基于 H.264视频压缩技术的网络视频传输系统设计

李红京

(河北白沙烟草有限责任公司,河北石家庄 050035)

基于 H.264视频压缩技术的网络视频传输系统设计

李红京

(河北白沙烟草有限责任公司,河北石家庄 050035)

闭路电视监控作为一项先进的高科技防范手段,特别是由于系统本身具有直观、实时、记录、回放等特点,在许多领域得到越来越广泛的应用。着重介绍了 H.264视频压缩技术和视频网络传输技术的同时,对前端视频处理、传输系统设计、远程联网集中平台管理以及视频存储、转发与显示等全方面的纯数字高清网络视频监控系统进行了研究设计。

网络视频监控;H.264编解码;传输技术

为了能够实现有效、高质量的纯数字高清网络视频监控,需要多种技术的支持。全网络数字视频监控管理系统除了具有传统闭路电视监视系统的所有功能外,还具有远程视频监看与回放,远程云镜控制,快球预置点调用,网络连接异常检测,前端视频信号检测,DVS主机联动报警,视频录像数据存储等功能。同时采用当前国际上最新的 H.264视频编解码标准,大大增强了图像的编码效率和改善图像数据在网络中的传输效率。最后依靠现代通信技术和计算机技术以及软件开发技术完成报警系统和视频监控的有效联动,构造一套完善的后台管理软件平台。

1 系统设计

高清网络视频监控系统由总控中心里的专用显示器、录像设备以及布置在辖区各主要部位的高清摄像机、云台通过专用视频网络组成。

网络视频集中管理平台的系统框图如图1所示。该项目辖区监控点位总共38个,且主体部分均采用高清网络数字摄像机,因此采用适于大型集中监控的VMP智能网络视频集中管理平台。该平台通过辖区的视频监控局域网将分散、独立的图像采集点进行联网汇聚,实现整个辖区的统一监控、集中存储、集中管理、资源共享,通过统一搭建的综合监控业务平台系统,满足辖区高清网络化视频监控的需要。VMP智能网络视频集中联网管理平台采用目前比较先进和流行的模块化设计,将整个平台通过软件开发分为多个灵活可调的模块进行有机组合。利用大楼内的局域网与各个高清数字摄像机进行数据交换[1-7]。

1.1 监控点位选择

视频监控系统设计中前端点位的布置是否合理,以及所采用的设备是否恰当都是整个系统的关键所在。因此本系统中,前端点位全部采用清晰度比较高的数字摄像机,同时每台摄像机配置一台单路的网络视频服务器,某些区域点位比较集中的可以采用双路视频服务器进行信号汇聚。

1.2 前端视频采集

本解决方案前端视频处理模式是采用纯高清数字网络摄像机和模拟摄像机加网络视频编码器的方式来架构,同时为了满足监控画面的预览和回放清晰度,本系统选择以720P的网络数字高清摄像机和以标准H.264编码的D1网络摄像机共同来搭建一个全数字的网络视频监控系统。

1.3 远程联网集中管理平台的组成模块

远程联网集中管理平台的组成模块包括集中管理控制模块、用户目录验证服务、流媒体转发服务、集中存储服务、报警电子地图服务模块、网络数字矩阵等。

1.4 电视墙显示系统设计

监控中心的显示系统由4台高清电视机和4台高清解码器和1台管理中心服务器及1台网络数字矩阵服务器组成,高清解码器主要负责将前端传回来的网络视频信号解码还原成高清模拟视频信号送到高清电视机上显示,同时电视墙中心的高清显示器与网络数字矩阵服务器进行连接,实现高清数字视频信号显示,并可自动切换和任意组合。

2 H.264视频压缩技术

H.264视频压缩技术作为当前国际上最新的图像编解码标准,它以低码率、高清晰的特点持续提供较高的视频质量,能够大大增强图像的编码效率和改善图像数据在网络中的传输效率。

2.1 H.264视频编码实现

H.264标准的编码流程框图如图2所示,它采用基于块的混合编码模式。其基本算法是通过帧间和帧内预测来消除视频序列中的时间和空间冗余,经过变换和量化编码来消除频域冗余。H.264视频编码相对于其他的编码标准,在一定模式下提高了视频压缩编码性。

2.2 H.264视频解码实现

相对应的 H.264视频解码实现如图3所示,与编码实现的过程相反,依据帧内编码进行逆量化,反变换,重构帧,最后经块滤波器平滑滤波后得到重建图像。

3 VMP视频网络传输结构

采用联网集中管理平台可对整个系统中的所有设备进行管理和维护,同时通过集中管理平台的多业务承载特性让其他部分的业务终端轻松访问,比如调度指挥系统和检修部门可随时通过客户端调用实时图像或点播历史录像信息来分析每个点位的历史工作状态,进一步提高辖区安全防范工作的效率,减轻维护人员的工作压力。

视频网络传输的流程如图4所示。流媒体技术主要是流式传输的实现,而流式传输除了需要经过处理的多媒体数据和足够的缓存外,更重要的是需要适当的协议,才能保证流式传输的顺利进行。

通过对网络视频监控系统中视频流传输的分析,可以清楚地构思出视频信息在网络中传输的详细过程,同时依据控制参数,对视频流传输进行控制,即可得到网络视频监控系统视频发送端和视频接收端的流程图,如图5、图6所示。

4 结 语

网络视频监控系统是一个系统工程,仅靠提高摄像头的分辨率是不能达到良好的监控效果的,需改善数字视频的压缩技术,降低网络视频传输的误码率,提高存储和播放视频的质量,从而推动网络视频走向智能化。

[1]于海生,王宇麒,于泳生.高速公路视频监控系统的设计[J].吉林交通科技,2008(3):64-66.

[2]马 俊,丁 晶,赵 力,等.一种改进的 H.264运动估计算法[J].电子器件,2006,29(1):166-168.

[3]张 翔,张 宁.基于 IP视频监控应用的 H.264视频压缩[J].工业控制计算机,2003,16(12):28-30.

[4]许 平,田 伟.变电站数字视频监控系统的设计与实现[J].电力自动化设备,2005,25(3):64-66.

[5]张卫江.数字化、网络化监控系统的研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2003.

[6]刘 云,卢少同,周 亮.网络视频监控系统的设计与实现[J].微计算机信息,2009,25(1/3):129-131.

[7]陈志军,封 筠,王满顺,等.流媒体技术及应用[J].河北工业科技,2003,20(4):48-51.

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

责任编辑:陈书欣

李红京(1972-),男,河北邯郸人,工程师,主要从事制丝车间电气设备管理、维护和技术改进方面的工作。