、監視器，全部以模擬視頻信號進行傳輸與圖像存儲。而控制信號以數字信號進行傳輸。
2．1．2半數字視頻監控系統(第2代監控技術)1)基于微機平臺的dvr(第2代監控技術)。dvr系統采用微機和windows平臺，在 計算 機中安裝視頻壓縮卡和相應的dvr軟件，支持實時視頻和音頻，是第一代模擬監控系統升級至數字化的可選方案。
視頻信號仍采用同軸電纜進行傳輸，控制信號以數字信號進行傳輸，由多媒體控制主機或硬盤錄像主機(dvr)進行數字處理與圖像存儲。從攝像機到控制主機和監視器以模擬視頻信號進行傳輸，而控制主機的處理、控制及存儲是以數字信號進行的，故準確的講應為"半數字監控"技術。
(2)嵌入式dvr(第2．5代監控技術)。嵌入式dvr指的是在傳統dvk的基礎上擴展了網絡功能的dvr產品，使得更多的用戶可以進行訪問。正是由于這種產品開發的理念，使得帶網絡功能的dvr產品還是傳統意義上的dvr，其主要功能仍然是dv存儲，這也決定了其市場定位是在小范圍的網絡環境中，監控點也有限。
2．1．3網絡視頻監控系統(第3代監控技術)網絡視頻監控系統是目前業內最先進的監控技術，視頻從前端圖像采集設備輸出時即為數字信號，并以網絡為傳輸媒介，基于tcp／ip協議，采用流媒體技術實現視頻在網上的多路復用傳輸，并通過網絡數字矩陣主機(ipm)來實現對整個監控系統的調度、存儲和控制等功能。此外，周界報警、門禁等設備輸出的數字信號也可采用多網合一的方式，通過網絡復用進行傳輸，并在同一平臺上進行管理與控制。
2．2監控方案比選
(1)第1代模擬監控技術，由于技術落后，正在逐漸退出 歷史 舞臺，因此不考慮用該技術組網。
(2)第2代dvr技術，由于前端還是模擬傳輸方式，而模擬視頻線和控制線的有效傳輸距離為300m以內，對于規模較大的工藝站場，有少量的監控點與控制室的距離較遠，必須再加線放才能滿足傳輸需求，增加了傳輸成本。
(3)第3代網絡監控技術，優勢就在于傳輸不受距離限制，組網方便靈活，更適宜于網絡傳輸和遠程控制。
根據監控系統的實時性、有效性和 經濟 性，并充分考慮到管道視頻圖像信號的遠傳需求，結合各站場的實際情況，推薦采用網絡視頻監控技術來實現管道工程監控圖像的采集、傳輸、實時監看、存儲和上傳。
2．3周界報警系統
周界防范報警系統作為視頻監控系統的一個有效補充，與監控系統共同構成統一的安防網絡。周界報警系統主要是在周界圍墻上安裝紅外探頭，類似于在圍墻上布設了一道看不見的 電子 墻，當有人非法穿越圍墻進入站場時，觸發報警并輸出信號進行報警聯動。
3方案設計
3．1監控系統
3．1．1圖像采集系統設計
前端攝像部分是整個監控系統的前沿部分，主要包括攝像機、鏡頭、云臺和防護罩等。前端的任務是對現場進行攝像，把攝得的光信號轉換成電信號，并進行數字壓縮處理。
在各工藝站場根據實際情況設計 網絡 攝像機若干臺。在站場的工藝裝置區安裝防爆型槍式攝像機和視頻服務器，在所有出入口、道路、圍墻和其他重點部位安裝網絡智能球型一體化攝像機(集成視頻服務器)，內置低照度彩轉黑多倍攝像機或寬動態低照度彩轉黑一體機，可根據需要遠程控制鏡頭拉伸，進行全方位多角度的監控。
3．1．2傳輸系統設計
傳輸部分就是系統圖像和控制信號的傳輸信道。把現場攝像機發出的電信號及報警信號(轉換后的數字信息)傳送到控制室，一般包括通訊線纜(雙絞線或光纖)和線路驅動設備(網絡交換機、光纖收發器)等。
為保證傳輸信號質量，前端網絡攝像機通過敷設光纜線路以及兩端配置光纖收發器將視頻、控制信號傳人站場控制室，再通過交換機連接主控 計算 機進行圖像監視和信號控制。
