摘要:随着计算机信息技术的高速发展,传统的监控系统已经很难满足人们的生活要求。为了适应现今社会的信息化和智能化需要,技术人员研制出基于无线网络的数字视频监控处理系统”,该系统将信息技术以及图像处理技术进行了完美的结合。具有组网灵活、应用方便,易于实施的的特点。本文主要就这一系统的方案设计、系统架构及应用进行分析阐述。
关键词:数字监控系统;无线网络;监控系统;传输与改进
由于监控系统在信息收集、信息处理以及存储等过程中都以具体编码形式存在,所以需采取相应的视频编码措施。对于其中的数字视频,通常要求采取数据压缩措施,但这一过程中往往面临较多冗余问题,如熵冗余、时间冗余、空间冗余、结构冗余以及心理视觉冗余等。当前解决这些冗余问题的策略集中表现在数据视频编码方面,以MPEG数据视频编码为例,近年来逐渐发展为MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4与MPEG-7等编码标准。
1、系统的总体方案设计
1.1 设计原则
对于无线网络数字监控系统而言,其主要功能是对现场环境进行实时监控,并以图像的形式进行直观的反映,连接到系统且被授权的用户可以对系统配置进行操作,有效地控制摄像机云台镜头的动作。监控系统的结构通常采用嵌入式模式,能够独立运行,并将监控采集得到的音频信息一并进行收集与上传处理。在系统具体设计的过程中,主要考虑到以下三个方面:
(1)实时性。对于监控系统而言,其主要功能就是实时的监控现场情景,然后将监控得到的视频、音频数据进行实时的处理,主要包括进行实时压缩与解压缩、进行实时传输和进行实时同步等。
(2)清晰度。对于音、视频的监控系统而言,众所周知,图像以及声音的清晰度是非常关键的,而对图像以及声音的清晰度等指标影响最大的因素则是视频采集卡、摄像图以及传输压缩数据流等。
(3)连续性。对于很多的监控体系,要求其保持图像以及声音的连续性,在设计时要确定视频图像不丢帧,音频信号的误码率在人耳接收范围内。
1.2 总体方案设计
系统的各个部分都和通信网络以及压缩标准有较为密切的关系,在对系统的总体方案进行具体的设计时,可以遵循以下方面进行:压缩标准以及具体的实现方式。而判断整个网络监控系统的运行是否成功的关键因素就是视频、音频压缩比以及压缩质量。对于无线网路视频监控系统,就需要在压缩码率以及图像质量之间找到一个平衡点,在信道允许下,其所提供的图像质量就相当于一般VCD的质量,这样就能够满足要求。在7.5Mbps的传输速率,图像的清晰度能够有很好的效果,图像像素可以达到352x298,在PAL制式下,帧率约为25帧∥秒。本设计应用了MPEG--1的压缩编码方式,结合具体特定要求,遵循某项标准算法来实现对图像的压缩一般有以下几种方法:
(1) 用嵌入式CPU实现。
(2)由Pc机上的应用软件实现。
(3)采用专门的图像压缩芯片进行图像的压缩。
(4)用可编程DSP芯片来进行图像压缩。
1.3 设计出的新系统结构
常用的无线网络数字视频监控系统的主要采用客户机/服务器模式;系统的服务器端通常包括摄像头、视频采集卡、云台、画面分割器、视频服务器以及转发服务器等。编码器主要将经过采集处理之后的音视频流传输到转发服务器。而客户端通过网络访问的途径将具体的信息转发到服务器上,最终对现场进行实时的现场监控。
2、系统功能的实现以及应用
2.1 对网络传输层以及传输控制层的分析
在监控系统分层模型中,传输层和传输控制层是很重要的层次组成结构,以下对这两层的层次模型进行分析讨论。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆和OSI/ISO模型一样,系统各层结构都相对独立,屏蔽上层且为为上层服务,只要各层之间的接口功能不变,上层模块则不受影响,这样可以提升系统的扩展性以及通用性。各层的具体功能包括:
(1)网络层由实现网络协议的软件和网络通信的硬件组成,其作用主要为客户机与服务器之间的数据传输建立可靠的路径。
(2)传输层:位于对表示层和网络层的中间,主要对网络业务进行连接、拆除、以及数据流的拥塞控制等。
