數(shù)字視頻監(jiān)控的發(fā)展與展望

數(shù)字視頻監(jiān)控的發(fā)展與展望

視頻監(jiān)控以其直觀、方便、豐富的信息，廣泛應用于安全系統(tǒng)、銀行、交通、能源、采礦和其他系統(tǒng)。近年來,隨著計算機、網(wǎng)絡以及視頻處理、網(wǎng)絡傳輸技術等的發(fā)展,視頻監(jiān)控正在逐漸進人了數(shù)字化的網(wǎng)絡時代。目前,利用Internet網(wǎng)絡資源對視頻監(jiān)控信號進行實時數(shù)據(jù)的傳輸及控制,可充分利用網(wǎng)絡優(yōu)勢,方便有效的進行遠程監(jiān)控。1視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢1.1錄像視頻傳輸系統(tǒng)的應用視頻監(jiān)控自上世紀出現(xiàn)以來,隨著社會的進步,視頻監(jiān)控的應用領域越來越廣泛,并且已成為安防、金融系統(tǒng)等必不可少的一個子系統(tǒng),目前為止,視頻監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)歷了三個時代。第一代:模擬時代。也叫閉路電視監(jiān)控。是從上世紀80年代到90年初期,十多年的時間一直主導著安防市場。大量應用在公安、軍工、交通、銀行等重要單位和部門。其特點是使用模擬方式將攝像機拍攝的視頻信號通過同軸電纜傳輸?shù)奖O(jiān)控中心,監(jiān)控中心通過視頻分配和合成將視頻信號顯示在電視機等輸出設備上,最后以磁帶的方式使視頻信號得以保存。第二代:半數(shù)字時代。是從上世紀90年代中期開始出現(xiàn),視頻以模擬方式采用同軸電纜進行傳輸,由多媒體控制主機或硬盤錄像主機(DVR)進行數(shù)字處理與存貯。第三代:全數(shù)字時代?；诰W(wǎng)絡,以數(shù)字視頻處理技術為核心,基于國際通用的TCP/IP協(xié)議,采用流媒體技術實現(xiàn)視頻在網(wǎng)上的多路復用傳輸。1.2視頻監(jiān)控的發(fā)展方向前端一體化、視頻數(shù)字化、監(jiān)控網(wǎng)絡化、系統(tǒng)集成化是視頻監(jiān)控現(xiàn)在大的發(fā)展方向,而數(shù)字化是網(wǎng)絡化的前提,網(wǎng)絡化又是系統(tǒng)集成化的基礎,所以,視頻監(jiān)控發(fā)展的兩個最大趨勢特點是數(shù)字化和網(wǎng)絡化。1.2.1視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化數(shù)字化是計算機技術的特征,是以信息技術為核心的電子技術發(fā)展的必然,隨著時代的發(fā)展,我們的生存環(huán)境將變得越來越數(shù)字化,21世紀將是數(shù)字化時代。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化首先應是系統(tǒng)中信息流(包括視頻、音頻、控制等)的數(shù)字化,解決信息流采集的數(shù)字化、壓縮的數(shù)字化、傳輸?shù)臄?shù)字化、播放的數(shù)字化,改變視頻監(jiān)控從信息采集、數(shù)據(jù)處理、傳輸、系統(tǒng)控制等的方式和結構形式。數(shù)字化的信息流更易于保存、網(wǎng)絡傳播,適合經(jīng)濟社會發(fā)展的大趨勢。1.2.2網(wǎng)絡化視頻監(jiān)控視頻監(jiān)控的網(wǎng)絡化是將系統(tǒng)的結構由集總式向集散式系統(tǒng)過渡。