视频监控系统研究与实现

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1、南京邮电大学 硕士学位论文 视频监控系统研究与实现 姓名：李量 申请学位级别：硕士 专业：电子与通信工程 指导教师：宋荣方 20091101 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文 摘要 摘要 随着通信技术、网络技术及视频技术的迅猛发展，视频监控正逐步朝着全数 字网络化过渡。本文围绕视频监控系统中的网络视频传输的实时性和Q o S 两大 指标，通过对T C P 协议、U D P 协议以及R T P R T C P 协议的比较分析，针对网络 视频监控系统多显示终端共享视频信息特点，提出基于U D P 和R T P R T C P 协议 的视频I P 多播传输的设计思路，并采用可视化编程技术进行了实现

2、。 在视频监控系统设计中，考虑了大流量的视频流实时处理、转发、存储以及 服务器和远程客户端的处理能力、硬盘容量等关键因素。采用H 2 6 4 标准进行音 视频的采集、压缩、编码。在监控后台部分采用了基于L I N U X 系统的监控软件 总体结构，引入了面向对象的编程思想进行设计，选用C 作为软件开发平台， 并将多线程技术和模块化设计结合起来，给出了软件流程图以及各个模块的实现 方法。本文设计的实时视频网络监控系统在实际中得到了应用。 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文摘要 A bs t r a c t W i t ht h ed e v e l o p m e n to fn e t w o

3、 r kt e c h n o l o g y , c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g ya n d d i g i t a lv i d e ot e c h n o l o g y , v i d e os u r v e i l l a n c es y s t e ma r eg o i n g t ot h ec o m p l e t e l yd i g i t a l a n dn e t w o r k e da g e I nt h i st h e s i s ，p r o b l e mo fr e a l et i m

4、 ep e r f o r m a n c ea n dQ o So f v i d e ot r a n s m i s s i o na r ea d d r e s s e dc o m p r e h e n s i v e l y B yc o m p a r i n gT C P 、U D P 、R T P a n dR T C Pa n dc o n s i d e r i n gt h ef a c tt h a tm a n yu s e r sw o u l ds h a r ev i d e oi n f o r m a t i o ni n t h es a m et

5、i m e ，t h ei d e ao fU D Pa n dR T P R T C Pp r o t o c o lb a s e dv i d e os u r v e i l l a n c eI P m u l t i c a s tr e a lt i m et r a n s m i s s i o ni s p r o p o s e da n di m p l e m e n t e db yv i s u a l i z e d p r o g r a m m i n gt e c h n o l o g y I nt h ep a r to fv i d e o c o

6、m p r e s s i o n ，w ec h o o s et h eH 2 6 4s t a n d a r d f o rt h e c o m p r e s s i o no f t h ev i d e oa n da u d i os i g n a l s I nt h ep a r to fs u r v e i l l a n c e ，w ee m p l o yt h e w h o l es t r u c t u r eo ft h es u r v e i l l a n c es o f t w a r eb a s e do nL i n u xo p e

7、 r a t i o ns y s t e ma n d o b i e c t o r i e n t e dp r o g r a m m i n ga n dc h o o s et h eCl a n g u a g ea sp l a t f o r mo fs o f t w a r e d e s i g n W ec o m b i n et h em u l t i t h r e a d i n gt e c h n i q u e 、i lt h em o d u l a r i z a t i o na n dg i v e t h ef l o wc h a r t

8、so fe a c hm o d u l ea n dd e t a i l e dr e a l i z a t i o n T h ed e s i g n e ds y s t e mh a sb e e n a p p l i e di np r a c t i c e 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文 第一章引言 1 1 本课题的研究背景 第一章引言 随着视频编码、压缩技术的飞速发展，数字化视频监控系统将逐渐成为市场 的主流。目前用户迫切希望网络技术能够成功应用于数字视频监控领域，不仅使 人们能够通过网络实现异地、跨网监控，而且要保证音视频实时和可靠传输。但 现有的视频监控系统大多

9、采用广播式的通信方式，这种工作方式由于受到广播范 围的限制，不能跨越多个网段进行远程视频监控。正是在此种需求背景下，确定 了本课题“基于D 多播技术的视频监控系统“ 的研究内容。 将多播技术应用到网络视频监控中，可以大大节省网络资源，时延小，网 络拥塞率低，较好的保证了数字视频传输的实时性和服务质量。 1 2 视频监控的概述 1 2 1 模拟视频监控 早期的视频监控系统是从线数较低的黑白摄像机开始，被称为第一代全模拟监 控系统，也被称为闭路电视监控系统，从上个世纪8 0 年代至9 0 年初期，十几年的 时间中一直主导着安防市场。它大量运用在银行、交通、公安、政府、企业、酒店 等重要部门和单位。

10、其特点是全部通过模拟方式将摄像机信号传输到监控中心，监 控中心通过矩阵将视频信号送往监视墙和磁带机磁盘进行显示保存。其方式存在以 下缺点： 视频信号对传输及线缆参数有要求，视频信号经过多级传输后容易产生 衰耗、畸变，且易受干扰； 视频信号的存储耗费大量的存储介质，查询取证烦琐； 占用带宽大，处理和信息发布受到限制； 系统的扩展能力差； 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文 第一章引言 1 2 2 准数字视频监控 进入2 0 世纪9 0 年代中期，随着数字化技术的推波助澜，视频监控迎来一场 技术革命，人们从过去的模拟技术逐渐转向数字处理方式，开始使用计算机处理 图像信号。硬件上，用数字硬盘录像机(

