視頻監控系統的誕生視頻監控中的三個發展階段視頻監控系統各發展階段的特點寬視界業務介紹視頻監控系統的發展簡史當黑白攝像機、黑白電視機出現時，初期的黑白圖像電視監控系統也誕生了。當時的監控系統大多接受模擬方式傳輸，最簡潔的是將圖像基帶信息干脆送入視頻傳輸電纜進行傳送。每一監控點的視頻信息都通過一條電纜線干脆連接到中心限制室的多路切換限制臺上，通過手動切換的方式選擇限制點圖像使之顯示在電視上。視頻監控系統是一套以攝像機和電視的出現為起點，漸漸發展到集圖像、聲音、信息采集、智能告警于一體的綜合系統。從其誕生之初，就以其直觀、精確、剛好和信息內容豐富而廣泛應用于各種場合。視頻監控系統的發展簡史視頻監控系統的誕生

視頻監控系統的誕生

視頻監控中的三個發展階段視頻監控系統各發展階段的特點寬視界業務介紹視頻監控系統的發展簡史視頻監控系統的發展簡史視頻監控中的三個發展階段

模擬視頻監控數字視頻監控網絡視頻監控視頻監控系統的三個發展階段

模擬視頻監控報警探頭報警喇叭攝像機及云臺采集點1矩陣控制主機主控副控電視墻長延時錄像機采集點n監視器視頻線控制線報警信號線音頻線圖例視頻監控系統的三個發展階段數字視頻監控報警探頭報警喇叭攝像機及云臺采集點1電視墻采集點n硬盤錄像機視頻分配器網絡監控用戶視頻線控制線報警信號線音頻線圖例網絡線視頻監控系統的三個發展階段網絡視頻監控視頻監控發展模擬視頻監控視頻數字化多視頻數字化監控網絡化

視頻監控系統的誕生視頻監控中的三個發展階段視頻監控系統各發展階段的特點寬視界業務介紹視頻監控系統各發展階段的特點模擬視頻監控特點視頻、音頻信號的采集、傳輸、存儲均為模擬形式，質量較高

經過幾十年的發展，技術成熟，系統功能強大、完善

缺陷只適用于較小的地理范圍

與信息系統無法交換數據

監控范圍僅限于監控中心，應用敏捷性差

不易擴展數字視頻監控特點信息實地數字化，簡化線路，信號無衰減先進的分布式并發監控模型高質量的音視頻編解碼和播放強大的網絡適應實力，適應海量流量負載敏捷便利的遠程系統管理維護手段和技術支持完善先進的監控功能缺陷非完全意義上的數字化視頻監控系統各發展階段的特點網絡視頻監控特點系統數字化系統網絡化系統智能化數碼相機級畫質系統間的無縫連接智能化技術的便利融合視頻監控系統各發展階段的特點

視頻監控系統的誕生視頻監控中的三個發展階段

視頻監控系統各發展階段的特點寬視界業務介紹寬視界業務介紹數據庫服務平臺管理平臺圖像監控站河北網通中心管理平臺分發/存儲平臺公網/專網數字顯示終端企業主控臺顯示墻（電視墻）客戶監控中心報警探頭報警喇叭攝像機多媒體接入單元（視頻服務器）客戶遠程副控臺Web服務器分發平臺存儲平臺報警探頭報警喇叭攝像機多媒體接入單元監控點N維護業務臺AAA服務器監控點1寬視界總體部署

CUPU寬視界業務架構PU客戶側CU業務管理系統客戶管理系統客戶限制軟件前端接入設備網管模塊通道告告警分析系統數據庫管理系統連接管理系統監控管理系統告警分析系統統計分析系統智能分析服務引擎集接入服務器系統多媒體服務系統寬視界平臺服務器管理系統CU云臺限制信息音頻編碼器前端存儲基礎智能模塊DVR/S通信模塊BOSS系統APIBOSS系統CU接入系統存儲服務系統客戶業務系統統計分析系統告警分析系統概念中國網通寬視界業務是基于款待IP網絡，接受流媒體技術和視頻服務器系統為行業或公眾用戶供應圖像、聲音和各種報警信號遠程采集、傳輸、存儲、處理與轉播等方面的視頻監控服務，是中國網通寬帶業務體系的重要組成部分。特點統一的平臺：河北網通建立一個統一的視頻監控平臺，這個平臺是基于互聯網的，客戶只要能夠接入寬帶互聯網（除去撥號等窄帶方式），就能運用；統一的管理：客戶須要監控的地方是在各個不同的地方，能夠實現了跨不同地方的統一管理和視頻資源的共同運用；互聯網連接：為客戶供應圖像和各種報警信號遠程采集、傳輸、儲存和處理；現場直播：能夠把最直觀的現場視頻、語音實時異地供應應相關的人員，協助決策。多種終端：被監控的地點可以運用計算機、電視墻或目前具有相應功能的PDA、手機等設備，即可通過互聯網實現視頻監控的業務。寬視界業務介紹寬視界概念和特點