3．1．3控制系統設計
控制部分是實現整個系統功能的指揮中心?？刂撇糠种饕墓δ苡校孩僖曨l信號放大與分配；②圖像信號的校正與補償；③圖像信號的切換、分割、記錄和打印等；④對前端設備的攝像機、電動變焦鏡頭及全方位云臺等進行控制，以完成對現場全面詳細的監視。
擬在各站場監控室配置1～2臺監控計算機進行現場視頻的顯示和控制；并通過管道mstp光傳輸系統將圖像和報警信號傳給調控中心，在調控中心通過數字矩陣設備實現遠程控制。
管道傳輸網里的任何一臺計算機都可以經過授權進行現場圖象瀏覽，以及時準確地獲得現場信息。
3．1．4顯示及存儲系統設計
監控設備置于各站場及調控中心的控制室內，不需另建監控室。在監控室采用液晶顯示器和大屏幕液晶平板電視組合為電視墻，進行實時監視；錄像系統采用普通pc或數據服務器，設計整個錄像系統可以連續保存錄像資料半個月，并支持錄像與回放。
3．2周界報警系統
周界防范報警系統由前端的對射探頭(安裝于站場圍墻上)、報警主機(安裝于站場控制室)及一些輔助設備(電源、顯示地圖和警鈴等)構成。
0 引言
以數字視頻的采集、壓縮、處理為核心的現代視頻監控技術，采用先進圖像處理芯片對視頻進行壓縮處理，把智能圖像處理技術用于圖像顯示、監控成為嵌入式視頻監控系統的重點研究方向[1]。無論是MPEG1、MPEG2或者是MPEG4、H.263都已經無法滿足運動圖像壓縮的要求，這時新一代的H.264標準便被制定，H.264作為新一代的編碼方式，有效提升了視頻壓縮率，僅需原先的一半帶寬即可播放相同質量的視頻，而且視頻編碼的碼率更加靈活，架構主要包括，幀內預測、幀間預測、轉換、量化、去區塊濾波器、熵編碼等模塊，下面將研究H.264視頻編碼的關鍵技術及其應用前景。[2]
1 H.264壓縮標準
H.264是兩個組織專家ITU-T和ISO為多媒體傳輸設計的數字視頻編碼標準[3]，全稱是MPEG-4AVC，翻譯成中文意思是“活動圖像專家組-4的高等視頻編碼”，或稱為MPEG-4Part10。各種分辨率的視頻圖像格式都可以被H.264視頻編碼標準支持，包括sub-QCIF、QCIF、CIF、4CIF、16CIF等[4]。H.264是一種視頻壓縮標準，同時也是一種被廣泛使用的高精度視頻的錄制、壓縮和格式。H.264比其他編碼標準有著更高的視頻質量和更低的碼率，被廣泛用于網絡流媒體數據、各種高清晰度電視陸地廣播以及衛星電視廣播等領域。H.264的特點是能低碼率、高清晰持續提供較高的視頻質量，能大大加強圖像的編碼效率和改善圖像數據在網絡中的傳輸效率。[1]，使網絡更加靈活、適應性更強，最大的好處就是節約了成本，彌補了技術差距，讓存儲與視頻管理變得更高效。
2 H.264編碼器的結構和特點
H.264只是規定了輸入碼流的格式及編碼之后輸出比特流的句法結構，其標準的編碼思路是混合編碼模式，以幀間和幀內預測來清除空間和時間的冗余分量，用變換和量化編碼來清除頻域冗余分量。H.264視頻編碼在一定情況下提高了視頻壓縮編碼性，其視頻解碼與編碼實現的過程相反，依據幀內編碼進行逆量化，反變換，重構幀，最后經塊濾波器平滑濾波后得到重建圖像，[1]H.264編碼器的功能組成框圖如1。
3 H.264編碼器關鍵環節分析
3.1 幀內預測 比起H.263，H.264提供了更多不同的工具來降低碼率，以編碼單位來說，h.264中每個宏塊（macroblock/mb）大小都是固定的16×16像素，能夠實現高分辨率視頻的壓縮，對于幀間編碼來說，它允許變換塊的大小根據運動補償塊的大小進行自適應的調整；對于幀內編碼來說，它允許變換塊的大小根據幀內預測殘差的特性進行自適應的調整。
