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摘要：“平安城市”社会治安视频系统建成投入使用以来，在各级部门及领导的重视和支持下，各市图像监控天网建设日趋严密，形成了全天候监控的图像监控“天网”，最大限度地发挥社会治安监控系统在治安、刑事案件高发的防范、控制和打击中的积极作用，以适应城市建设和发展的需要、满足人民群众安居乐业的需要。本文简单的介绍了平安城市监控的系统框架，并进一步的研究和探讨了SVAC编码标准对系统的改进及存在的问题，希望能够有效的促进我国“平安城市”的建设及实战应用。
关键词：网络视频监控；SVAC标准；可伸缩视频编码SVC；监控专用信息
高清视频监控近年来得以迅速发展，主要是为了解决人们在正常监控过程中“细节”看不清的问题。“高清”即“高分辨率”，而对于网络高清摄像机的定义，我们主要指分辨率为720P与1080P两种格式，其画面宽高比定义为16：9。720P即是1280*720分辨率，而1080P则是1920*1080，其中后缀“P”代表的是逐行扫描。目前全国新建的”平安城市” 社会治安视频系统的摄像机主要采用的是1080P的网络高清摄像机。
一、SVAC标准发展进程
在SVAC标准推出之前，国内外没有专门针对安全防范监控应用的音视频编解码标准，现有的音视频编解码标准都是针对广播电视和大众娱乐方面的应用，在安全防范领域直接采用具有很大的不适应性。其中包括（1）、对全天候、各种复杂拍摄环境下的现场还原性不佳。（2）、在压缩编码效率和声音、图像质量之间的平衡不理想。（3）、没有考虑对智能分析和机器识别的支持。（4）、缺少对监控专用信息（如绝对时间、智能分析结果等）的支持。因此迫切需要一种压缩效率高、网络传输稳健性强、具有自主知识产权的数字音视频编码标准，用于安全防范视频监控系统。我国于2008年启动了国家标准《安全防范视频监控数字音视频编解码技术标准》（简称SVAC）的制定工作。经过SVAC标准编制工作组的努力及对标准的不断修改及完善。2010年12月，SVAC标准（即GB/T25724-2010《安全防范监控系统数字视音频编解码技术要求》）正式发布，并于2011年5月1日正式实施。该标准专门针对国家安防领域而设计，突破了我国安防产业发展中所遇到的专利瓶颈，对维护社会治安、打击预防犯罪具有重要意义。
二、SVAC标准主要技术特点
统一的视音频编解码标准有利于大规模监控系统的规划和推广，促进安防监控产业快速发展。同时，具有国内自主知识产权的视音频编解码标准在信源编码这一基础层面上有效地保证了国家的安防安全，为构建完整的国内安防产业链奠定坚实基础。相对于传统的编码标准，SVAC标准具有以下几个主要特点：（1）、支持高精度视频数据，在高动态范围场景提供更多图像细节。（2）、支持先进编码工具，在获得更好图像质量的同时获得更高编码效率。（3）、支持感兴趣区域（ROI）变质量编码，在网络带宽或存储空间有限的情况下，提供更符合监控需要的高质量视频编码。（4）、支持可伸缩视频编码（SVC），满足不同传输网络带宽和数据存储环境的需求。（5）、支持监控专用信息（绝对时间、身份信息、报警信息），便于音视频内容的有效管理和综合利用。
（一）、支持高精度视频数据
监控场景图像动态范围往往很大，低精度视频数据会导致图像对比度下降、图像细节和层次丢失，造成图像原始内容的损失。但是视频压缩编码支持高精度视频数据，可以保证视频编解码环节尽量少的损失图像信息，保证存储的视频数据尽可能真实、完整的保留拍摄场景的信息和图像细节，对后期的综合研判以及作为法律证据意义重大。按照SVAC标准中的量化方法，采用高精度视频数据不会降低编码效率，不会增加码率，采用10-bit数据同样码率下PSNR好于8-bit数据。
（二）、支持先进编码工具