(3)数据表示层:主要负责地数据进行处理,例如对原始数据的采集、显示以及存储等。
(4)用户应用层:其在整个系统的最外层,直接面向具体用户。
在此信息流模型下,系统对每一台计算机,都配置网络参数信息,以保证正常的进行信息流传输。信息流具体包含了视频、音频信息和控制信息。系统采用了TCP协议来对控制信息进行传输,由于似乎面向连接的,因此可以保障控制信息传输的安全性。当需要对某个中心监控主机进行监控的时候,系统首先会要通过TCP协议与现场的监控主机进行连接,然后通过现场监控主机返回用户登录名、密码,端口号等相关的数据。
对于所有的现场监控主机,采用多播方式进行监控的数字视频系统,都需要具有固定IP地址的服务器来实行,对于不同的主机,可以利用不同的端口或IP地址来进行广播。每一台主机都能够通过数据库服务器来获得需要的历史视频数据,为了有效地避免数据的重复备份,一般情况下,并不需要将全部的数据都备份在数据库服务器中。
2.2 系统的应用
本系统在应用范方面非常的广泛,相比于有线监控系统,具有组网灵活的优势,在工程的具体实施中,比较的简单,工程的周期相对较短,特别适合某些利用传统监控技术很难实施的场合。除此之外,还可以将无线网络监控技术应用在临时监控点一级传统监控盲点上。
3、图像序列检测在数字视频监控中的体现
关于视频序列检测,其旨在将自动报警部分引入监控系统中。以往模拟视频监控应用下,一般需在值班人员发现异常后采取手动报警措施,或者以声音或温度变化为依据实现报警,要求有较多检测线路设置其中。而图像序列检测下,具有明显的自动化特点,可使监控水平得以提高,且在监控存储效率上能够起到一定的改善作用。需注意的是现行图像序列检测中,在确定初始运动参量、物体重叠与遮挡、运动物体分割等方面仍存在较大难题。因此,将图像序列检测技术引入后,应考虑进行图像数学模型的构建与色彩空间的设计。如在图像数学模型构建方面,可对像素二维平面位置利用(x,y)表示,对于该位置像素灰度则利用函数f(x,y)表示,这样所构建的模型中将会包含所有离散数字像素点,所以设计中仅需将离散取值利用矩阵进行表示,达到数学模型构建的目标。另外,对于色彩空间,大多图像处理中常见的主要以CMY色彩系统、RGB色彩空间以及YIQ色彩系统等为主。另外,当前视频图像检测中,也可从边缘特征角度出发,通过中值滤波、图像边缘匹配以及逐帧差分算法等,使图像运动检测得以实现[2]。
传输技术是远程监控实现的主要技术支撑。实际设计中首先需对通信实现的传输介质与网络进行确定,其中在介质方面,可根据实际情况选择无线电波、非屏蔽双绞线、同轴线以及光纤等,而在传输网络方面包括计算机网络、有线电视网以及电信网等。其次,应在传输协议上进行明确。当前用于数字视频监控中的协议多表现在TCP/IP协议方面,以传输层协议为例,常用的主要以UPD协议与TCP协议为主,由于数据传输中涉及较多数据量,若选择TCP协议,很可能造成大量网络资源被浪费,所以其适用于准确性要求高、数据量小的数据传输中,而对于数据量较多情况,可考虑引入UDP协议。最后,传输技术应用下需考虑到IP组播与协议实现问题,要求做好Winsock编程工作。
4、结语
无线网络数字视频监控系统具有其他监控系统所不具备的优点,已经广泛应用在社会发展各个领域中,比如交通监控系统、小区安防监控系统,地下停车场监控系统等场合,在运行过程中,系统比较稳定,可靠性高,具有较好的市场前景。
参考文献:
[1]朱璐璇.数字视频监控系统及其网络传输改进策略研究[J].电子科技大学,2013
[2]栾松.基于Android平台远程视频监控系统关键技术的研究[J].东北农业大学,2012.
[3]李庆.基于3G的手机无线远程视频监控系统设计与实现研究[J].吉林大学,2015
论文作者:温念国
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/29
标签:监控系统论文; 图像论文; 系统论文; 冗余论文; 视频论文; 数据论文; 协议论文; 《建筑模拟》2018年第14期论文;