3.2 幀間預測 H.264標準與早期標準不同之處在于，它所使用的是塊結構運動補償，運算精度精確到1/4像素點上。[8]不僅如此，H.264標準還使用了多幀預測的方法，能夠明顯改善預測增益。[5]
3.3 整數變換與量化 H.264中整型變換與之前的MPEG系列標準所采用的DCT變換都有區別：
①它是整形變換（所有的操作都為整數運算，不存在解碼精度損失）。②用整數算術變換可以確保編解碼之間實現零失配。③變換的核心運算部分只用到加法和移位運算，不需要乘除運算。④到量化器的縮放乘積因子為整數，減少了乘積因子的數據位數。[4]量化的目的是減小信號的值域，以更少的比特來表示信號，從而達到減少數據量的目的。H.264中量化的步長總共有52種，其按照12.5%遞增，并且變換系數的讀取有雙掃描和之字形兩種方式。
3.4 熵編碼 熵編碼是對數據的冗余信息進行壓縮的方法，變長編碼和Huffman編碼相結合進行，以較短的字長表示出現概率較大的數據，較長的字長表示出現概率較小的數據來達到降低數據量的目的。
CAVLC是一種變長編碼。先對變換系數進行zig-zag掃描。用行程碼（L，V）表示掃描以后的數據，V代表數值，L代表該數出現的次數。因為視頻塊在整形變換和量化后，大部分變換系數成為0，只有很少的數據在低頻部分，用行程數L代表連續出現的0的個數，V代表0串后挨著的非零值，接著對L和V分別采用Huffman編碼進一步壓縮，有不同的碼表可以查詢亮度塊和色度塊。行程編碼大大降低了編碼的碼字字長。CABAC是一種二進制算術編碼，其通過構建模型來預測當前的視頻信號。相對于CAVLC編碼，CABAC的編碼效率更高，更節省碼率。[4]
3.5 碼率控制 H.264視頻編碼標準雖然對于編碼器的結構實現模式沒有具體的規定，但編碼器實現的核心問題要解決編碼器的結構、相應的視頻編碼如何控制。H.264編碼器采用基于拉各朗日Lagrangian優化算法的率失真優化模型實現視頻編碼的控制，其實現方法簡單而且效率高。[5]
H.264編碼標準由于以上關鍵技術的支持，獲得了較高性能編碼，但編碼器復雜度增加，約為MPEG2的4倍，MPEG4的2倍。其高復雜度原因有兩個方面，一是編碼選項復雜，二是計算量高。具體內容有宏塊的劃分及搜索模式的組合的選取、高精度亞像素運動補償和多參考頓預測，H.264更細化，更精確的數據壓縮導致了計算量高。[6]
4 應用前景
H.264作為一種具有高效壓縮性能的視頻壓縮編碼技術，其在制定的過程中就充分參考和吸收了H系列和MPEG系列的優秀研究成果，修改或重新制定了其中不合理的部分，使其有很好的壓縮性能。H.264能夠比H.263和MPEG-4大約省去50%的碼率。[7]H.264的高效的視頻壓縮能力和優異的網絡適應性，為視頻數據傳輸的可靠性提供了保障，其可廣泛應用于數字攝像、英特網、數字視頻錄像、DVD及電視廣播等領域的圖像壓縮。
5 結束語
網絡視頻監控系統要達到良好的監控效果，僅提高攝像頭的分辨率是不行的，只有通過改善數字視頻的壓縮技術，降低視頻傳輸的誤碼率，提高視頻的質量，才能推動網絡視頻走向智能化。[1]H.264標準的推出是視頻編碼標準的一次重要的進步，盡管其算法復雜，但是能夠大幅度提高編碼效率，使得應用范圍更加的廣泛。
參考文獻：
[1]李紅京.基于H.264視頻壓縮技術的網絡視頻傳輸系統設計[J].河北工業科技，2011，28（4）：236-239.
