网络视频监控关键技术精选.ppt

郭颖 1 影响视频质量的关键指标 2 视频压缩技术 3 固定码率和可变码率编解码 4 视频封装格式 5 视频传输协议 6 云台控制协议 7 芯片技术与压缩板卡 8 图像传感器技术 1 影响视频质量的关键指标 在模拟CCTV系统中，画面质量取决于分辨率，即人眼所能分辨的黑白条纹数，单位是电视线（TV 线）。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》GA/T-367-2001国家标准，对安防行业视频标准提出要求：一级（甲级）项目录像回放清晰度要≥350TV线；二级、三级项目录像回放清晰度要≥300TV。 网络和数字监控系统的图像质量需要考虑下列因素： （1）分辨率。 （2）压缩算法。 （3）帧率。 （4）视频延时。 2 视频压缩技术 通过CCD或CMOS感光及BNC输出后的视频称为“模拟视频”，但事实上此时视频信号已经是由一帧帧连续的图像构成了。这种图像的每一幅图像都是由许许多多个像素点组成，其中每个像素点通常具有R、G、B(即红、绿、蓝）三种色彩的分量量化数值。因此，从根本上说，“模拟视频”事实上也是数字化的，只不过这种数字化保留了原始现场所有的光影信息，信息冗余度极大。 解决模拟视频信号数字化后数据量庞大的有效办法就是采用 ，压缩数字视频中的冗余信息，减少视频数据量。数据冗余的情况包括空间、时间、结构、知识、视觉、图像区域的相同性等冗余信息。 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。无损压缩是指压缩后的数据解压时得到的重现图像与原始图像完全相同的压缩方法。无损压缩不丢失任何信息，但其压缩率很小。典型的算法有Huffman编码、Shannon-Fano编码、算数编码等。有损压缩是指解压后得到的图像与原始图像产生误差、去除一定信息的压缩方法。 目前，有损压缩在视频处理中得到广泛应用。在选择视频压缩标准时需要参考以下因素： （1）压缩类别：有损压缩会导致数据损失，过大的压缩比会导致图像质量的下降。 （2）压缩比比例：各种压缩方案支持不同的压缩比例，压缩比例越大，压缩和还原需要的时间越多，采用有损压缩时图像的还原效果也越差。 （3）压缩时间：压缩算法通常需要较长时间才能完成，有些压缩方案可以通过专用硬件提高压缩速度。 为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。其中传统压缩编码建立在仙农信息论基础之上的，以经典集合论为工具，用概率统计模型来描述信源，其压缩思想基于数据统计，只能去除数据冗余，属于低层压缩编码的范畴。MPEG-1、MPEG-2、H.261、H.263都是第一代压缩编码技术，着眼于图像信号的统计特性来设计编码器，属于波形编码的范畴。这种编码方案把视频序列按时间先后分为一系列帧，每一帧图像又分成宏块以进行运动补偿和编码。 新一代压缩技术编码思想由基于像素和像素块转变为基于内容。它突破了仙农信息论框架的束缚，充分考虑了人眼视觉特性及信源特性，通过去除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，前者属于中层压缩编码，后者属于高层压缩编码。以MPEG-4/H.264为代表的基于模型/对象的第二代压缩编码技术，除了继承第一代视频编码的核心技术，如变换编码、运动估计与运动补偿、量化、熵编码外，还充分利用了人眼视觉特行，抓住了图像信息传输的本质，从轮廓、纹理思路出发，支持基于视觉内容的交互功能，这适应了多媒体信息的应用由播放型转向基于内容的访问、检索及操作的发展趋势。H.264标准的推出，是视频编码标准的一次重要进步，它与现有的MPEG-2、MPEG-4及H.263相比，具有明显的优越性，特别是在编码效率上的提高，使之能用许多新的领域。尽管H.264的算法复杂度是现有编码压缩标准的4倍以上，但随着集成电路的快速发展，H.264的应用已成为现实。 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，市场上多数的数字视频录像机、视频服务器和网络摄像机都已经能够支持MPEG-4/H.264的压缩方法。另外我国也在积极推进AVS标准。 AVS标准是《信息技术：先进音视频编码》系列标准的简约，AVS标准包括系统、视频、音频、数字版权管理4个主要技术标准和一致性测试等支撑标准，是我国具有自主知识产权的第二代信源编