淮北电信网络视频监控推广技术方案

淮北电信网络视频监控推广技术方案内容摘要：

视频切换矩阵、监视器、录像机等组成，通过视频线、控制线连接，主要用于安 淮北网络视频监控系统推广技术建议书 2 保、生产管理场合。 其特点是模拟视频信号传输，传输距离有限，安全性较差，监控方式单一。 数字视频监控系统 20 世纪 90年代中期，随着计算机处理能力的提高和视频技术的发展，人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理，从而大大提高了图像质量，增强了视频监控的功能。 这种基于多媒体计算机的系统称为第二代视频监控系统，即模拟输入与数字压缩、显示和控制系统。 因为核心 设备是数字设备，因此可以称为 数字视频监控系统。 这类视频监控系统主要由摄像机、各类采集设备、 PC 机 /工控机、采集卡、视频压缩卡、通信接口卡、 PC 监控设备、录像机（模拟或数码）等组成，依赖于通信网络构成整个视频监控系统。 采用计算机作为硬件平台， WINDOWS 操作系统 +应用软件方式来实现。 但众所周知，无论 PC机还是工控机，都比较容易死机，不易于 7*24 小时使用； WINDOWS 操作系统作为一个普通个人用操作系统，现在面临着系统及其不稳定，安全漏洞太多，容易被黑客利用。 另外这种方式存在功耗大、环境适应能力差等缺点， 目前也面临被淘汰的境况。 数字化全球眼视频监控系统 到了 20 世纪 90 年代末特别是近两三年；随着网络带宽、 计算机 处理能力和 淮北网络视频监控系统推广技术建议书 3 存储容量的迅速提高，以及各种实用视频信息处理技术的出现，视频监控进入了全数字化的网络时代，称为第三代视频监控系统， 数字化全球眼视频监控系统。 第三代视频监控系统以网络为依托，以数字视频的压缩、传输。 存储和播放为核心，以智能实用的图像分析为特色，引发了视频监控行业的技术革命。 第三代视频 监控领域，集中了多媒体技术、数字图像处理及远程网络传输等最新技术。 不仅仅可以解决图像传输、远程控制 、现场信号采集等监控功能，还可提供高质量的监控图像和便捷的监控方式。 第三代视频监控系统一般基于TCP/IP 架构，符合通信网的发展趋势。 嵌入式系统所有硬件软件全都采用专业设计、具备专业的制造工艺。 在编解码方面，采用专用的高速 DSP 处理芯片，系统软件采用稳定性最高的实时专用操作系统，因此具有功能最强大、可靠性最高、功耗小、环境适应能力强、软件的扩展升级方便等优点，具有非常广泛而灵活的应用。 因此，电信全球眼视频监控系统采用第三代基于嵌入式的电信级全球眼视频监控方式，结合电信公司丰富的网络资源来规划整个系统。 编解码技术 当我们将视频和音频模拟信号进行采样并分别进行模拟到数字的转换，将这些视频、音频信号转化成为数字化的信息流。 但这些数据流是不能直接进行传送和存储。 因为未经压缩的图形、视频和音频数据需要非常大的存储容量才能存储。 例如；用 PAL 制式采集的视频信号在一般清晰度时要求 25 帧 /秒、 352 288 像素 /帧，彩色图像每像素占用空间 24bit，则该数据流速度为 352 288 2524=60825kbit/s。 显然这样庞大的数据流对大多数传输线路来说是无法承受的，而且也是难以存储的。 要进行远程监控，大 量的视频数据就需要通过网络进行传输，这就需要在数据传输之前进行编码压缩以减少数据量。 从视频压缩编码技术来看，新一代的基于对象的编码标准 MPEG4/ 目前是实现对视频图像编解码、压缩、传输等过程最适宜的编解码技术。 首先 和传统的 MPEG MPEG2和 相比，在交互性、抗误码性和压缩比 上都具有巨大的优势。 在交互性方面， MPEG4/ 采用的是基于对象的编 淮北网络视频监控系统推广技术建议书 4 码，便于操作和控制对象；在抗误码性方面， MPEG4/ 提供了强壮性和可扩展性，并且对其误码恢复技术（包括再同步，数据恢 复和错误隐藏）都进行了优化；在压缩方面，由于采用了基于对象的编码方式，使得在编码过程中能够考虑到人对图像信息的主观感受以及人眼的视觉神经特性 ， 给人们感兴趣的对象分配较多的码率，而一些诸如背景等人们感觉迟缓的对象分配较少的码率，从而大大提高压缩率。 