在获得更好图像质量的同时获得较高编码效率，采用CABAC获取更高编码效率上下文自适应二进制算术编码（CABAC）是一种先进高效的熵编码技术，大量研究结果表明，CABAC比VLC有更高的编码效率（减小码率约10%）。采用Intra4x4以更好地保持图像细节。在采用8x8预测和变换的基础上，增加帧内4x4（Intra4x4）预测和变换，更好地保持图像细节 大量测试结果表明，采用Intra4x4可以有效降低细节丰富、边缘锐利区域附近的噪声。
（三）、感兴趣区域（ROI）变质量编码
监控应用中，通常总是对场景中的某些区域更关心——感兴趣区域（Regions of Interest：ROI）。图像被分为若干个ROI区域和一个背景区域，在网络带宽或存储空间有限的情况下，优先保证ROI图像质量，节省非ROI的开销。每个ROI的图像质量分别控制，支持ROI部分比非ROI部分采用更高码率（图像质量更好）。“平安城市”的网络建设非常庞大，在码率受限时，优先降低非ROI部分的码率，支持非ROI部分图像可丢弃或不编码，以适应传输带宽的要求。
（四）可伸缩视频编码SVC
可伸缩视频编码（Scalable Video Coding）通过对视频数据的分层次压缩（分为基本层和增强层），一个编码器可以输出不同分辨率/帧率/质量的多个编码视频流。
基本层由低分辨率编码图像构成，对基本层单独解码可以获得一个低分辨率的视频序列，对基本层和增强层联合解码可以获得高分辨率的视频序列。因此，空间SVC比简单的双码流具有更低的总体码率。
在“平安城市”的应用中可以得到更好的网络适应性，即前端的SVAC高清网络摄像机、编码器将所有的SVC层次发送到视频监控联网平台的流媒体服务器，由流媒体服务器根据接收对象的情况（预先设定的规则和配置）确定需要转发的SVC层。例如：PC客户端、存储、SVAC高清解码等接收端都收到了“基本层+增强层”的视频，可以获得高清视频图纸。而移动终端等只收到SVC基本层，可以获得标清视频图像。
（五）支持监控专用信息
SVAC标准支持监控专用信息的插入。绝对时间信息通过专门语法与视音频压缩数据一起传输和存储，便于检索查询、视音频同步和多路视频同步，还可以避免在图像上叠加OSD破坏图像原始内容；特殊监控事件类型及参数（例如身份信息）通过专门语法与视音频压缩数据一起传输和存储，便于检索查询，对于大规模监控网络和数据库更为重要。
典型应用：前端SVAC摄像机与身份证读卡器（或连接读卡器的PC机）进行对接，可获取身份证号码等信息，并插入到SVAC视频码流中；后端平台（或NVR）可读取SVAC视频码流终端身份证号码，并加入数据库中。用户可以在客户端界面上通过查询身份证，快速的查找和定位到对应的录像。点击查询结果，即可开始播放录像。也可以检索和读取拷贝录像中的身份证信息，并根据该信息播放对应的录像。身份证信息绑定功能可以将刷卡人员与视频录像进行精确对应，在“平安城市”的建设中可以广泛应用于车站、宾馆、网吧等需要刷身份证的场合，便于公安人员根据身份证号码等信息快速锁定当事人的相关视频。
据了解，作为该标准起草单位之一的中星微已发布了支持国家标准SVAC的数字多媒体芯片，除了采用其核心的多核异构低功耗多媒体处理器架构技术，在前端图像处理部分就采用场景高保真图像处理技术中的图像采集成像处理，使得在宽动态范围场景下能记录尽可能多的图像信息并获得清晰的图像还原视觉效果，准确反映真实场景。
结语：
SVAC标准以“忠实于场景的高保真视音频编解码”为核心思想，解决了监控视音频编码面临的实际问题，是符合我国安防监控应用需要，具有自主知识产权的视音频编解码标准。其在“平安城市”的应用前景广阔，但依旧有不足之处例如：芯片发热问题、系统稳定性问题等均有待解决。
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论文作者:李德文
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/3/29
标签：图像论文; 标准论文; 视频论文; 平安论文; 信息论文; 数据论文; 城市论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;