視頻監控系統的發展簡史監控中的相關技術基礎監控中的視頻壓縮技術嵌入式系統基于智能化模式識別與行為分析的智能監控技術網絡傳輸協議串行接口標準監控中的相關技術基礎監控中的相關技術基礎視頻編碼的基本原理視頻編碼的基本框架國際音視頻標準發展歷程監控中的視頻編碼技術監控中視頻編碼辨別率的選擇監控中實現視頻編碼的最佳方式監控中的視頻壓縮技術

視頻圖像數據有極強的相關性，也就是說有大量的冗余信息。其中冗余信息可分為空域冗余信息和時域冗余信息。壓縮技術就是將數據中的冗余信息去掉（去除數據之間的相關性），壓縮技術包含幀內圖像數據壓縮技術、幀間圖像數據壓縮技術和熵編碼壓縮技術。去時域冗余信息

運用幀間編碼技術可去除時域冗余信息。去空域冗余信息

主要運用幀間編碼技術和熵編碼技術。監控中的視頻壓縮技術視頻編碼的基本原理

監控中的視頻壓縮技術視頻編碼的基本框架

監控中的視頻壓縮技術國際音視頻標準發展歷程

監控中的視頻壓縮技術

H.261

H.261標準是為ISDN設計，主要針對實時編碼和解碼設計，壓縮和解壓縮的信號延時不超過150ms，碼率px64kbps(p=1~30)。

H.261標準主要接受運動補償的幀間預料、DCT變換、自適應量化、熵編碼等壓縮技術。只有I幀和P幀，沒有B幀，運動估計精度只精確到像素級。支持兩種圖像掃描格式：QCIF和CIF。H.263

H.263標準是甚低碼率的圖像編碼國際標準，它一方面以H.261為基礎，以混合編碼為核心，其基本原理框圖和H.261特別相像，原始數據和碼流組織也相像；另一方面，H.263也吸取了MPEG等其它一些國際標準中有效、合理的部分，如：半像素精度的運動估計、PB幀預料等，使它性能優于H.261。

H.263運用的位率可小于64Kb/s,且傳輸比特率可不固定（變碼率）。H.263支持多種辨別率：SQCIF(128x96)、QCIF、CIF、4CIF、16CIF。

監控中的視頻壓縮技術

JPEG

國際標準化組織于1986年成立了JPEG(Joint

PhotographicExpertGroup)聯合圖片專家小組，主要致力于制定連續色調、多級灰度、靜態圖像的數字圖像壓縮編碼標準。常用的基于離散余弦變換(DCT)的編碼方法，是JPEG算法的核心內容。MPEG-1/2

MPEG-1標準用于數字存儲體上活動圖像及其伴音的編碼，其數碼率為1.5Mb/s。MPEG-1的視頻原理框圖和H.261的相像。

MPEG-1視頻壓縮技術的特點：1.隨機存取；2.快速正向/逆向搜尋；3.逆向重播；4.視聽同步；5.容錯性；6.編/解碼延遲。MPEG-1視頻壓縮策略：為了提高壓縮比，幀內/幀間圖像數據壓縮技術必需同時運用。幀內壓縮算法與JPEG壓縮算法大致相同，接受基于DCT的變換編碼技術，用以削減空域冗余信息。幀間壓縮算法，接受預料法和插補法。預料誤差可在通過DCT變換編碼處理，進一步壓縮。幀間編碼技術可削減時間軸方向的冗余信息。

