安防行业基础知识

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1、安防行业知识第一节：行业基本概念知识点一：为什么需要压缩？1 幅 320*240 的图片 , 按照 RGB 格式存储需要 320*240*3=225K 磁盘空间 , 按照每 秒 25 帧计算 , 每小时需要占用磁盘空间 320*240*3*25*3600=19.3G 字节 , 相当于 320*240*3*25*8=46Mbps,这个数字对于网络传输是不可想象的.知识点二：压缩方法分类？无损压缩 无损压缩是指回放压缩文件时，能够准确无误地恢复原始数据。这常用于数据文 件的压缩，例如 ZIP 文件。无损压缩常用的算法是个数计数法，它将一连串的相 同颜色定义为颜色与数量两个参数，以此减少相同颜色所占

2、用的空间。由此看出， 这种压缩算法压缩黑白图片时非常有用，但是对活动的彩色图象压缩时并不实 用，它受图象复杂度的影响太大，造成压缩率过低，很难超过 3：1。有损压缩 顾名思义，有损压缩算法靠丢掉大量冗余信息来降低数字图象所占的空间，回放 时也不能完整地恢复原始图象，而将有选择地损失一些细节，损失多少信息由需 要多高的压缩率决定。对同一种压缩算法来讲，所需压缩率越高，损失的图象信 息越多。现在所用的 MPEG，H.263 等等压缩算法，都是有损算法。知识点三：视频压缩原理。 视频压缩编码的理论基础是信息论。压缩就是从时域、空域两方面去除冗余信息， 即将可推知的确定信息去掉。编码方法大致可分为三类

3、：1. 考虑到图像信源的统计特性采用的预测编码方法、变换编码方法、矢量量化编 码方法、子带-小波编码方法及神经网络编码方法等；2. 考虑到视觉特性采用的基于方向滤波的图像编码方法、基于图像轮廓/纹理的 编码方法；3. 考虑到图像传递的景物特征，采用的分形编码、基于模块的编码方法。在 IP 视频通信应用中，编码方法的选择不但要考虑到压缩比、信噪比，还要考 虑到算法的复杂性。太复杂的编码算法可能会产生较高的压缩比，但也会带来较 大的计算开销，软件实现时会影响通信的实时性。目前，在众多视频编码算法中， 影响最大并被广泛应用的算法是MPEG和H.26x。知识点四：MPEG编码。MPEG 是国际标准化组

4、织 ISO/IEC 下的一个制定动态视频压缩编码标准的织，它 为视频压缩编码技术的标准化、实用化做出了巨大贡献。MPEG-1MPEG-1标准于1993年发布。它的设计思想是在IMbit/s到1.5Mbit/s的低带宽 条件下，提供尽可能高的图象质量（包括音频，以下所指图象均包括音频）。对 家庭录影与商务资料存档来说，MPEG-1所提供的质量已经足够好。VCD使用MPEGT标准，图象尺寸为352X288，标准带宽为1.2Mbit/s。MPEG-2, 数字电视MPEG-2于1995年推出。它的基本结构与MPEG-1完全相同，但是它允许数字图 象的数据量达到lOOMbit/s。由此，MPEG-2能提

5、供比MPEG-1细节丰富得多的图 象，所以常用于数字电视、DVD和专业图象工作室。MPEG-2可以自定义图象分辨 率，数据速率也可以大范围地调整。与MPEG-1标准相比，只有达到4Mbit/s以 上的 MPEG-2 数字图象才能明显看出比 MPEG-l 的质量好。知识点五：MPEG-1与MPEG-2的区别？虽然MPEG-2比MPEG-1新,但是他们在技术手段和基本理念上并没有多大的差别。 但是由于MPEG-2在提高图象分辨率、兼容未来的数字电视等方面做了一些补充, 造成它与 MPEG-1 存在如下差异：运动向量的精确度提高到半个像素 由于关键帧里存在特殊向量，扩展了错误冗余 离散余弦变换中可选

