第六章 网络视频监控关键技术

6.8 图像传感器技术
两者性能上的差异从表6-2可以看出。CCD 的特色在于充分保持信号在传输时不失真，将所 有像素集合至单一放大器上再做统一处理，可以 保持资料的完整性；CMOS的制程较简单，没有 专属通道的设计，因此必须先行放大再整合各个 像素的资料。整体来说，CCD与CMOS两种设 计的应用，反映在成像效果上，形成包括ISO感 光度、制造成本、解析度、噪点与耗电量等方面 的差异。
6.7 芯片技术与压缩板卡
了充分的利用。DSP芯片以DSP为核心并集成视频单 元和丰富的外围接口，通过软件编程来实现视频解码 且能扩展特色化功能DSP由于采用软件编程，能够获 得更大的灵活性和更强的高性能. DSP 的优点主要有： （1）体积小 （2）低功耗 （3）高性能 DSP 的缺点主要有： （1）开发难度大
6.10设备网关协议
目前用于监控系统的设备网关协议，主要包括 SNMP和TR069。SNMP为简单网关协议，主要 特点为设计简单、应用广泛。由于采用不可靠 的UDP并且对带宽的要求比较高，难以适用于 低带宽的链路，所以主要用于网络条件良好、 数量不多的网络设备。TR069网关协议主要针 对前端设备的网管进行设计适合对分布广泛、 数量庞大的终端设备进行管理。
6.2.1 MPEG-4标准
●扩展档次可用与各种网络的视频流传输。 ●高级档次主要应于高清晰度应用。 H.264创造性的采用了多参考帧、多块类型、整 数变换、帧内预测等新的压缩技术。 6.2.2 H.264标准(优点) ●高效压缩 ●延时约束方面有很好的柔韧性 ●容错能力强 ●编/解码的复杂性可伸缩
Baidu Nhomakorabea
6.2视频压缩技术

目前视频监控中采用的视频压缩编码技术 主要为 MJPEG、MPEG-1/2、MPEG-4 （SP/ASP）、H.264/AVC等几种，其中， MPEG-4和H.264是现在国内流行的两种视频 压缩标准。
6.2.1MPEG-4标准
MPEG-4是ISO/IEC MPEG制定的标准，它与1998年 10月定案，MPEG-4标准最大的特点就是编码是基于 对象的，对一帧中的对象进行分割，然后在进行编码。 它目前的技术一般占用宽带大致在几百kbist/s左右。 由于MPEG-4系统设计过于复杂，使得它难以完全实 现并且兼容，而且它的技术还不够成熟还存在问题。

