视频监控系统基础知识要点

统
连 接 管 理 系
统
监
控
管 理
CU
系
统接
接入服务器系统
入
通
多媒体服务系统
系
道
存储服务系统
统
智能分析服务引擎集
CU
宽视界平台
CU
告警分析系统
客
客户控制软件
户
业
告警分析系统
务
统计分析系统
系
统计分析系统
统
客户侧
宽视界业务介绍
宽视界概念和特点
• 概念
– 中国网通宽视界业务是基于款待IP网络，采用流媒体技术和视频服务器系 统为行业或公众用户提供图像、声音和各种报警信号远程采集、传输、 存储、处理与转播等方面的视频监控服务，是中国网通宽带业务体系的 重要组成部分。
H.264采用简洁设计,使它比MPEG4更容易推广，更容易在视频会议、视频电话中 实现，更容易实现互连互通，可以简便地和G.729等低比特率语音压缩组成一个完整 的系统。
MPEG LA吸收MPEG-4的高昂专利费而使它难以推广的教训，MPEG LA制定了以 下低廉的H.264收费标准：H.264广播时基本不收费；产品中嵌入H.264编/解码器时， 年产量10万台以下不收取费，超过10万台每台收取0.2美元，超过500万台每台收取 0.1美元。
◇ 数字视频监控
– 特点
• 信息实地数字化，简化线路，信号无衰减 • 先进的分布式并发监控模型 • 高质量的音视频编解码和播放 • 强大的网络适应能力，适应海量流量负载 • 灵活方便的远程系统管理维护手段和技术支持 • 完善先进的监控功能
– 缺陷
• 非完全意义上的数字化
视频监控系统各发展阶段的特点
多媒体接入单元 监控点N
PU
摄 像 机 报警探头 摄 像 机 报警探头
宽视界业务架构
BOSS系统
PU
设备网管模块 通
云台控制信息 信
音频编码器 模
前端存储 块
基础智能模块 DVR/S
前端接入
BOSS系统API
服 务 器 管 理 系
统
客 户 管 理 系
统
业 务 管 理 系
统
告 告 警 分 析 系
统
数 据 库 管 理 系
• 特点
– 统一的平台：河北网通建立一个统一的视频监控平台，这个平台是基于 互联网的，客户只要能够接入宽带互联网（除去拨号等窄带方式），就 能使用；
– 统一的管理：客户需要监控的地方是在各个不同的地方，能够实现了跨 不同地方的统一管理和视频资源的共同使用；
– 互联网连接：为客户提供图像和各种报警信号远程采集、传输、储存和 处理；
MPEG-2被称为“21世纪的电视标准”，它在MPEG-1的基础上作 了许多重要的扩展和改进，但基本算法和MPEG-1相同。
监控中的视频压缩技术 国际音视频标准发展历程
• MPEG-4 MPEG-4标准并非是MPEG-2的替代品，它着眼于不同的应用领域。
MPEG-4的制定初衷主要针对视频会议、可视电话超低比特率压缩（小 于64Kb/s）的需求。在制定过程中，MPEG组织深深感受到人们对媒体 信息，特别是对视频信息的需求由播放型转向基于内容的访问、检索和 操作。
视频监控系统的发展简史
视频监控中的三个发展阶段
模拟视频监控
数字视频监控
网络视频监控
视频监控系统的三个发展阶段
◇ 模拟视频监控
报警喇叭 报警探头
电视墙
长延时录像机
图例 视频线 控制线 报警信号线 音频线
矩阵控制主机
监视器
主控
采集点1
摄 像
机
及
采集点n
云 台
副控
视频监控系统的三个发展阶段
◇ 数字视频监控
H.263使用的位率可小于 64Kb/s,且传输比特率可不固 定（变码率）。H.263支持 多种分辨率： SQCIF(128x96)、 QCIF、
监控中的视频压缩技术 国际音视频标准发展历程
• JPEG 国际标准化组织于1986年成立了JPEG(Joint Photographic Expert
Group)联合图片专家小组，主要致力于制定连续色调、多级灰度、静 态图像的数字图像压缩编码标准。常用的基于离散余弦变换(DCT)的编 码方法，是JPEG算法的核心内容。
监控中的视频压缩技术 监控中的视频编码技术
• MJPEG MJPEG（Motion JPEG）压缩技术，主要是基于静态视频压缩发展
起来的技术，它的主要特点是基本不考虑视频流中不同帧之间的变化， 只单独对某一帧进行压缩。MJPEG压缩技术可以获取清晰度很高的视 频图像，可以动态调整帧率、分辨率。但由于没有考虑到帧间变化， 造成大量冗余信息被重复存储，因此单帧视频的占用空间较大，目前 流行的MJPEG技术最好的也只能做到3K字节/帧，通常要8~20K！
电视墙
视频分配器
图例
视频线 控制线 报警信号线 音频线 网络线
报警喇叭
报警探头
硬盘录像机
采集点1
摄 像
机
及
云
采集点n 台
网络监控用户
视频监控系统的三个发展阶段