[2]齊淋淋，向健勇，唐巍.H.264視頻壓縮關鍵技術及其應用前景[J].電子科技，2005（10）13-16.
[3]黨曉軍，尹俊文.基于H264的嵌入式視頻監控系統研究[J].計算機技術與應用進展，2008：407-412.
[4]劉繼紅，孫海龍，屈鵬.TD-MBMS中H.264視頻壓縮的實現過程[J].信息通信，2008，4：14-16.
[5]牛建民.H.264視頻壓縮算法應用研究[M].同濟大學工程碩士學位論文，2007，5.
【關鍵詞】嵌入式Linux 視頻監控 ARM9 SOCKET
1 引言
隨著信息化技術的不斷發展，各行各業對視頻監控系統的需求越來越廣泛，如交通監控、家庭防盜、企業安防等各個領域。視頻監控不僅能夠起到事前防范的作用，而且還有事后取證的功效。
嵌入式的視頻采集以其獨特的優勢被廣泛采用。如具有較強的網絡支持功能、強大的移植性、完全開放的源代碼等特點。因此，本系統選擇嵌入式Linux的ubuntu操作系統為開發環境，以三星公司的ARM9處理器S3C2440為核心開發板，通過建立Client/Server工作模型來實現遠程視頻監控。
2 系統硬件組成
本系統具有以下功能：
（1）終端能夠進行視頻數據的采集并傳送回PC機；
（2）用戶可以通過客戶端軟件觀看監控終端采集到的視頻數據；
（3）存儲采集到的視頻數據以便播放歷史錄像。
基于此，本系統的硬件功能框圖如圖1所示。平臺以三星公司的S3C2440處理器為核心開發板。配置了64MB的NandFlash存儲器和64MB 32位的SDRAM。用戶將代碼存儲在NandFlash中，并從NandFlash啟動，之后自動將代碼加載到SDRAM中運行如圖1。
視頻數據的采集通過在USB接口上外接一個USB攝像頭，將視頻數據接收到核心板。開發板通過5線異步UART串口與目標系統通信，獲取開發板調試信息、下載鏡像文件等，波特率可達115200bps。引出JTAG接口，用來燒寫BootLoader，并通過JTAG接口調試程序。同時外接一個網絡芯片與主機相連，用于傳送采集到的視頻數據，終端接收到視頻流進行轉碼，最終顯示到客戶端上。
3 系統軟件實現
本系統采用模塊化設計，從功能上可以劃分為如圖2所示四個模塊：視頻采集模塊、編碼壓縮模塊、網絡傳輸模塊和視頻播放模塊。
視頻采集模塊完成視頻數據的采集，通過在ARM板上安裝USB攝像頭進行數據采集。編碼壓縮模塊對視頻數據進行編碼以減少數據量。網絡傳輸模塊將壓縮后的視頻數據傳送回客戶端。視頻播放模塊不僅要實現實時播放監控畫面，而且能夠回放歷史視頻。
3.1 視頻采集模塊
視頻采集模塊通過調用V4L和底層設備驅動程序實現。V4L為各種視頻設備提供了統一的接口，是Linux中的內核驅動程序。應用程序通過調用這些接口函數就可以對不同的設備進行控制。視頻采集步驟如下：
（1）打開視頻設備。使用open（）函數打開所需設備并獲取設備標識符。
（2）獲取圖像信息和設備參數信息。調用v4l_get_capability（）函數獲取設備參數，如是否具有捕獲圖像能力、每秒幀數等；通過v4l_get_picture（）函數獲取圖像格式，如：圖像大小等。
（3）內存映射。調用mmap（）函數實現將設備文件的內容映射到內存空間進行讀寫操作。
（4）采集視頻數據。調用ioctl（）函數采集一幀圖像并存儲到內存空間。
3.2 圖像壓縮模塊