MPEG-2被稱為“21世紀的電視標準”，它在MPEG-1的基礎上作了很多重要的擴展和改進，但基本算法和MPEG-1相同。國際音視頻標準發展歷程

監控中的視頻壓縮技術

MPEG-4

MPEG-4標準并非是MPEG-2的替代品，它著眼于不同的應用領域。MPEG-4的制定初衷主要針對視頻會議、可視電話超低比特率壓縮（小于64Kb/s）的需求。在制定過程中，MPEG組織深深感受到人們對媒體信息，特殊是對視頻信息的需求由播放型轉向基于內容的訪問、檢索和操作。

MPEG-4與前面提到的JPEG、MPEG-1/2有很大的不同，它為多媒體數據壓縮編碼供應了更為廣袤的平臺，它定義的是一種格式、一種框架，而不是具體算法，它希望建立一種更自由的通信與開發環境。于是MPEG-4新的目標就是定義為：支持多種多媒體的應用，特殊是多媒體信息基于內容的檢索和訪問，可依據不同的應用需求，現場配置解碼器。編碼系統也是開放的，可隨時加入新的有效的算法模塊。應用范圍包括實時視聽通信、多媒體通信、遠地監測/監視、VOD、家庭購物/消遣等。

JVT：新一代的視頻壓縮標準

JVT是由ISO/IECMPEG和ITU-TVCEG成立的聯合視頻工作組（JointVideoTeam），致力于新一代數字視頻壓縮標準的制定。

JVT標準在ISO/IEC中的正式名稱為：MPEG-4AVC(part10)標準；在ITU-T中的名稱:H.264（早期被稱為H.26L）國際音視頻標準發展歷程

監控中的視頻壓縮技術

H264/AVC(AdvancedVideoCoding)

H264集中了以往標準的優點，并吸取了以往標準制定中積累的閱歷,接受簡潔設計,使它比MPEG4更簡潔推廣。H.264創建性了多參考幀、多塊類型、整數變換、幀內預料等新的壓縮技術，運用了更精細的分象素運動矢量（1/4、1/8)和新一代的環路濾波器，使得壓縮性能大大提高，系統更加完善。H.264主要有以下幾大優點：

－高效壓縮：與H.263+和MPEG4SP相比，減小50%比特率

－延時約束方面有很好的柔韌性

－容錯實力

－編/解碼的困難性可伸縮性

－解碼全部細微環節：沒有不匹配

－高質量應用

－網絡友善國際音視頻標準發展歷程目前監控中主要接受MJPEG、MPEG1/2、MPEG4(SP/ASP)、H.264/AVC等幾種視頻編碼技術。對于最終客戶來言最為關切的主要有：清晰度、存儲量（帶寬）、穩定性還有價格。接受不同的壓縮技術，將很大程度影響以上幾大要素。監控中的視頻壓縮技術監控中的視頻編碼技術

監控中的視頻壓縮技術

MJPEG

MJPEG（MotionJPEG）壓縮技術，主要是基于靜態視頻壓縮發展起來的技術，它的主要特點是基本不考慮視頻流中不同幀之間的變更，只單獨對某一幀進行壓縮。MJPEG壓縮技術可以獲得清晰度很高的視頻圖像，可以動態調整幀率、辨別率。但由于沒有考慮到幀間變更，造成大量冗余信息被重復存儲，因此單幀視頻的占用空間較大，目前流行的MJPEG技術最好的也只能做到3K字節/幀，通常要8~20K！H.264/AVC

H.264集中了以往標準的優點，在很多領域都得到突破性進展，使得它獲得比以往標準好得多整體性能：

－和H.263+和MPEG-4SP(SimpleProfile,簡潔類)相比最多可節約50％的碼率，使存儲容量大大降低；

－H.264在不同辨別率、不同碼率下都能供應較高的視頻質量；

－接受“網絡友善”的結構和語法，使其更有利于網絡傳輸。

H.264接受簡潔設計,使它比MPEG4更簡潔推廣，更簡潔在視頻會議、視頻電話中實現，更簡潔實現互連互通，可以簡便地和G.729等低比特率語音壓縮組成一個完整的系統。