11、 D V R ) 取代原来的长延时模式录像机，将 原来的磁带存储转换成数字存储录像，利用计算机的数据处理能力和显示器的高 清晰度，将视频信号通过视频采集卡采集到计算机中，显示在显示器上，大大提 高图像的显示质量( 画质) 。但其本质还是基于传统模式，其出发点不是基于数字 ( 计算机) ，只是在原有模式上进行了改进，大部分时间里，计算机仅是被当作一 个显示的作用，并且原有传统的单片机系统所带有的弊端也没有克服。通信协议 的多样化与专用化很难统一，从而使得计算机资源远远满足不了不同种类设备的 需求。另外，工控机的运行速度较低，且数字视频的数据量又很大，这样就限制 了一台工控机同时处理更多数字视频信

12、号的能力，很难组建、扩建大型或超大型 监控系统。 1 2 3 数字化网络视频监控 数字化是2 1 世纪的“主旋律“ ，已信息技术为核心的电子技术发展的必然， 随着数字化技术的不断发展，全新的数字化网络视频监理系统孕育而生，它彻底 打破“经典闭路电视系统以摄像机为中心”的结构，从根本上改变视频监控系统 信息采集、数据处理、传输、系统控制等的方式和结构形式。 数字化网络视频监控系统以网络为载体，以数字视频压缩、存储、传输以及 播放为核心，以智能实用的图像分析为特点，引发了视频监控行业的技术革新。 其主要优点如下： 便于计算机处理。由于对视频图像进行了数字化，所以可以充分利用计 算机的快速处理能力，

13、对其进行压缩、分析、存储和显示。通过视频分析， 可以及时发现异常情况并进行联动报警，从而实现无人值守。 适合远距离传输。数字信息抗干扰能力强，不易受传输线路信号衰减的 影响，而且能够进行加密传输，因而可以在数千公里之外实时监控现场。特 别是在现场环境恶劣或不便于直接深入现场的情况下，数字视频监控能达到 亲临现场的效果。即使现场遭到破坏，也照样能在远处得到现场的真实记录。 2 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文第一章引言 便于查找。在传统的模拟监控系统中，当出现问题时需要花大量时间观 看录像带才能找到现场记录：而在数字视频监控系统中，利用计算机建立的 索引，在几分钟内就能找到相应的现场记录。 提

14、高了图像的质量与监控效率。利用计算机可以对不清晰的图像进行去 噪、锐化等处理，通过调整图像大小，借助显示器的高分辨率，可以观看到 清晰的高质量图像。此外，可以在一台显示器上同时观看1 6 路甚至3 2 路视 频图像。 系统易于管理和维护。数字视频监控系统主要由电子设备组成，集成度 高，视频传输可利用有线或无线信道。这样，整个系统是模块化结构，体积 小，易于安装、使用和维护。 随着通信技术和计算机网络技术的高速发展，我国很多部门、行业( 电信局、 电力局、工厂、银行、高度公路以及城市交通等) 将会逐渐采用数字化网络视频 监控系统。 1 3 视频监控系统的应用 近年来，视频监控系统在各行业都得到了

15、广泛应用，电信行业各机房有监控， 银行各柜台窗口有监控，交通部门有道路、违章、流量监控，各智能化大楼、小 区现在也有视频监控等等。从功能上说，视频监控系统可用于安全防范、信息获 取和指挥调度等方面。 随着我国信息化进程的推进和人民物质生活水平的提高，传统物理上的安全 防盗系统其缺陷越来越明显，即不美观，同时在发生事故时也不便于及时有效处 理。目前在建智能大楼、高档社区等，安全防范系统越来越受到人们的重视。现 在，只需要在现有的计算机上增加微型摄像头和相应配套软件，即可实现功能多、 价格低、性能可靠的数字化家庭监控系统。系统自动检测在家中采集到的图像， 当发现异常时，通过I n t e r n

16、e t 和短消息等形式向用户指定的电话号码发送短消息， 并将现场图像或图片，通过E m a i l 方式发送给用户；用户收到短消息后通过检查 E m a i l 就可对家中情况了若指掌。另外，如用户出差在外，也可通过远程登录到 家中计算机，实时观看家中安全情况或家人生活健康情况。 我国有上万公里的海岸线和边境线，与多个国家毗邻。准确及时掌握边境区 3 南京邮电大学工程硕士研究生学位论文 第一章引言 域的军事情况，对于有效保卫祖国的领海和领土，在未来战争中作出快速反应、 掌握战争主动权有着极其重要的意义。建立边海防远程视频监控系统，对关键口 岸、哨所和敏感地区实施监控，可使我军情报部门直观、及时监控边海防前线当 前情况，提高情报获取的实时性和综合处理能力，也能有效防止偷渡、出逃、走 私、贩毒等非法行为。 随着数字视频的发展，可以预见在2 0 1 0 年上海世博会上数字监控系统也将 大方异彩，它将广泛用于智能化交通调度、现场人流量统计、现场安全防范等， 为参加世博会的各国朋友提供安全舒适的服务。 1 4 视频监控系统的国内外现