通過攝像頭采集到的圖像是YUV格式的圖像，數據量大，但網絡帶寬有限，所以要經過視頻編碼壓縮處理后才能進行網絡傳輸。本系統采用目前比較流行的H264編碼壓縮算法實現，H264壓縮算法具有畫面質量高、網絡適應性強、壓縮比高等優點，壓縮率可以達到100：1，壓縮后的視頻數據能夠實現快速傳輸。
3.3 網絡傳輸模塊
系統中經過壓縮的視頻數據需要通過網絡傳送到PC機上。本系統選用可靠的TCP/IP編程模式，服務器端編程步驟如下：
（1）調用socket（）函數創建套接字；
（2）調用bind（）函數綁定套接字與地址信息；
（3）調用listen（）函數進行監聽；
（4）調用accept（）函數等待接收連接；
（5）接收視頻幀；
（6）關閉socket。
3.4 視頻播放模塊
視頻播放通過客戶端實現，客戶端將接收到的視頻流進行解碼，即將視頻流轉換到rgb空間顯示。本系統利用QT技術編寫界面，調用QImage將傳送回來的壓縮視頻流顯示到QLabel上實現實時播放；同時將視頻流轉碼存儲為avi格式，通過Opencv提供的接口去讀取視頻以便播放歷史畫面。
客戶端監控界面如圖3所示，點擊“連接”按鈕可觀看實時監控畫面，點擊“播放歷史”按鈕可選擇歷史記錄進行回放。
4 結論
本文實現了一個基于ARM9和嵌入式Linux的單畫面網絡視頻監控系統，經測試，該系統不僅可以實現實時監控，還可以對歷史畫面進行查看播放。具有成本低、易于安裝和維護、穩定性好等優點。對于各種監控需求場合具有很好的應用價值。
參考文獻
[1]王滔，于潔.Linux系統下USB攝像頭驅動開發[J].計算機應用，2004（11）：8-10.
[2]陳波.H.264編碼算法研究及嵌入式應用[D].南京：江蘇大學碩士論文，2008.
[3]王愛矛.基于ARM-Linux的嵌入式數據采集與遠傳系統[D].大連：大連理工大學，2008.
作者簡介
中圖分類號:TN915文獻標識碼:A
文章編號:1004-373X(2009)19-017-03
Video Supervision System of People′s Armed Police Based on WiMAX Technique
ZHOU Rongrong
(Fire Department of Shaanxi Province,Xi′an,710018,China)
Abstract:Broadband wireless access technology WiMAX has such features as high transmission rate,long transmission distance and wide cover.The advantage and architecture of WiMAX are described,the design scheme of video supervision system based on WiMAX technique is introduced combined with the requirements of the People′s Armed Police.Then,functional component and working principle are discussed.Finally the important factors that affected engineering construction are analyzed.The scheme not only can be used in People′s Armed Police,but can be used in other place.
