數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)PPT

數(shù)字化視頻基礎知識HoneywellSecurity目錄成像原理數(shù)字化壓縮標準壓縮原理存儲傳輸DVR介紹數(shù)字視頻網(wǎng)絡模擬圖像的清晰度625行768列PAL視頻垂直清晰度:625*0.75=468TVL水平清晰度:2*6M*0.000064*0.75=576TVL25幀電視線:在水平或垂直方向可以辨別的掃描線數(shù).數(shù)字圖像的分辨率CCIR確定的抽樣頻率為13.5M水平像素點:13.5M*0.000052=702垂直像素點:625-49=576704/720像素:是組成數(shù)字圖像的最小單元,根據(jù)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器所提供數(shù)值的大小來還原圖像的色彩和亮度.數(shù)字圖象的分辨率100753550320240640480為什么要壓縮非壓縮的數(shù)字視頻帶寬

(720*576*8+352*576*8*2)*25=166Mbit占用存儲空間約80GB/路小時兩個單位:bit位:在傳輸中一般用位來表示傳輸速率或傳輸帶寬,單位bByte字節(jié):在存儲中用字節(jié)來表示空間或文件大小,單位B1B=8bit視頻的壓縮壓縮模/數(shù)轉(zhuǎn)換001101011101011001010110101001110101011001011010101101010101100010101082KB低壓縮3KB高度壓縮6KB中度壓縮不同的壓縮標準ITU-T標準:H.261,H.262,H.263(H.264)ISO/IEC標準:MPEG-1,2,4和JPEG-2000其他標準:Motion-JPEG和Wavelet不同壓縮標準使用帶寬比較壓縮原理人眼視覺心理光強感知特性視覺閾:在給定光強下,人眼能分辨的兩個區(qū)域光強差別的最小值.根據(jù)韋伯定律,視覺閾隨光強呈線性變化,即背景亮度越高,人眼對亮度的辨別能力越弱人眼結(jié)構(gòu):感知光強的柱壯細胞1.8億個,感知色彩的椎狀細胞0.08億個

人眼對光亮度的敏感性遠大于對光色彩的敏感性人眼對靜態(tài)物體的敏感性大于對運動物體的敏感性人眼對圖像中心的敏感性大于對圖像邊緣的敏感性壓縮原理視頻的冗余性空間冗余時間冗余結(jié)構(gòu)冗余壓縮去冗余的對應方法離散余弦變換DCT-------去空間冗余運動補償------去時間冗余可變長度編碼------去結(jié)構(gòu)冗余壓縮原理視頻圖像的頻譜特性視頻圖像的頻譜是不連續(xù)的,在行頻整倍數(shù)及周圍分布視頻圖像頻譜分量幅度隨頻率增高而衰減高頻分量主要集中在占圖像比例很小的圖像邊緣及色彩豐富的部分壓縮原理DCT(discretecosinetransform)離散余弦變換每個方塊代表圖中的像素靜態(tài)壓縮全幀壓縮,M-JPEG,WAVELET壓縮延時小圖像完整性好壓縮后占用存儲空間較大傳輸需要更多帶寬動態(tài)壓縮幀間預測運動補償壓縮H.26X,MPEG-X壓縮后的視頻文件大小動態(tài)變化,傳輸占用較小的帶寬壓縮有一定延時不同壓縮標準的應用信息速率典型應用國際標準圖象存儲與傳輸JPEG<64k基于電話線的可視通信H.26364k-128k可視電話H.261384k-2M會議電視H.2611.5M圖象存儲（VCD）MPEG-13-10M數(shù)字電視MPEG-234-45MTV制作CCIR<50MHDTVMPEG-2<4M低速率可視通信,交互應用MPEG-4各種壓縮標準比較傳輸方式優(yōu)勢劣勢標注M-JPEG移動/靜止圖像壓縮滿幀(無預測)單幀插入低延時帶寬的低效應用非開放技術(shù)由于滿幀要求大量帶寬，已經(jīng)慢慢失去吸引力小波

(JPEG2000+非開放標準)

滿足有損或無損壓縮靜止圖像最佳可升級的沒有圖像塊效應JPEG2000是靜止圖像級的壓縮標準–對實時監(jiān)控沒有優(yōu)勢(非開放的預測擴展方法)對處理器要求高主要市場是高品質(zhì)靜止圖像壓縮