根据解码后是否能够完全无丢失地恢复原始数据， 可分为无损压缩和有损压缩。目前有损压缩在视频处 理中得到广泛的应用。
6.2视频压缩技术
下面我们了解一下在选择视频压缩标准时需要参考的因 素 压缩类别 压缩比例 压缩时间 为了达到低数据率的目标，几乎所有高压缩的 算法都采用有损压缩。MPEG—1、MPEG—２、Ｈ.２ ６１、Ｈ.２６３都是第一代压缩编码技术。新一代数 据压缩技术通过去处内容冗余来实现数据压缩，可分 为基于对象和基于语义两种。
6.8 图像传感器技术
众所周知，图像传感器是摄像机的重要元件之一。 它就像传统相机的底片一样，是感应光线的电路 装置。目前数码摄像机所采用的图像传感器包括 CCD、3CCD和CMOS，如图6-6.
CCD
CMOS
6.8 图像传感器技术
监控现场的摄像被采集形成标准化的PAL或 NTSC模拟信号过程中，图像感光元件的作用 尤为重要，众所周知，目前家用的各种数码摄 像机、照相机都采用CCD或CMOS感光元件作 为图像传感器，而安防监控领域的摄像机图像 传感器也是以这两种类型的元件为主。
第六章 网络视频监控关 键技术
本章对网络视频监控系统中涉及的 关键的技术进行了分析和比较，重点 介绍了运营级网络视频监控系统中应 用的设备网关技术和安全技术。
6.1影响视频质量的关键指标
公安部于2002年6月1日开始实施的《视频安 防监控系统技术要求》 网络和数字监控系统的图像质量与要考虑下列因 素： 分辨率。 数字化后的模拟视频图像是由像素构 成的。 图像分辨率就是指图像中存储的信息量， 而图像的画面质量取决于该图像的总像素。目前 在市场上主流分辨率是CIF。
结构专门针对音频及视频应用设计，在多媒体音视 频处理方面具有速度快、成本低、功耗低、易于 产品设计、方便使用等特点，但由于很多功能以 及算法都固化在芯片上，不够灵活，硬件设备厂 家在做产品开发时容易受制于芯片厂商。 专用集成电路ASIC是面向专门用途，为某一 用户特定生产的集成电路，如电视视频处理芯片、 电话中语音处理芯片等。 采用ASIC芯片技术的压缩板卡包括Wischip、 INTIME IME6400和Vweb等。
6.7 芯片技术与压缩板卡
早期的编解码芯片以ASIC芯片为主， ASIC芯片集成一些外围接口，通过硬件实 现视频编解码，采用ASIC芯片的平台结构 简单，开发出的产品功能较为单一且具有 同质性，整体视频质量有待提高。在芯片 技术上，视频监控前端使用的ASIC芯片内 部
6.7 芯片技术与压缩板卡
图6-1RTP /RTCP工作流 程
（3）实时流协议（ RTSP ）
图6-2 RTSP协议
6.6 云台控制协议
视频服务器可以通过云台控制协议对摄像机 进行云台和镜头的控制，如图6-3所示。部署云 台时，需要根据实际情况添加控制解码器，用来 实现协议的转换，不同厂家生产的控制解码器与 主机的通信协议、编码方式一般都不同，所以控 制解码器一般与云台主机同一 品牌。 目前，控制协议主要有RV800科立解码器通 信协议、TOTA120 TOTA解码器通信协议、 S1601三乐协议、CLT-168保千里协议、TD500
红外摄像机主要用于需要日夜监视、特别强调 夜间监视的目标，而目标周围环境又没有太强 光线的场景。 选择红外摄像机时应该考虑红外灯电源的开关 控制问题，可以采用手动和自动两种控制方式 。
在夜视技术方面主要由以下三大类： 第一类是：卤素灯。
6.9红外摄像技术
第二类是：微光技术，即微光放大。 第三类是：红外技术。（被动红外，主动红外） LED的缺陷： 第一，LED如果照的远，那么需要的颗粒比较 多或者体积大；第二，LED随着使用时间增加 会越来越不清晰，寿命太短；第三，就是它的 角度特别窄，能量比较集中，所以画面不是很 均匀。
6.2.1MPEG-4标准
例1.每台解码设备需要交给MPEG-LA0.25 美元； 例2. 编码/解码设备还需要按时缴费（4美分/ 天=1.2美元/月=14.4美元/年）。
6.2.1 MPEG-4标准
H.264是ITU-T VCEG与ISO/IEC MPEG联合成 立的Joint Video Team（JVT）指定的标准，它 既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC 的MPEG-4的 第十部分，于2003年3月正式发布。 H.264标准和以往的视频编码标准一样，都是基 于帧的，它分为四个档次： ●基本档次为简单版本，应用面广。 ●主要档次采用了多项提高图像质量和增加 压缩比的技术措施。
6.3固定码率和可变码率编码解 码
视频编码可以分为可变码率和固定码率两种。 相对于VBR和ABR来讲，它压缩出来的文件体 积很大，而且音质相对于VBR和ABR不会有明 显的提高。 一般在我们输出视频文件的时候都会碰到一个选 即 CBR与VBR，CBR的英文全称是Constant Bit Rate翻译过来是固定 码率就是说每一秒种的画 面如果看做是一个静止的图片文件的话（实际上 是每一帧的画面大小加起来）它大小是固定的， VBR的英文全称是Variable Bit Rate意思是可变 码率主就是每一秒画面的大小是不固定。
6.4视频封装格式
目前主流的视频封装格式如下 （1）AVI (2)WMV (3)MPEG (4)Martoska (5)Real video或者Real Media (6)Quick Time Movie (7)Ogg Media
6.5 视频传输协议
（1）RTP的定义及功能
（2）RTCP的定义及功能
6.8 图像传感器技术
（1）CCD.。 （2）3CCD。 （3）CMOS。 CMOS和CCD同为在数码相机中可记录光线 变化的半导体。CMOS的制造技术和一般计算机 芯片没什么差别，CMOS的缺点就是太容易出现 杂点，这主要是因为早期的设计使CMOS在处理 快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会 产生过热现象。 CCD与CMOS的主要性能差别如表6-2所示。
6.6 云台控制协议
保千里高速球通信协议、银信V1200解码器、 ANT中晖协议、CBC高速球通信协议、松下 CS850A高速球通信协议、 CONCORD2000b、维多B01及美国concord智能 快球通信协议、HD600 CCVE闭路监控系统通 信协议、SAMSUNG 641-643高速球通信协议、 YAAN 高速球控制协议、PIH717解码器通信协 议、
6.8 图像传感器技术
ISO感光度差异:由于CMOS每个像素包含了放大器 与A/D转换电路，过多的额外设备压缩单一像素 的感光区域的表面积，因此，相同像素下，同样 大小的感光器尺寸，CMOS的感光度会低于 CCD。 制造成本差异。 解析度差异。 噪点差异。
耗电量差异。
6.9红外摄像技术
6.1影响视频质量的关键指标
压缩算法。 现行几种不同的压缩算法，压 缩比越大，图像就被压缩的越厉害，画面质 量也就越逊色。 帧率。 表示单位时间内传输的帧数，也 就是说图像每秒钟能更新几次。 视频延时。
6.2视频压缩技术