Keywords:WiMAX;IEEE 802.16;video supervision;wireless access technology
0 引 言
視頻監控系統已廣泛用于武警部隊,有力提升了武警部隊的執勤備戰能力。但武警部隊駐扎范圍廣,如水壩、重要倉庫、礦產資源基地、橋梁、隧道等,監控點分散且與監控中心距離較遠,利用傳統有線網絡的視頻監控往往成本高且難以實現,其次實時視頻監控的需求越來越多,對同一套系統的覆蓋面和實施距離也提出了更高的要求。在這些情況下,基于多種無線傳輸手段的移動視頻監控體現出了不可替代的優勢。無線局域網和無線寬帶接入技術,可以將多個監控點和遠端控制中心連接起來,可以在最短的時間內快速建立起無線監控網絡。
目前常用的無線接入技術包括Wi-Fi、微波以及WiMAX等。與其他技術相比,WiMAX具有傳輸距離遠、接入速率高、帶寬高等優點,可以保證視頻流的傳輸質量,同時使監控系統在接入層的部署更為快速、簡便[1]。本文結合武警部隊特點,提出了一種基于WiMAX無線寬帶接入技術的監控系統設計方案,也適用于其他應急狀態下組建監控網絡,并給出了系統建設中注意事項。
1 WiMAX技術特點和優勢
WiMAX是一項新型的無線通信技術,全名為微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access),是基于IEEE 802.16標準的寬帶無線接入城域網(Broadband Wireless Access Metropolitan Area Network,BWAMAN),能提供面向互聯網的高速連接。WiMAX技術具有較高的數據傳輸速率,最高可達到75 Mb/s;傳輸距離遠,最大傳輸半徑50 km,其網絡覆蓋面積是3G基站的10倍[2,3]。
1.1 WiMAX系統組成
WiMAX網絡體系結構如圖1所示[4],其由核心網絡、基站、用戶基站、接力站、用戶終端設備及網管組成。通常的WiMAX系統包括一個基站和多個用戶基站,也可以根據需要設置若干個接力站,形成單點對多點或多點對多點的體系結構。
核心網絡:WiMAX連接的核心網絡通常為傳統交換網或因特網。WiMAX提供核心網絡與基站間的連接接口。
基站:提供用戶基站與核心網絡間的連接,通常采用扇形天線或全向天線,可提供靈活的子信道部署與配置功能,并根據用戶群體狀況不斷升級擴展網絡。
用戶基站:屬于基站的一種,提供基站與用戶終端設備間的中繼連接,通常采用固定天線,并被安裝在屋頂上?；九c用戶基站間采用動態適應性信號調制模式。
接力站:通常用于提高基站的覆蓋能力,即充當一個基站和若干個用戶基站(或用戶終端設備)間信息的中繼站。
用戶終端設備:完成具體的應用功能,例如視頻監控。
網管系統:用于監視和控制網內所有的基站和用戶基站,提供查詢、狀態監控、軟件下載、系統參數配置等功能。
圖1 WiMAX網絡體系結構
1.2 WiMAX技術用于的武警部隊無線視頻監控系統的優勢
武警部隊所使用的視頻監控系統,一般數百米內設一個監控點,具有覆蓋范圍廣,覆蓋點多、質量要求高等特點。而目前無線監控系統多使用基于Wi-Fi的IP無線監控技術,其采用IEEE 802.11作為無線傳輸標準,傳輸距離僅幾百米[5],其數據傳輸率較低,QoS機制不夠完整,這都限制其在武警部隊中的應用。
WiMAX的覆蓋能力完全滿足視頻監控點的分布特點,在一個WiMAX基站覆蓋范圍內可存在多個連續設置的監控點。同時,WiMAX具有非視距傳輸的特性,可以滿足復雜環境中的傳輸要求。WiMAX還可以作為有線網絡接入(Cable、DSL)的無線擴展[5],方便地實現邊遠地區的網絡連接。