部分DVR采用小波壓縮H261(3):視頻會議的標準低彼特率，用于-n*64或128kb/s–H263或上至2兆帶寬通常減少圖像碼流，或?qū)D像分辨率縮小到1/2或1/4。德國Telco公司的電話會議系統(tǒng)中普遍使用H26X標準融合于MPEG-4標準中

(H264編碼方式=MPEG-4-AVC)各種壓縮標準比較方式優(yōu)勢劣勢標注MPEG-1:用于CD和VCD有效的壓縮方式：有很好的動態(tài)壓縮補償

開放式標準延時僅適于低分辨率圖像標準.由于MPEG-4/DivX壓縮軟件的興起，而漸失寵幸MPEG-2:數(shù)字電視標準芯片成本在降低有效的壓縮方式DVD質(zhì)量畫面標準壓縮格式軟件解碼隨處可得明顯的延時已有的高成本按照PAL/NTSC幀率和分辨率標準:不適合錄像和存儲較長時間的圖像將繼續(xù)滿足高端市場的應用需求,但是不適合于有長時間錄像MPEG-4世界標準:也用于CCTV非常有效的壓縮方式非常靈活的幀率和圖像分辨率可調(diào)標準壓縮延時長短完全可以控制有效的壓縮標準，常用于D1圖像標準MPEG-4將成為CCTV系統(tǒng)中的壓縮標準H26X標準融于MPEG-4之中

(H264標準=MPEG-4

AVC)壓縮手段軟件壓縮硬件只完成視頻圖像的采集,壓縮及處理由電腦的CPU來完成壓縮速度較低,成本最低,DVR采用此方式硬件壓縮視頻的采集壓縮及處理全部通過電路來實現(xiàn)DSP芯片DSP(DigitalSignalProcessor)是目前CCTV行業(yè)最常用的信號處理器件DRV及低端編解碼器采用此方式ASIC芯片ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuits，專用集成電路)高端編解碼器采用此方式,壓縮速度比DSP高40倍壓縮速度對視頻圖像的影響存儲設備RAIDRAID的全稱是廉價磁盤冗余陣列（RedundantArrayofInexpensiveDisks）或獨立性磁盤冗余陣列（RedundantArrayofIndependentDisks）RAID技術(shù):1、數(shù)據(jù)條帶化，減少硬盤尋道時間，提高存取速度2、通過對幾塊硬盤同時讀取，來提高存取速度3、通過鏡像或存儲奇偶校驗實現(xiàn)數(shù)據(jù)的冗余保護經(jīng)常應用的RAID陣列主要分為RAID0，RAID1，RAID5和RAID0+1。存儲設備RAID幾種RAID技術(shù)的比較：RAID

0

存取速度最快，沒有容錯

；RAID

1

完全容錯，成本高

；RAID

3

寫入性能最好，沒有多任務功能

；RAID

4

具備多任務及容錯功能

Parity

磁盤驅(qū)動器造成性能瓶頸

；RAID

5

具備多任務及容錯功能

；RAID

0+1/RAID

10

速度快、完全容錯，成本高。存儲設備RAIDRAID0RAID0也叫條帶化，它將數(shù)據(jù)象條帶一樣寫到多個磁盤上，這些條帶也叫做“塊”。條帶化實現(xiàn)了可以同時訪問多個磁盤上的數(shù)據(jù)，平衡I/O負載，加大了數(shù)據(jù)存儲空間和加快了數(shù)據(jù)訪問速度存儲設備RAIDRAID1也被稱為磁盤鏡像。系統(tǒng)將數(shù)據(jù)同時重復的寫入兩個硬盤，但是在操作系統(tǒng)中表現(xiàn)為一個邏輯盤。所以如果一個硬盤發(fā)生了故障，另一個硬盤中仍然保留了一份完整的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)仍然可以照常工作