MPEG4/ 在图像质量、录像存储容量、网络传输、对图像可以进行交互操作等方面都具有巨大的优势。 （ 1）图 像质量方面， MPEG4/ 能实现 QCIF\CIF\2CIF\4CIF 的显示分辨率，图像传输、时延较小，只有 250 毫秒左右，真正实现低带宽、 高清晰、交互性强的视频会议。 在带宽条件有限的情况下，采用 CIF 或者 QCIF的显示分辨率，能够确保图像的稳定传输；在带宽条件富裕的情况下，可以进一步提供图像清晰度高、动态特性更丰富的视频会议系统。 而出现于 1990 年代早期的\\+只能实现 CIF(相当于 VCD)画质， MPEG2 也具备实现QCIF\CIF\2CIF\4CIF 的显示分辨率能力，但达到 4CIF 需要 6M 的带宽，而且时延较大，单程时延达到 600－ 800 毫秒。 下面是不同编解码技术的在图像、时延等方面的一个比较表： 国际标准 \ 系列 MPEG2 MPEG4/ 分 辨 率 QCIF， CIF 相当于 VCD水平 QCIF/CIF/2CIF/4CIF 相当于 DVD水平 QCIF/CIF/2CIF/4CIF 相当于 DVD 水平 码 率 N*64K 64K8M 动态特性 半动态 全动态 全动态 编码效率 低 较高， 2M码率下， 达到 2CIF 分辨率 高， 2M码率下， 达到 4CIF 分辨率 时 延 较小 较大， 单程时延 600 毫秒 较小， 单程时延 250毫秒 适用 范围 传统视频应用 广播电视传送 高清晰度视频应用 网络视频，流媒体应用 淮北网络视频监控系统推广技术建议书 5 (2)存储空间得到节省。 在优势最明显的存储容量方面，采用 MPEG4/的视音频全同步录像所需的硬盘空间约为相同图像质量的 MPEG1或 MJPEG所需空间的 1/10，此外， MPEG4/ 因能根据场景变化自动调整压缩方法，故对静止图像、一般运动场景、剧烈活动场景均能保证图像质量不会劣化。 (3)在网络传输方面，可以被广泛利用的 带宽一般都在 2M以下 ，在如此低的带宽上传输视频，正是 MPEG4/ 大显身手的地方。 目前在低带宽上传输活动视频的另一个解决方案就是采用 标准，尽管 也有较高的压缩比，但是图像质量要差于 MPEG4/，特别使在动态特性方面的表现相当欠缺。 (4)纠错 能力 方面， 当网络传输有误码或丢包现象时， MPEG4/ 受的影响很小并且能够迅速恢复；如在误码达到 1%时， MPEG1 已经无法播放，而MPEG4/ 只会有轻微的边缘模糊；再如当网络传输由瞬间丢包现象时，MPEG1 恢复至少需要 10多秒，而 MPEG4 只需要 1～ 3秒； 因此 MPEG4/ 编码技术可 以达到两个目标：较低码率下的高清晰度视频内容存储和交互式多媒体通讯。 凭借以上对传统编解码技术的优势， MPEG4/ 标准在 20 世纪 90 年代末一经推出，就迅速得到了广泛应用，成为新一代的远程图像监控系统中的编码标准。 因此，电信全球眼视频监控系统选择 MPEG4/ 视频编解码技术。 系统结构设计 数字化远程网络监控系统，一般分为以下几个部分： 淮北网络视频监控系统推广技术建议书 6 以下分别从这几个方面介绍中国电信全球眼视频监控系统： 视 频采集设备主要是完成视频信号的采集功能，一般指摄像机，目前市场上有多种摄像机，从外形上看，一般有枪式摄像机、半球形摄像机、高速球、针孔摄像机，其中枪式摄像机和高速球应用较多，中国电信将根据丰富的组网经验，结合项目特点，选用性价比较高的摄像机，并根据实际监控场所选配相应摄像机。 视频编码设备采用科达视频编码器，科达视频编码器为嵌入式的 MPEG－ 4编码器，应用在视频监控点现场，主要完成视频图像的编码和传输功能，可与KDM2500或 KDM2501解码器组成点对点监控系统或与视频监控平台组成集中 监控系统。 