摘 要

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)很難滿足人們的生活要求。為了適應(yīng)現(xiàn)今社會(huì)的信息化和智能化需要，技術(shù)人員研制出基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字視頻監(jiān)控處理系統(tǒng)”，該系統(tǒng)將信息技術(shù)以及圖像處理技術(shù)進(jìn)行了完美的結(jié)合。具有組網(wǎng)靈活、應(yīng)用方便，易于實(shí)施的的特點(diǎn)。本文主要就這一系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)架構(gòu)及應(yīng)用進(jìn)行分析闡述。

【關(guān)鍵詞】無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 監(jiān)控系統(tǒng) 數(shù)字視頻 應(yīng)用與研究

1 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)原則

對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)而言，其主要功能是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并以圖像的形式進(jìn)行直觀的反映，連接到系統(tǒng)且被授權(quán)的用戶可以對(duì)系統(tǒng)配置進(jìn)行操作，有效地控制攝像機(jī)云臺(tái)鏡頭的動(dòng)作。監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)通常采用嵌入式模式，能夠獨(dú)立運(yùn)行，并將監(jiān)控采集得到的音頻信息一并進(jìn)行收集與上傳處理。在系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要考慮到以下三個(gè)方面：

（1）實(shí)時(shí)性。對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)而言，其主要功能就是實(shí)時(shí)的監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)情景，然后將監(jiān)控得到的視頻、音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理，主要包括進(jìn)行實(shí)時(shí)壓縮與解壓縮、進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸和進(jìn)行實(shí)時(shí)同步等。

（2）清晰度。對(duì)于音、視頻的監(jiān)控系統(tǒng)而言，眾所周知，圖像以及聲音的清晰度是非常關(guān)鍵的，而對(duì)圖像以及聲音的清晰度等指標(biāo)影響最大的因素則是視頻采集卡、攝像圖以及傳輸壓縮數(shù)據(jù)流等。

（3）連續(xù)性。對(duì)于很多的監(jiān)控體系，要求其保持圖像以及聲音的連續(xù)性，在設(shè)計(jì)時(shí)要確定視頻圖像不丟幀，音頻信號(hào)的誤碼率在人耳接收范圍內(nèi)。

1.2 總體方案設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的各個(gè)部分都和通信網(wǎng)絡(luò)以及壓縮標(biāo)準(zhǔn)有較為密切的關(guān)系，在對(duì)系統(tǒng)的總體方案進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)時(shí)，可以遵循以下方面進(jìn)行：壓縮標(biāo)準(zhǔn)以及具體的實(shí)現(xiàn)方式。而判斷整個(gè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行是否成功的關(guān)鍵因素就是視頻、音頻壓縮比以及壓縮質(zhì)量。對(duì)于無(wú)線網(wǎng)路視頻監(jiān)控系統(tǒng)，就需要在壓縮碼率以及圖像質(zhì)量之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)，在信道允許下，其所提供的圖像質(zhì)量就相當(dāng)于一般VCD的質(zhì)量，這樣就能夠滿足要求。在7.5Mbps的傳輸速率，圖像的清晰度能夠有很好的效果，圖像像素可以達(dá)到352x298，在PAL制式下，幀率約為25幀∥秒。本設(shè)計(jì)應(yīng)用了MPEG--1的壓縮編碼方式，結(jié)合具體特定要求，遵循某項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的壓縮一般有以下幾種方法：

（1） 用嵌入式CPU實(shí)現(xiàn)。

（2）由Pc機(jī)上的應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)。

（3）采用專門(mén)的圖像壓縮芯片進(jìn)行圖像的壓縮。

（4）用可編程DSP芯片來(lái)進(jìn)行圖像壓縮。

1.3 設(shè)計(jì)出的新系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

常用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式；系統(tǒng)的服務(wù)器端通常包括攝像頭、視頻采集卡、云臺(tái)、畫(huà)面分割器、視頻服務(wù)器以及轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器等。編碼器主要將經(jīng)過(guò)采集處理之后的音視頻流傳輸?shù)睫D(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器。而客戶端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的途徑將具體的信息轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)器上，最終對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)以及應(yīng)用