存儲設備RAIDRAID5系統(tǒng)可以對陣列中所有的硬盤同時讀寫，減少了由硬盤機械系統(tǒng)引起的時間延遲，提高了磁盤系統(tǒng)的I/O能力；當陣列中的一塊硬盤仿生故障，系統(tǒng)可以使用保存在其它硬盤上的奇偶校驗信息恢復故障硬盤的數(shù)據(jù)，繼續(xù)進行正常工作。存儲設備RAIDRAID0+1/RAID10對RAID0陣列做鏡像。這是一種DualLevelRAID，也有人稱之為RAIDlevel10。是兩組硬盤先做RAID0，組成兩顆大容量的邏輯硬盤，再互相為“鏡像”。在每次寫入數(shù)據(jù)，磁盤陣列控制器會將資料同時寫入該兩組“大容量數(shù)組硬盤組”內(nèi)。數(shù)字視頻的傳輸

一、點對點傳輸1、PSTN（PublicServiceTelephoneNetwork)2、ISDN（IntegratedServiceDataNetwork)窄帶2B+D=128K+16K寬帶30B+D3、DDN（DigitalDataNetwork)數(shù)字視頻的傳輸二、ATM（AsynchronousTransferMode)傳輸速率E1=2MbpsSTM-1=155MbpsSTM-4=622Mbps真正的QOS面向連接的傳輸VPVC數(shù)字視頻的傳輸三、以太網(wǎng)TCP/IP類型速率以太網(wǎng)10M/100Mbps千兆網(wǎng)1000MbpsFDDI100Mbps單播和組播數(shù)字視頻的傳輸TCP與UDP比較（傳輸視頻通常用UDP）TCPUDP協(xié)議傳輸控制協(xié)議用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議連接面向連接無連接傳輸可靠請高低傳輸速度較慢較快包重組有無錯誤偵測強大的錯誤偵測及恢復功能完整性偵測適合傳輸內(nèi)容高準確性的內(nèi)容廣播及大流量內(nèi)容數(shù)字視頻的傳輸VLAN=虛擬的局域網(wǎng)在一個物理的網(wǎng)絡內(nèi)可存在多個虛擬的LANs數(shù)字視頻的傳輸QoS(QualityofService)機制QoS

在繁忙的帶寬又不富裕的網(wǎng)絡中必須執(zhí)行QoS對于要求實時傳輸?shù)膽弥杏绕渲匾?，比如實時視頻和音頻等如果要保證系統(tǒng)的QoS,有2個選擇:超/富裕帶寬設計在網(wǎng)絡內(nèi)執(zhí)行QoS

機制全雙工/802.3x

，帶優(yōu)先級可交換/802.1p

并結(jié)合第三層協(xié)議，比如RSVPRSVP=ResourcesReservationProtocolEthernetLAN帶QoS

DVR什么是DVR（DigitalVideoRecorder)

基本功能：錄象保存、畫面分割，視頻偵測，報警觸發(fā)具權(quán)限密碼管理功能，可設定每一位使用者不同的權(quán)限可多人同時在LAN(LocalAreaNetwork)網(wǎng)絡環(huán)境下存取或控制此網(wǎng)絡內(nèi)所有可利用的保全監(jiān)視設備與功能具備P/T/Z(Pan/Tilt/Zoom)及預覽(Pre-set)、群組(Group)、巡弋(Touring)等控制功能可將資料備份存于「磁盤陣列」設備視頻的傳輸切換DVRDVR分類PCBaseDVR

操作系統(tǒng)為WINDOWS，功能強大，操作靈活，網(wǎng)絡功能強大，穩(wěn)定性較差StandaloneDVR操作系統(tǒng)：RTOS，可靠，界面單調(diào)，操作麻煩操作系統(tǒng)：LINUX，較可靠，操作較靈活，完整的網(wǎng)絡功能DVRDVR的壓縮技術(shù)M-JPEG----MPEG-1----MPEG4----H.264WaveLetMPEG-2數(shù)字視頻網(wǎng)絡數(shù)字視頻網(wǎng)絡的組成數(shù)字視頻網(wǎng)絡建立連接的編解碼器數(shù)字視頻網(wǎng)絡數(shù)字視頻網(wǎng)絡實現(xiàn)的功能實時圖像、音頻PTZ控制虛擬矩陣功能序列，巡視，報警管理網(wǎng)絡錄象、查看錄象視頻偵測系統(tǒng)設備管理數(shù)字視頻網(wǎng)絡數(shù)字視頻網(wǎng)絡設計需要考慮的問題視頻圖像質(zhì)量的要求帶寬要求QoS達到或超過預期