6、择精度超前预测模式 质量伸缩性（在同一视频流中可容忍不同质量的图象）知识点六：MPEG-4,融合电视和webMPEG-4 标准是目前最新的图象格式标准之一。它的设计思想是在超低带宽（lOKbit/s到1 Mbit/s）的条件下提供尽可能好的图象质量。此外，对MPEG-4 来说，数据传输的完整性、正确性也显得非常重要，因为它们在移动通信中起到 关键作用（相对地， MPEG-1 或 MPEG-2 在传输时少量地丢帧不会影响图象质量）。 MPEG-4 标准最不同从前的是它按对象组织图象内容。也就是说，它把图象内容 分解成一个个的对象单元，对这些对象单元可以进行单独的存放和处理，并改动 他们的相对位置

7、。MPEG-4 现已被用于 Internet 上传递实时图象，同时也有一些厂家准备用它给手 机发送实时图象。这些应用都将采用MPEG-4来搭建数字传输平台。知识点七： MPEG-7 , 使音频和视频有意义2OO1 年制定完毕的 MPEG-7 标准被称为多媒体内容描述接口.MPEG7 并不是一种压缩编码方法，而是一个多媒体内容描述接口。继 MPEG4 之后，要解决的矛盾就是对日渐庞大的图像、声音信息的管理和迅速搜索。 MPEG7 就是针对这个矛盾的解决方案。 MPEG7 力求能够快速且有效地搜索出用户所需 的不同类型的多媒体影像资料，比如在影像资料中搜索有长江三峡镜头的片段。 因此， MPEG-

8、7 的应用领域主要是数字化图书馆和广播式媒体.知识点八： MPEG-21MPEG 官方又提出了 MPEG-21 的发展概念，可以说，这是一个旨在创建广泛深入 的多媒体框架的研究课题；理论上，这一多媒体框架将解决以下问题：网络传 输、服务质量和灵活性、内容描绘质量、内容艺术性质量、服务及设备的轻松应 用（包括在线和离线）、物理介质格式的互用性、付费定金模式（在线和离线）、 多平台解码、搜索筛选定位检索和存储内容、消费者的内容发布、消费者使用权、 消费者隐私等方面；不同于别的 MPEG 标准， MPEG-21 将从全面的消费者需求 目录开始工作，而不是从压缩或描述技术的细节开始并逐渐发展的。知识点

9、九： MJPEGJPEG是静止画片，MJPEG是Movion JPEG的缩写。所以MJPEG实际上是静止画 片与活动图象之间的中间格式。MJPEG图象流的单元就是一帧一帧的JPEG画片。 因为每帧都可任意存取，所以MJPEG常被用于视频编辑系统。MJPEG 格式是对每一帧进行压缩，通常可达到 6：1 的压缩率，这个比率相对来 说仍然不足。由于 MJPEG 标准没有定义视音频的同步标准，所以各厂家必须自己实现。知识点十：H.263编码H.261 编码是一种帧间预测减少时域冗余、变换编码减少空域冗余的混合编码方 法，具有压缩比高、算法复杂度低等优点，得到较为广泛的应用。 Mbone 的重要 应用工

10、具之一 IVS的视频编码采用的就是H.261编码算法。在H.261的基础上， 1996年ITU-T推出了 H.263编码标准H.263在许多方面对H.261进行了改进和 扩充，如在编码算法复杂度增加很少的基础上， H.263 能提供更好的图像质量、 更低的速率，十分适合于IP视频会议、可视电话应用。目前，H.263编码是IP 视频通信采用最多的一种编码方法，并已被许多多媒体通信终端标准所吸收, 如：ITU-TH.310 （B-ISDN）、H.320（ISDN）、H.324（PSTN）、H.323 （LAN、WAN、 Internet ）编码方案完成时间主要特性JPEG1992静态图龜压缩基于D

11、 UT（融金玄磁）JPEG-20002000静态图蠢压缩基于小彼变换）H.2611990应用于视频会议,64Kbps到1.92MbpsMPEG-11991VCD 1.5Mbps(1.2Mbp 引MPEG-2XH.262)1994DT讥数字电视）,215MbpsH.2631995适用于非常小B3.64KbpsH.263+（第二 版）1998在H .263中加入了一些新特性MPEG-41999适用于多媒体，基于內容的压缩MPEG-4（第 二版2000在MPEG4中卽入了一些新的工具H.263+2000在H.263+中加入了更多新特性H.26L2000-机理上与H.263不同（脱离基于DCT预测编码

