企业视频监控系统的关键技术探究

□王建海 顾莉华

一、数字视频压缩编码技术

压缩编码的目的是为了符合一定的场合要求，例如:存储空间的要求或者是传输过程中的网络带宽或速率要求等等，因此需要对数字视频进行压缩编码，从而能够利用较少的存储空间对数字视频进行存储和传输，同时能够保障解压后图像的清晰度。目前，对数字视频进行压缩编码主要是为了去除数字视频中空间或者时间上的冗余信息，目前主要的数字视频压缩编码技术分为以下几种:

(一)国际标准化组织制定的MJPEG技术。MJPEG数字视频压缩技术的基础是静态视频的压缩技术，其主要特点是对数字视频进行帧内压缩，因此，在该压缩技术的实现过程中可以忽视不同帧之间的关联关系，这种技术对于视频编辑有着重要的作用。利用MJPEG的数字视频压缩方法能够获取高清的图像，但是，经过压缩后的数字视频仍然存在大量的冗余信息，所以在存储过程中还是需要占用较大的空间，同时也会影响数字视频的实时传输速率;如果进一步去除冗余信息，可能会造成视频画面失真，因此在进行编码压缩的过程中，需要选取适当的压缩比例，一般为6:1。

(二)国际电信联盟的H.26X系列标准。H.26X系列的数字视频压缩编码技术产生于20世纪90年代，这种压缩编码方式采用的是混合编码技术，能够达到更好的压缩比例。H.26X系列的标准与国际标准化组织的MJPEG技术相比，主要是在压缩过程中利用了视频帧之间的相关性，从而进一步减少视频内在空间方面的冗余信息，因而能够达到48:1的压缩比例。同时，H.26X系列压缩编码技术的计算量比较少，能够占据更少的CPU，可以进一步提高数字视频压缩编码的速率。

(三)国际标准化组织制定的MPEG标准。MPEG标准主要包括MPEG1、MPEG2和MPEG4等多个标准形式，其主要的技术特点和运用场景如下:第一，MPEG1压缩技术标准，该标准不仅仅能够对视频的压缩编码，而且可以对视频和音频进行复合编码，所以MPEG1技术标准的核心算法是如何实现对音频和视频的联合编码，由于同时去除了对音频和视频的冗余，因此，能够进一步节约存储空间，从而获得更高的压缩比例。MPEG1技术诞生以后，得到了广泛的运用和认可;第二，MPEG2压缩技术标准，该压缩编码标准以MPEG1为基础，在引用MPEG1原有架构的同时，进行了一定范围的扩展，例如:可以对不连续的视频信号进行处理，可以同时支持同步和异步的传输方式等等;第三，MPEG4压缩技术标准，MPEG4在MPEG2的基础上引入了对象的概念，能够使得压缩编码技术的实现更加简单，一些重复的操作可以得到复用，同时允许在数字视频的压缩编码过程中进行人机交互，从而满足不同用户的个性化需求。

(四)联合视频工作组制定的H264/AVC标准。H264/AVC压缩编码技术的提出主要是为了解决编码效率不高和网络适应性差等问题，这种压缩编码技术相对于以前的技术来讲，主要有以下几个优势:第一，提高了数字视频的压缩编码效率，将原有8×8的编码单位转变为4×4的编码单位，同时由于算法实现简单，计算量比较小，因此压缩编码的效率比较高，成为了更加有效的压缩编码技术;第二，H264/AVC在进行压缩编码后，可以利用一个统一的接口，对视频数据进行传输，由于屏蔽了不同网络之间的差异性，进而提高了该技术对不同网络的适应能力。

通过以上的分析和论述可知，目前在数字视频压缩编码领域存在着众多的压缩编码技术，因此在进行压缩编码技术的选取过程中，需要充分考虑各种因素，从而能够选取更加合适的数字视频压缩编码方式。

二、数字视频实时网络传输技术

由于企业视频监控系统在使用的过程中，会存在远程监控的需求。因此，一些数字视频需要经过网络进行实时的传输，所以在企业视频监控系统的设计与实现中，数字视频实时网络传输技术也是一项关键技术，该技术主要是在成熟的TCP/IP协议簇的基础上进行实现的，同时也需要对TCP机制的传输效率和传输质量进行改进和完善。数字视频实时网络传输技术主要包括以下几个方面的内容:

(一)实时传输协议RTP。在数字视频进行实时传输的过程中，必须要遵循一定的传输标准和传输协议，这样才能够降低接收方和传输方的实现复杂度。其中实时传输协议就定义了接收方和传输方之间的实时传输规范，该标准利用网络传输层的UDP进行数据的传输，同时可以保证数字视频的实时传输质量。例如:RTP提供了一些流量控制和拥塞控制服务，同时对传输数据进行校验，确保其在传输过程中的正确性。

(二)传输方式。由于数字视频的存储空间较大，因此在进行视频传输的过程中，往往会受到网速和带宽等条件限制，从而影响数字视频的传输效率。因此，选取适当的传输方式有利于提高数字视频的传输速率。在IPV4中定义了单播、广播和组播等三种传输方式，但是广播的传输方式不适合运用在数字视频的传输过程中。因此，数字视频的传输方式主要分为单播和组播两种方式。单播的传输方式能够在客户端与服务器端进行点对点的传输，因此服务器与客户端是一一对应的关系，这种方式适合用户量极少的情况，通常来讲传输速率比较快，但是服务器资源的浪费也比较大。与单播的传输方式不同，组播的传输方式可以实现一对多和多对多的传输方式，主要的实现方法是:对同一个视频资源进行拷贝，然后对不同的客户端发送相同的数据。这种方式能够提高网络中带宽的使用效率，降低服务器的负荷等等。

(三)数字视频实时网络传输的服务质量。数字视频实时网络传输的服务质量不仅体现了用户的需求，而且也从一定程度上反映了网络的性能。因此，在进行数字视频的实时网络传输过程中，必须要有一定的策略保证传输的服务质量，主要包括以下几点策略:第一，增加网络带宽，这种方式在一定的带宽范围内能够有效地提高网络传输的服务质量，但是同样提高了网络传输的成本，由于数字视频的容量较大，因此，当带宽达到一定范围时，通过提高带宽来提高服务质量的效果不是很明显;第二，通过设置优先级来提高服务质量，这种方式的实现比较简单，而且开销也比较小，但是这种提高服务质量方式的可控性比较低，缺乏一定的灵活性;第三，静态资源的分配方式，这种方式主要是采用专用线路的方式提高网络传输的服务质量，但是专用线路在空闲时无法传输其他数据，容易造成资源的浪费;第四，动态资源的分配方式，这种分配方式相比静态资源的分配方式而言，能够体现出一定的灵活性，同时避免了网络资源的浪费，但是这种方式的实现比较复杂，网络开销也比较大;第五，差错控制，主要是在数据进行传输之前，按照一定的规律向数据中插入一些校验码，当接收端接收到数据后，再对校验码进行校验，从而确定数据在传输过程中是否被改变。

三、结语

本文主要介绍了企业视频监控系统的关键技术，并对这些关键技术进行了深入的分析。数字视频压缩编码技术主要分析了几种数字视频压缩编码技术的特点及适用场景，并对这些编码技术进行了比较和分析，因此可以在不同的场景下选择不同的编码技术;数字视频实时网络传输技术主要介绍了实时传输协议，单播和组播的传输方式以及传输过程中的质量保证策略。随着科学技术的发展，企业视频监控系统的关键技术也在不断地提高和完善，压缩编码技术的种类会不断丰富，实时传输技术也在不断地提高，从而能够为企业提供更好的视频监控系统。

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