◇ 网络视频监控
视频监控发展
模拟视频监控
视频数字化
多视频数字化
监控网络化
视频监控系统的诞生 视频监控中的三个发展阶段 视频监控系统各发展阶段的特点 宽视界业务介绍
◇ 网络视频监控
– 特点
• 系统数字化 • 系统网络化 • 系统智能化 • 数码相机级画质 • 系统间的无缝连接 • 智能化技术的方便融合
视频监控系统的诞生 视频监控中的三个发展阶段 视频监控系统各发展阶段的特点 宽视界业务介绍
宽视界业务介绍
宽视界总体部署 CU
数据库服 务平台
Web 管理平台 服务器
• MPEG-1/2 MPEG-1标准用于数字存储体上活动图像及其伴音的编码，其数码
率为1.5Mb/s。 MPEG-1的视频原理框图和H.261的相似。 MPEG-1视频压缩技术的特点：1. 随机存取；2. 快速正向/逆向搜
索；3 .逆向重播；4. 视听同步；5. 容错性；6. 编/解码延迟。MPEG1视频压缩策略：为了提高压缩比，帧内/帧间图像数据压缩技术必须 同时使用。帧内压缩算法与JPEG压缩算法大致相同，采用基于DCT的 变换编码技术，用以减少空域冗余信息。帧间压缩算法，采用预测法 和插补法。预测误差可在通过DCT变换编码处理，进一步压缩。帧间 编码技术可减少时间轴方向的冗余信息。
监控中的视频压缩技术 国际音视频标准发展历程
• H264/AVC(Advanced Video Coding) H264集中了以往标准的优点，并吸收了以往标准制定中积累的经验,
采用简洁设计,使它比MPEG4更容易推广。H.264创造性了多参考帧、 多块类型、整数变换、帧内预测等新的压缩技术，使用了更精细的分 象素运动矢量（1/4、1/8)和新一代的环路滤波器，使得压缩性能大大 提高，系统更加完善。
– 现场直播：能够把最直观的现场视频、语音实时异地提供给相关的人员， 辅助决策。
– 多种终端：被监控的地点可以使用计算机、电视墙或目前具有相应功能 的PDA、手机等设备，即可通过互联网实现视频监控的业务。
❖ 视频监控系统的发展简史 ❖ 监控中的相关技术基础
监控中的相关技术基础
监控中的视频压缩技术 嵌入式系统 基于智能化模式识别与行为分析的智能监控技术 网络传输协议 串行接口标准
客户监控中心
显示墙 （电视墙）
图像监控站
维护业务台
河北网通中心管理平台
AAA 服务器
公网/专网
存储平台 分发平台
分发/存储平台
企业主控台 数字显示终端
客户远程副控台 报警喇叭
监控点1
POWERFAULT DATA ALARM
多媒体接入单元 （视频服务器）
报警喇叭
POWERFAULT DATA ALARM
监控中的相关技术基础
监控中的视频压缩技术
◇ 视频编码的基本原理 ◇ 视频编码的基本框架 ◇ 国际音视频标准发展历程 ◇ 监控中的视频编码技术 ◇ 监控中视频编码分辨率的选择 监控中实现视频编码的最佳方式
监控中的视频压缩技术
视频编码的基本原理
• 视频图像数据有极强的相关性，也就是说有大量的冗余 信息。其中冗余信息可分为空域冗余信息和时域冗余信 息。压缩技术就是将数据中的冗余信息去掉（去除数据 之间的相关性），压缩技术包含帧内图像数据压缩技术、 帧间图像数据压缩技术和熵编码压缩技术。
H.264主要有以下几大优点： － 高效压缩：与H.263+和MPEG4 SP相 比，减小50%比特率 － 延时约束方面有很好的柔韧性 － 容错能力 － 编/解码的复杂性可伸缩性 － 解码全部细节：没有不匹配 － 高质量应用 － 网络友善
监控中的视频压缩技术
监控中的视频编码技术
• 目前监控中主要采用MJPEG、MPEG1/2、 MPEG4(SP/ASP)、H.264/AVC等几种视频 编码技术。对于最终客户来言最为关心的 主要有：清晰度、存储量（带宽）、稳定 性还有价格。采用不同的压缩技术，将很 大程度影响以上几大要素。
视频监控系统各发展阶段的特点
◇ 模拟视频监控
– 特点
• 视频、音频信号的采集、传输、存储均为模拟形式，质 量较高
• 经过几十年的发展，技术成熟，系统功能强大、完善
– 缺陷
• 只适用于较小的地理范围 • 与信息系统无法交换数据 • 监控范围仅限于监控中心，应用灵活性差 • 不易扩展
视频监控系统各发展阶段的特点
• H.264/AVC H.264集中了以往标准的优点，在许多领域都得到突破性进展，使得它获得比以往
标准好得多整体性能： － 和H.263+和MPEG-4 SP (Simple Profile,简单类)相比最多可节省50％的码率， 使存储容量大大降低； － H.264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。