集散式系統(tǒng)采用多層分級的結構形式,視頻監(jiān)控設備不用再集中一處,可以分布在各個不同區(qū)域,組成監(jiān)控系統(tǒng)的硬件和軟件采用標準化、模塊化和系列化的設計,通過網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)連接在一起,即可實現(xiàn)視頻的網(wǎng)絡化監(jiān)控。網(wǎng)絡化極大程度地打破了視頻監(jiān)控的區(qū)域限制,設備擴展的數(shù)量界限。我們可以利用現(xiàn)有的Internet資源,實現(xiàn)不同區(qū)域的網(wǎng)絡化監(jiān)控,節(jié)約資源。而視頻監(jiān)控一個重要要求是及時性、實時性,這就需要解決好信息流在傳輸過程中快捷、實時。2流暢性技術2.1視頻監(jiān)控邊下載邊觀看所謂流媒體就是將多媒體文件,如音頻、視頻、動畫等文件,經(jīng)過特殊編碼,使其成為在網(wǎng)絡中使用流式傳輸?shù)倪B續(xù)時基媒體,適應網(wǎng)絡邊下載邊播放的播放方式。流媒體文件通常壓縮比較高,文件體積比較小,播放效率高。流媒體與常規(guī)視頻媒體之間最大的區(qū)別在于,流媒體可以邊下載邊播放。正是由于流媒體文件可以邊下載邊播放的特性,保證其播放時反映速度快,可以大大節(jié)省時間。而常規(guī)視頻媒體文件比較大,需要完全下載下來才能播放,而網(wǎng)絡的帶寬有限,因此有時下載需要很長的時間,妨礙了信息的流通。2.2連續(xù)、實時上傳流式傳輸方式是將視/音頻等多媒體文件經(jīng)過特殊的壓縮方式分成一個一個壓縮包,通過網(wǎng)絡向用戶計算機進行連續(xù)、實時傳送。實現(xiàn)流式傳輸有兩種方法:順序流式傳輸和實時流式傳輸。實時流式傳輸要求信息在傳輸過程中始終實時傳送,特別適合現(xiàn)場事件,也支持隨機訪問,用戶可快進或后退以觀看媒體前面或后面的內(nèi)容。理論上,實時流一經(jīng)播放就可不停止,但實際上,可能發(fā)生周期暫停。2.3流量連接與控制的討論3網(wǎng)絡視頻監(jiān)控中的媒體應用3.1視頻傳輸網(wǎng)絡傳輸網(wǎng)絡視頻監(jiān)控以網(wǎng)絡數(shù)字視頻處理技術為核心,結合網(wǎng)絡技術、多媒體技術,徹底克服模擬監(jiān)控缺點。系統(tǒng)由視頻采集、視頻傳輸、控制中心等組成,對圖像實時性、傳輸速度、并行處理能力、存儲容量等要求較高,并支持多種有線、無線傳輸介質(zhì),集視頻切換、智能控制、遠程傳輸、布防報警等功能于一身。其信號傳輸具有以下特點:(1)實時性,即通過網(wǎng)絡傳輸?shù)囊曨l信號須實時處理,如實時壓縮、解壓縮、傳輸?shù)?(2)同步性,即采集視頻信號的主機設備雖然分布不同,但各個終端顯示的視頻信息需同步;(3)分布性,即多個采集信息的設備現(xiàn)場采集信息的主機位于不同的區(qū)域,通過網(wǎng)絡互聯(lián)設備連接。視頻傳輸依賴的通信網(wǎng)絡包括LAN、WAN、ISDN、ATM等,由于每種網(wǎng)絡傳輸控制及通信協(xié)議均不同,適合遠程監(jiān)控的數(shù)字視頻傳輸要求標準也不同。目前,TCP/IP協(xié)議作為事實上的標準,廣泛用于各種網(wǎng)絡。3.2流媒體技術及其所具有的優(yōu)勢流媒體技術應用于網(wǎng)絡數(shù)字監(jiān)控顯然是最好的選擇,它能有效克服其他常規(guī)媒體文件傳輸過程中存在的局限性。其顯著特點主要表現(xiàn)在:流媒體能夠?qū)崿F(xiàn)低帶寬環(huán)境下提供高質(zhì)量音/視頻等文件;流媒體技術可保證在不同連接速率下的用戶得到相應質(zhì)量的媒體播放效果;流媒體多址廣播技術可顯著減少服務器負荷,同時最大限度節(jié)約帶寬。