基于 H.264視頻壓縮技術的網絡視頻傳輸系統設計

李紅京

(河北白沙煙草有限責任公司,河北石家莊 050035)

基于 H.264視頻壓縮技術的網絡視頻傳輸系統設計

李紅京

(河北白沙煙草有限責任公司,河北石家莊 050035)

閉路電視監控作為一項先進的高科技防范手段,特別是由于系統本身具有直觀、實時、記錄、回放等特點,在許多領域得到越來越廣泛的應用。著重介紹了 H.264視頻壓縮技術和視頻網絡傳輸技術的同時,對前端視頻處理、傳輸系統設計、遠程聯網集中平臺管理以及視頻存儲、轉發與顯示等全方面的純數字高清網絡視頻監控系統進行了研究設計。

網絡視頻監控;H.264編解碼;傳輸技術

為了能夠實現有效、高質量的純數字高清網絡視頻監控,需要多種技術的支持。全網絡數字視頻監控管理系統除了具有傳統閉路電視監視系統的所有功能外,還具有遠程視頻監看與回放,遠程云鏡控制,快球預置點調用,網絡連接異常檢測,前端視頻信號檢測,DVS主機聯動報警,視頻錄像數據存儲等功能。同時采用當前國際上最新的 H.264視頻編解碼標準,大大增強了圖像的編碼效率和改善圖像數據在網絡中的傳輸效率。最后依靠現代通信技術和計算機技術以及軟件開發技術完成報警系統和視頻監控的有效聯動,構造一套完善的后臺管理軟件平臺。

1 系統設計

高清網絡視頻監控系統由總控中心里的專用顯示器、錄像設備以及布置在轄區各主要部位的高清攝像機、云臺通過專用視頻網絡組成。

網絡視頻集中管理平臺的系統框圖如圖1所示。該項目轄區監控點位總共38個,且主體部分均采用高清網絡數字攝像機,因此采用適于大型集中監控的VMP智能網絡視頻集中管理平臺。該平臺通過轄區的視頻監控局域網將分散、獨立的圖像采集點進行聯網匯聚,實現整個轄區的統一監控、集中存儲、集中管理、資源共享,通過統一搭建的綜合監控業務平臺系統,滿足轄區高清網絡化視頻監控的需要。VMP智能網絡視頻集中聯網管理平臺采用目前比較先進和流行的模塊化設計,將整個平臺通過軟件開發分為多個靈活可調的模塊進行有機組合。利用大樓內的局域網與各個高清數字攝像機進行數據交換[1-7]。

1.1 監控點位選擇

視頻監控系統設計中前端點位的布置是否合理,以及所采用的設備是否恰當都是整個系統的關鍵所在。因此本系統中,前端點位全部采用清晰度比較高的數字攝像機,同時每臺攝像機配置一臺單路的網絡視頻服務器,某些區域點位比較集中的可以采用雙路視頻服務器進行信號匯聚。

1.2 前端視頻采集

本解決方案前端視頻處理模式是采用純高清數字網絡攝像機和模擬攝像機加網絡視頻編碼器的方式來架構,同時為了滿足監控畫面的預覽和回放清晰度,本系統選擇以720P的網絡數字高清攝像機和以標準H.264編碼的D1網絡攝像機共同來搭建一個全數字的網絡視頻監控系統。

1.3 遠程聯網集中管理平臺的組成模塊

遠程聯網集中管理平臺的組成模塊包括集中管理控制模塊、用戶目錄驗證服務、流媒體轉發服務、集中存儲服務、報警電子地圖服務模塊、網絡數字矩陣等。

1.4 電視墻顯示系統設計

監控中心的顯示系統由4臺高清電視機和4臺高清解碼器和1臺管理中心服務器及1臺網絡數字矩陣服務器組成,高清解碼器主要負責將前端傳回來的網絡視頻信號解碼還原成高清模擬視頻信號送到高清電視機上顯示,同時電視墻中心的高清顯示器與網絡數字矩陣服務器進行連接,實現高清數字視頻信號顯示,并可自動切換和任意組合。

2 H.264視頻壓縮技術

H.264視頻壓縮技術作為當前國際上最新的圖像編解碼標準,它以低碼率、高清晰的特點持續提供較高的視頻質量,能夠大大增強圖像的編碼效率和改善圖像數據在網絡中的傳輸效率。

2.1 H.264視頻編碼實現

H.264標準的編碼流程框圖如圖2所示,它采用基于塊的混合編碼模式。其基本算法是通過幀間和幀內預測來消除視頻序列中的時間和空間冗余,經過變換和量化編碼來消除頻域冗余。H.264視頻編碼相對于其他的編碼標準,在一定模式下提高了視頻壓縮編碼性。

2.2 H.264視頻解碼實現

相對應的 H.264視頻解碼實現如圖3所示,與編碼實現的過程相反,依據幀內編碼進行逆量化,反變換,重構幀,最后經塊濾波器平滑濾波后得到重建圖像。

3 VMP視頻網絡傳輸結構

采用聯網集中管理平臺可對整個系統中的所有設備進行管理和維護,同時通過集中管理平臺的多業務承載特性讓其他部分的業務終端輕松訪問,比如調度指揮系統和檢修部門可隨時通過客戶端調用實時圖像或點播歷史錄像信息來分析每個點位的歷史工作狀態,進一步提高轄區安全防范工作的效率,減輕維護人員的工作壓力。

視頻網絡傳輸的流程如圖4所示。流媒體技術主要是流式傳輸的實現,而流式傳輸除了需要經過處理的多媒體數據和足夠的緩存外,更重要的是需要適當的協議,才能保證流式傳輸的順利進行。

通過對網絡視頻監控系統中視頻流傳輸的分析,可以清楚地構思出視頻信息在網絡中傳輸的詳細過程,同時依據控制參數,對視頻流傳輸進行控制,即可得到網絡視頻監控系統視頻發送端和視頻接收端的流程圖,如圖5、圖6所示。

4 結 語

網絡視頻監控系統是一個系統工程,僅靠提高攝像頭的分辨率是不能達到良好的監控效果的,需改善數字視頻的壓縮技術,降低網絡視頻傳輸的誤碼率,提高存儲和播放視頻的質量,從而推動網絡視頻走向智能化。

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H.264 video compression based on network video monitoring system technical design

LI Hong-jing
(Hebei Baisha Tobacco Company Limited,Shijiazhuang Hebei 050035,China)

Closed-circuit television monitoring as an advanced high-tech means of protection is employed in many fields,owing to its intuitive,real-time,recording,and playback features.This paper introduces the H.264 video compression technology and video network transmission technology,and at the same time conducts the research in front-end video processing design,transmission system design,remote networking platform management,and all aspects of pure digital HD video monitoring system network including video centralized storage,transfer and display.

network video monitoring;H.264 code;transmission technology

TP393

A

1008-1534(2011)04-0236-04

2011-03-16

責任編輯:陳書欣

李紅京(1972-),男,河北邯鄲人,工程師,主要從事制絲車間電氣設備管理、維護和技術改進方面的工作。