WiMAX采用面向連接方式,定義了完整的QoS機制。其MAC層支持4種業務[6]:非請求的寬帶分配業務、實時輪詢業務、非實時輪詢業務、盡力傳輸業務,向用戶提供具有QoS性能的數據、視頻和語音服務,能夠滿足視頻監控所需的QoS要求。
采用802.16d標準工作在頻分雙工模式(即FDD模式)上的WiMAX,占用一對3.5 MHz頻點,一個扇區可提供的上、下行總帶寬超過15 Mb/s;每個WiMAX客戶端(即WiMAX CPE――Client Produce Equipment,用戶端設備產品)可提供最大10 Mb/s的吞吐量,能夠滿足各種帶寬需求的監控要求[7];按照每個監控點1 Mb/s帶寬需求,單個WiMAX基站可支持10個左右的監控點視頻傳輸需求。
2 基于WiMAX技術的武警部隊無線監控系統
本系統由前端視頻采集、網絡傳輸以及視頻信息管理三個子系統組成。前端視頻采集子系統主要用于信息監控。網絡傳輸子系統以無線和有線方式完成監控中心和前端視頻采集的數據交換。視頻信息管理子系統主要完成視頻信息的存儲、轉換、加密等。系統的整體結構如圖2所示。
圖2 系統整體結構圖
2.1 前端視頻采集子系統
前端視頻采集子系統位于監控點,主要進行監控數據的采集,包括無線攝像機、云臺、解碼器等設備。前端系統的傳輸接入必須采用數字接入方式,在前端就將圖像轉化成數字信號再傳遞到監控中心,以減少傳輸帶寬[8]。
該系統選用的無線攝像機是一種集視頻壓縮技術、網絡技術、嵌入式等多種先進技術于一體的數字攝像設備。集成了鏡頭、光學過濾器、影像感應器、視頻壓縮卡、無線網卡等設備,能夠實現視頻采集、視頻壓縮以及無線網絡傳輸等諸多功能,這樣無需計算機的協助便可獨立完成監控點的工作。無線攝像機有自己獨立的IP 地址,這樣監控中心以及城域網上的用戶使用標準的瀏覽器就可以根據IP 地址對網絡攝像機進行訪問、觀看實時圖像和監測數據;授權用戶可以通過網管系統遠程控制攝像機和云臺鏡頭的動作或對系統進行配置,從而可以對目標進行全方位的監控。
云臺是安裝和支撐攝像頭的設備,分為兩種固定云臺和電動云臺。固定云臺適用于監視范圍不大的情況,在固定云臺上安裝好攝像機后可調整攝像機的水平和俯仰的角度,達到最好的工作姿態后,只要鎖定調整狀態就可以了。電動云臺適用于對大范圍進行掃描監視,它可以擴大攝像機的監視范圍,通過接收來自控制器的信號精確地運行定位。
由于不同廠家的云臺和控制設備所使用的協議都各不相同,解碼器主要用于中轉控制端發出的數字信號。
2.2 網絡傳輸子系統
網絡傳輸子系統由WiMAX CPE、無線基站和IP承載網組成。WiMAX CPE作為WiMAX網絡的無線客戶終端,布設于監控點,使用小波束角定向天線,完成與基站的數據相互交換。無線基站主要接入多個WiMAX CPE設備,同時完成與IP承載網的數據交換。單WiMAX扇區站下可支持多CPE,每個CPE負責接入一個或多個視頻監控前端,CPE的射頻模塊將信號變頻到適宜的頻率經天線發送到WiMAX基站[9],實現對多個監控點視頻信號的匯聚。
2.3 視頻信息管理子系統
視頻信息管理子系統設在監控中心,主要由視頻存儲服務器和監控管理服務器組成,完成視頻信息的存儲、管理、查詢、系統配置和實時監控等任務。監控管理服務器為整個視頻監控系統提供業務邏輯控制,完成監控中心的視頻圖像切換或分發,對WiMAX CPE進行參數配置、實時查看指定點監控信息,是視頻監控的核心業務實現平臺。數據庫服務器完成視頻監控信息的存儲、管理與備份,并為局域網的其他服務器和授權用戶提供歷史數據瀏覽、檢索等服務。