顯然,流媒體技術應用于網(wǎng)絡數(shù)字監(jiān)控有其它方式無可比擬的優(yōu)越性。特別對窄帶網(wǎng)絡數(shù)字監(jiān)控尤為顯著,用戶不必等待遠端監(jiān)控信息完全傳輸完畢只需在開始等待一點延遲,即可實時、連續(xù)播放,有效克服其它媒體方式播放的等待問題,實時性較好。4流媒體技術的應用隨著網(wǎng)絡技術的繼續(xù)發(fā)展,帶寬的不斷提高,網(wǎng)絡視頻監(jiān)控以其實時、分布的特點必將被社會生活各個領域更加廣泛的應用,而流媒體技術與監(jiān)控技術的進一步結合,可以更好的實現(xiàn)實時、高質(zhì)量的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控信息。(1)用戶下載部分的流式流式轉(zhuǎn)換不像實時流式傳輸?shù)乃俣瘸霈F(xiàn)c順序流式傳輸是順序下載,在下載文件的同時用戶可觀看在線媒體,在特定的時刻,用戶只能觀看已下載的那部分,而不能跳到還未下載的部分,順序流式傳輸不像實時流式傳輸在傳輸期間根據(jù)用戶連接的速度做調(diào)整。由于標準的HTTP服務器可發(fā)送這種形式的文件,也不必其他特別協(xié)議,他經(jīng)常被稱作HTTP流式傳輸。(2)絡連接配匹實時流式傳輸指確保媒體信號帶寬和網(wǎng)絡連接配匹,使媒體可被實時觀看到。實時流和HTTP流式傳輸不同,它需要專用的流媒體服務器和傳輸協(xié)議。(1)transpol-col數(shù)字媒體實時傳輸協(xié)議RTP(Real-TimeTransportProtocol)與實時傳輸控制協(xié)議RTCP(Real-TimeTransportControlProtocol)。前者是網(wǎng)絡上針對多媒體數(shù)據(jù)流的傳輸協(xié)議,適合一對一、一對多傳輸情況,目的是提供時間信息并實現(xiàn)數(shù)據(jù)流同步。后者能為按順序傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包提供可靠傳輸機制,并和RTP一起提供流量控制、擁塞控制服務。RTP會話期間,各客戶端周期性傳輸RTCP包。二者配合使用,能以有效的反饋和最小的開銷實現(xiàn)傳輸效率最佳化,特別適合實時數(shù)據(jù)傳輸。(2)rsvp抗混合網(wǎng)絡傳輸協(xié)議資源預留協(xié)議RSVP(ResourcereSerVationProtocol)是針對IP網(wǎng)絡傳輸層不能保證QoS和支持多點傳輸而提出的協(xié)議。RSVP在業(yè)務流傳送前先預約一定的網(wǎng)絡資源,建立靜態(tài)或動態(tài)的傳輸邏輯通路。從而保證每一業(yè)務流都有足夠的“獨享”帶寬,因而能夠克服網(wǎng)絡的擁塞和丟包,提高QoS性能。(3)rtsp控制實時流協(xié)議(Real-TimeStreamingProtocol)由RealNetworks和Netscape共同提出。是工作在RTP之上的應用層協(xié)議。它的主要目標是為單播和多播提供可靠的播放性能。RTSP的主要思想是提供控制多種應用數(shù)據(jù)傳送的功能。即提供一種選擇傳送通道的方法,例如UDP、TCP、IP多播,同時提供基于RTP傳送機制的方法。RTSP控制通過單獨協(xié)議發(fā)送的流,與控制通道無關,例如,RTSP控制可通過TCP連接,而數(shù)據(jù)流通過UDP。通過建立并控制一個或幾個時間同步的連續(xù)流數(shù)據(jù),其中可能包括控制流,RTSP能為服務器提供遠程控制。視頻信