另外本系统还将现场告警信号采集、现场外设控制等功能整合到编码器，使其具有较完备的前端工作能力。 科达编码器具有以下优点： 1）嵌入式设计，采用专用芯片和实时操作系统，可靠性高 2）编码效率高，图像清晰且占用带宽小。 3）提供 1路 10/100M 自适应以太网接口 4）根据客户前端需求，提供支持单路、双路、四路视频编码型号，采用 MPEG4/ 编码方式 6）支持各种控制接口（ RS232\RS422\RS485），中心点可远控摄像机云台等外设。 8）支持告警信号输入和控制信号输出 9）提供升级功能 ，可升级支持各种新编码方式、新协议和新功能 视频 采集 显示 设备 控制 部分 传输 部分 编码 部分 解码 部分 存储 部分 淮北网络视频监控系统推广技术建议书 7 即传输线路、接口，中国电信全球眼视频监控系统需要建立覆盖全国范围的视频监控系统，将根据不同项目特点选用不同传输线路来实施。 视频控制系统是整个视频监控的控制中心，位于电信公司，实现各监控点数字图像码流的汇聚、分发与控制。 通过全中文化图像用户界面，方便操作维护。 根据要求，系统中视频监控主机一方面要把视频信息送往录像系统进行录像，为以后的调看、点播而存储图像。 另一方面负责把视频流送到解码器进行解码，输出到电视墙上显示；同时接收 网络内具有权限的用户的点播，把未经过解码的音视频信息送到该用户的计算机上，由用户的计算机解码，实现监控图像、声音到桌面，领导以及相关工作人员的计算机登录后观看监控图像、进行远端摄像机的操作等功能。 另外，配合 NMS 网络管理服务器，视频控制系统还可以监视系统的运行状态，进行配置管理、告警管理、权限管理、日志管理等功能。 、显示系统 对于图像的解码、显示，可以分为两部分： （ 1）通过硬件解码，上电视墙或其他显示设备； （ 2）通过点播录像用软件解码，直接在电脑显示屏上观看； 实现如下： 方法（ 1）配置 KDM2500 解码器，用硬件方式解码，输出到电视墙上，配置数量可以按照客户需求随意增减。 每个解码器都有一个 10/100M 网络接口，和一路复合视频输出接口。 在本方案建议的系统中，由解码器的 10/100M 网络接口接入监控中心的局域网，接收平台送来的音视频流，把信息流解码后输出到电视墙。 、 淮北网络视频监控系统推广技术建议书 8 第三章 安徽电信“全球眼”介绍 缩略语 ULS User Login Server 用户登录服务器 AAA Service Manager Unit 业务管理单元 NMS Net Manager Server 网络管理服务器 NMC Net Manager Client 网络管理客户端 CMU Center Manager Unit 中心管理单元 VTDU Media Dispatch Unit 媒体分发单元 NRU Media Storage Unit 媒体存储单元 PU Peripheral Unit 前端单元 PUI Peripheral Unit Interface 前端单元接口 CU Client Unit 客户端单元 CUI Client Unit Interface 客户端单元接口 淮北网络视频监控系统推广技术建议书 9 安徽电信“全球眼”中心平台介绍 安徽电信全球眼视频监控中心服务平台是一套高性能、高可靠性的电信级运营平台。 作为整个电信全球眼视频监控系统的服务控制管理中心，是整套系统的核心设备。 中心服务平台由 CMU、 VTDU、 NRU、 AAA 服务器几部分组成。 CMU 为中心管理服务器，是中心服务平台的核心单元，可实现 PU、 CU 的接入、信令转发处理、系统及其信息管理，提供对 CMU 的用户个性化数据、联动告警、操作日 志等数据存储功能； VTDU 为视频转分发单元，可实现音视频请求、接收、转发、分发，支持多级级联，并可实现分布式部署； NRU 为网络录像服务器，可实现视频存储、检索，回放，可实现分布式部署； AAA 服务器为用户认证 /授权 /记帐服务器。 从各监控前端视频编。