當視頻信息傳送到監控中心后,監控管理服務器首先對視頻信息進行分析,判斷是否是授權用戶所需要實時瀏覽的監控信息,如果是則將其轉發至指定用戶,例如電視墻或者網內其他用戶,同時將視頻信息傳送至視頻存儲服務器進行歸檔管理。同時,監控管理服務器接收管理人員的管理指令,并將指令發送至指定的CPE設備,進行監控點參數配置等工作,如圖3所示。
圖3 視頻信息管理子系統
3 系統建設的注意事項
系統在建設和使用過程中還需要注意以下四點,確保系統的順利應用。
基站選址 應根據業務分布實際情況,選擇業務密集區中心的制高點(某鐵塔上或山頂)作為中心基站的站址,盡量提高無線鏈路的可靠性,避免因地形及遮擋物等不良因素,保證視頻信息傳輸質量[10]。
無線系統抗干擾能力 地面無線接入系統往往受到來自于其他扇區的鄰頻或同頻干擾。要想有效克服干擾的影響,首先在施工中盡可能選用具有抗干擾技術設計的設備,其次必須合理網絡規劃,選擇基站位置和用戶端天線位置、方向等,以確保系統內各用戶終端間的相互干擾降低到最低限度。在工程中選用具有BIT/SK,QPSK,16QAM,64QAM等多種調制方式自適應切換技術的系統[7],可充分保證系統大容量數據傳輸支持能力和無線鏈路的可靠性。
頻率規劃和負載均衡[11,12] 系統規劃之初要在已有頻率的基礎上,充分考慮天線配置的靈活性和熱點分布特點,在滿足覆蓋和容量的前提下高效的使用頻率。系統開通后,仍需對各基站各扇區的流量進行長期跟蹤觀測,實時調整修正與實際容量不相適應的扇區。如一扇區按照10 Mb/s的容量進行設計,經觀測發現,該扇區的需求量明顯小于10 Mb/s,則從該扇區將多余的載波到移到其他流量需求大的扇區使用,以提高整系統的頻率利用率,保持負載均衡。
視頻圖像壓縮技術 視頻圖像信息量龐大,而無線信道帶寬相對有限,正確選擇壓縮標準能夠保證視頻信息流暢地傳輸。建議選用H.264技術,比H.263節約50%左右的傳出碼流,可以大大減小傳輸的數據,很好地解決圖像信息和帶寬之間的突出矛盾。
4 結 語
本文提出了基于WiMAX無線寬帶接入技術的視頻監控系統,具有監控范圍廣、安裝方便、靈活性強等優點,適合于武警部隊進行大規模臨時場所,需要快速構建監控系統或邊緣地區不易進行有線接入的地方應用,對提高武警部隊戰斗力有著實際的意義。隨著WiMAX技術的日趨成熟,它的應用將在實時監控系統中發揮重要的作用。
參考文獻
[1]劉波.WiMAX技術與應用詳解[M].北京:人民郵電出版社,2007.
[2]曹鳳泉.WiMAX技術標準及其應用前景[J].山東通信技術,2006(4):23-25.
[3]郝詩忠.WiMAX通信技術展望[J].數字通信世界,2006(11):54-56.
[4]王茜.無線城域網WiMAX技術及其應用[J].電信科學,2004(8):27-30.
[5]楊偉超,武林俊.WiMAX與Wi-Fi的技術比較與前景分析[J].計算機與網絡,2007(6):41-42.
[6]尹明.WiMAX技術在無線IP視頻監控中的應用[J].電視技術,2007(8):94-96.
[7]何恩烽.WiMAX技術在視頻監控系統中的應用[J].通信世界,2008(21):60.
[8]李強.融入無線寬帶接入技術的監控系統設計[J].科技信息,2007(30):365-367.
[9]章堅武,劉鳳忠.基于WiMAX技術的實時視頻監控技術[J].電視技術,2008(3):91-92.