2.1 對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸層以及傳輸控制層的分析

在監(jiān)控系統(tǒng)分層模型中，傳輸層和傳輸控制層是很重要的層次組成結(jié)構(gòu)，以下對(duì)這兩層的層次模型進(jìn)行分析討論。和OSI/ISO模型一樣，系統(tǒng)各層結(jié)構(gòu)都相對(duì)獨(dú)立，屏蔽上層且為為上層服務(wù)，只要各層之間的接口功能不變，上層模塊則不受影響，這樣可以提升系統(tǒng)的擴(kuò)展性以及通用性。各層的具體功能包括：

（1）網(wǎng)絡(luò)層由實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的軟件和網(wǎng)絡(luò)通信的硬件組成，其作用主要為客戶機(jī)與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸建立可靠的路徑。

（2）傳輸層：位于對(duì)表示層和網(wǎng)絡(luò)層的中間，主要對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行連接、拆除、以及數(shù)據(jù)流的擁塞控制等。

（3）數(shù)據(jù)表示層：主要負(fù)責(zé)地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，例如對(duì)原始數(shù)據(jù)的采集、顯示以及存儲(chǔ)等。

（4）用戶應(yīng)用層：其在整個(gè)系統(tǒng)的最外層，直接面向具體用戶。

在此信息流模型下，系統(tǒng)對(duì)每一臺(tái)計(jì)算機(jī)，都配置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)信息，以保證正常的進(jìn)行信息流傳輸。信息流具體包含了視頻、音頻信息和控制信息。系統(tǒng)采用了TCP協(xié)議來(lái)對(duì)控制信息進(jìn)行傳輸，由于似乎面向連接的，因此可以保障控制信息傳輸?shù)陌踩浴．?dāng)需要對(duì)某個(gè)中心監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行監(jiān)控的時(shí)候，系統(tǒng)首先會(huì)要通過(guò)TCP協(xié)議與現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行連接，然后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī)返回用戶登錄名、密碼，端口號(hào)等相關(guān)的數(shù)據(jù)。

對(duì)于所有的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī)，采用多播方式進(jìn)行監(jiān)控的數(shù)字視頻系統(tǒng)，都需要具有固定IP地址的服務(wù)器來(lái)實(shí)行，對(duì)于不同的主機(jī)，可以利用不同的端口或IP地址來(lái)進(jìn)行廣播。每一臺(tái)主機(jī)都能夠通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器來(lái)獲得需要的歷史視頻數(shù)據(jù)，為了有效地避免數(shù)據(jù)的重復(fù)備份，一般情況下，并不需要將全部的數(shù)據(jù)都備份在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中。

2.2 系統(tǒng)的應(yīng)用

本系統(tǒng)在應(yīng)用范方面非常的廣泛，相比于有線監(jiān)控系統(tǒng)，具有組網(wǎng)靈活的優(yōu)勢(shì)，在工程的具體實(shí)施中，比較的簡(jiǎn)單，工程的周期相對(duì)較短，特別適合某些利用傳統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)很難實(shí)施的場(chǎng)合。除此之外，還可以將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用在臨時(shí)監(jiān)控點(diǎn)一級(jí)傳統(tǒng)監(jiān)控盲點(diǎn)上。

3 結(jié)語(yǔ)

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有其他監(jiān)控系統(tǒng)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在社會(huì)發(fā)展各個(gè)領(lǐng)域中，比如交通監(jiān)控系統(tǒng)、小區(qū)安防監(jiān)控系統(tǒng)，地下停車場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)等場(chǎng)合，在運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)比較穩(wěn)定，可靠性高，具有較好的市場(chǎng)前景。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

劉炳奇（1983-），男，河北省吳橋縣人。碩士學(xué)歷。主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用。

作者單位

德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山東省德州市 253032