12、），咼数MPEG-72001内容描述及检索第二节：行业基础知识（一） 视频监控发展史1一对一监视系统 有多少摄像机就有多少监视器，这是视频监控技术领域实行一夫一妻制的时 期。闭路监控系统是随着电视和摄像机的出现发展壮大起来的，最早期的产品，多以 摄像机与监视器（电视）一对一监视系统为主，开始了视频监控的先河。系统的 连接方式是靠视频电缆一对一直接相连，有多少个摄像机就有多少个监视器，没 有任何技术含量，是闭路监控系统发展的最初级阶段。现在这些技术产品在使用 领域已经被淘汰，留下的只有它在视频监控历史中的足迹2、控制电路系统 此系统的视频切换和控制是独立的，难以实现多中心控制，不能实现区域联网

13、人们在实践中慢慢地发现，一对一监视模式对监视器是一种极大的浪费，随之逐 渐出现了视频切换器，来弥补这一不足。对监视范围要求的进一步扩大，和对变 倍镜头及云台的引入，必然导致控制器的出现。此时的切换控制电路系统因受技术的限制，只是简单的硬件电路组合，视频切换 和控制是独立的，控制多是采用多路开关，配合多芯电缆一对一直接连接的线控 方式。传输距离近，布线复杂，操作繁琐，难以实现多中心控制，系统容量小， 扩展困难，不能实现区域联网。3闭路监控系统开始有了自己的心 二十世纪七、八十年代，随着新技术革命的兴起，微处理器进一步普及和发展起 来，。但随着时代的变迁，这一微处理器监控系统越来越跟不上时代的步伐

14、。因 采用非标系统，受单片机（8 位，16 位芯片）的限制，系统功能容量及运行速度 有限，体积大，容易死机，无对话式屏幕菜单，缺乏良好的人机界面，操作步骤 多，可编译性差，联动控制方式一旦确定难以修改，系统分控采用专用通讯方式， 无法与标准计算机联网，兼容性差，系统升级困难。4、外挂多媒体的监控系统 九十年代，伴随着计算机多媒体技术的萌芽及发展，人们慢慢地从简单的计算机 编译和控制方式，向计算机多媒体化过渡，利用计算机显示器的高解析度，将一 路视频传输进来，通过视频捕捉卡采集到计算机显示。但是，控制及切换主机仍 为传统单片机主机，只是通过串口与计算机相连，完成简单控制工作，这一模式 我们称之为

15、外挂多媒体的监控系统。尽管它有较为良好的人机界面，但仍不能称其为真正的多媒体系统，其根本原因 在于系统设计的出发点不是基于计算机，而是基于传统的微处理器监控模式，为 了适应突飞猛进的计算机多媒体技术的发展和客户的需求，只是被动地在原有基 础上加以改进拼装，在大部分时间里,计算机只是在充当一个外部监视器，并没 有发挥其真正的作用。问题一：计算机有多少串口可以提供服务呢？ 传统微处理器监控系统所固有的 弊病也没有克服，通讯协议的多样化及专用化很难统一，导致已有的计算机资源 远远无法满足多种设备的需求。目前，较为先进的监控设备，都带有 RS-232 串 口通讯，但试想将切换器、云台控制器、报警控制器等堆加在一起，计算机要有很多的串口才可以提供服务，而在联动连接方式上依然只是线缆的组合，无法真 正意义地实现计算机智能化管理。5、过渡型数字视频监控系统。 九十年代末，随着数字视频技术的飞速发展，数字化的概念逐渐被人们所接受。 一些从事视频板制作的厂商看到这一领域有利可图，将本身用于民用的一些视频 技术转化过来，推出了自己的视频系统应用于监控领域。由于这些厂商以前没有 监控领域的背景和实际经验，设计出来的产品也许在视频处理上有一定的特长， 但往往不符合安全要求和行业规范。我们要考察的是一个系统的综合监控能力, 一个成熟完善的监控系统，不仅仅要完成视频处理，还要有处理大量控制、报警、 联动等