为什么会出现视频压缩技术呢，我觉得是因为之 前的模拟视频“模拟视频”事实上也是数字化的，它 的信息冗余度极大其数据量大的惊人。这样庞大的数 据流使用者是无法接受的，因此应用高效的算法对视 频进行压缩，采用视频压缩技术会压缩数字视频中的 冗余信息减少视频数据量。
6.7 芯片技术与压缩板卡

第二是集成电路产业的高速发展，IC集成度 的提高使得视频编解码的芯片化得以实现，而 且先进的设计方法使设计周期越来越短；第三 是视频压缩标准的制定提供了统一的通信平台， 导致了大量的应用和市场的出现， DSP是利用计算机或专用处理设备，以数 字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、 增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需 要的信号形式，如6-4所示。 DSP主要应用于通信的热门产品中。随着 视频编解码算法的演进，集成电路技术的发展， DSP芯片在编解码平台中得到了
6.2.2 H.264标准
●高质量应用 ●在不同分辨率、不同码率下都能提供较高的视 频质量 ●采用“网络友善”的结构和语法，使其更有利 于网络传输 现在大多数厂家的编码器或数字摄像机都已经能 够支持MPEG-4/H.264的压缩方法。
MPEG-4/H.264标准的比较
H.264与MPEG-4标准的比较
6.7 芯片技术与压缩板卡
除了上面的优点它还非常适合运算较大的应用，因 此在多种数字视频编解码标准存在的今天占据了安防 市场的核心平台地位. 采用DSP技术的压缩板卡包括 Ti DM642、 TMS320C6205/6206、Philips Trimedia 130x、 PNX150x、ADI Blackfin532和Equator BSP 15等，图 6-5显示采用了DSP技术的压缩板卡典型方案。高性能 的DSP处理器能灵活地配置视频编/解码器，动态设置 分辨率、帧率、码率、图像质量等，可以双码流输出， 达到本地存储和网络传输分别处理的功能。
6.6 云台控制协议
MG-CS160明景B01通信协议、 WISDOM解码器通信协议、PELCOD1 D 通信协议、PELCOP1 P通信协议、 Philips高速球通信协议以及 NEOCOM耐 康姆协议等。在这些协议中PELCO协议是
最常用的协议
6.7 芯片技术与压缩板卡
视频监控中用到的芯片主要包括摄像机中捕捉图 像信息并进行光电转换的芯片，还有用于数字视 频录像机、视频服务器和网络摄像机中进行视频 压缩的芯片，视频压缩芯片的处理方式分为两种： 一是基于专用处理芯片的硬件处理方式；二是基 于DSP的实时软件处理方式。由于ASIC和DSP 都能独立承担数字视频的压缩工作不需要PC的 参与，因此被称为硬压缩技术。硬压缩芯片的发 展有三个推动因素：首先是视频编解码算法得到 重大的发展，在取得高压缩比的同时又能保持良 好的图像质量；