MPEGLA吸取MPEG-4的昂揚專利費而使它難以推廣的教訓，MPEGLA制定了以下低廉的H.264收費標準：H.264廣播時基本不收費；產品中嵌入H.264編/解碼器時，年產量10萬臺以下不收取費，超過10萬臺每臺收取0.2美元，超過500萬臺每臺收取0.1美元。監控中的視頻編碼技術

監控中的視頻壓縮技術

MPEG-4

MPEG-4視頻壓縮算法相對于MPEG-1/2在低比特率壓縮上有著顯著提高，在CIF（352*288）或者更高清晰度（768*576）狀況下的視頻壓縮，無論從清晰度還是從存儲量上都比MPEG1具有更大的優勢，也更適合網絡傳輸。另外MPEG-4可以便利地動態調整幀率、比特率，以降低存儲量。

MPEG-4由于系統設計過于困難，使得MPEG-4難以完全實現并且兼容，很難在視頻會議、可視電話等領域實現，這一點有點偏離原來地初衷。另外對于中國企業來說還要面臨昂揚的專利費問題，目前規定：

－每臺解碼設備須要交給MPEG-LA0.25美元

－編碼/解碼設備還須要按時間交費（4美分/天=1.2美元/月

=14.4美元/年）

MPEG-1/2

MPEG-1標準主要針對SIF標準辨別率(NTSC制為352X240；PAL制為352X288)的圖像進行壓縮.壓縮位率主要目標為1.5Mb/s.較MJPEG技術，MPEG1在實時壓縮、每幀數據量、處理速度上有顯著的提高。但MPEG1也有較多不利地方:存儲容量還是過大、清晰度不夠高和網絡傳輸困難。

MPEG-2在MPEG-1基礎上進行了擴充和提升，和MPEG-1向下兼容，主要針對存儲媒體、數字電視、高清晰等應用領域，辨別率為：低(352x288)，中(720x480)，次高(1440x1080)，高(1920x1080)。MPEG-2視頻相對MPEG-1提升了辨別率，滿足了用戶高清晰的要求，但由于壓縮性能沒有多少提高，使得存儲容量還是太大，也不適和網絡傳輸。監控中的視頻編碼技術目前監控行業中主要運用以下辨別率：QCIF、CIF、4CIF和D1。QCIF辨別率為176x144。CIF辨別率為352x288，相當于VCD的清晰度水平。4CIF辨別率為704x576，相當于DVD的清晰度水平。D1辨別率為720x576。CIF是目前監控行業的主流辨別率之一，它的優點是存儲量較低，能在一般寬帶網絡中傳輸，價格也相對低廉，它的圖像質量較好，被大部分用戶所接受。缺點是圖像質量不能滿足高清晰的要求。4CIF和D1是目前和將來的主流辨別率，它的優點是圖像清晰。缺點是存儲量高，網絡傳輸帶寬要求很高，價格也較高。隨著計算機處理實力的提高、存儲設備的發展和網絡帶寬的擴大，高清晰度辨別率將稱為主流選則。2CIF（704x288）已被部分產品接受，用來解決CIF清晰度不夠高和4CIF存儲量高、價格昂揚的缺點。但由于704x288只是水平辨別率的提升，圖像質量提高不是特殊明顯。另外一種2CIF辨別率528x384，比704x288能更好解決CIF、4CIF的問題。特殊是在512Kbps－1Mbps碼率之間，能獲得穩定的高質量圖像，滿足用戶較高圖像質量的要求。目前這一辨別率已被很多網絡多媒體廣播所接受。監控中的視頻壓縮技術監控中視頻編碼辨別率的選擇監控中的視頻壓縮技術辨別率圖示不同的NTSC辨別率不同的PAL辨別率MPEG壓縮格式中所運用的辨別率監控中的視頻壓縮技術視頻壓縮各標準的比較比較項目H.261/H.263/H.263+MPEG-2MPEG4H.264(MPEG4Part10)分辨率QCIF/CIF介于2CIF和4CIF之間4CIFD1碼率范圍Nx64k1.5M～15M64k～8M64k～4M運動特性半動態全動態全動態全動態編碼效率低較高高高時延較小較大較小小處理復雜度較小較小較大大常用的音頻編解碼技術PCM編解碼ADPCM(自適應差分PCM)G.711、G.721、G.722G.723(低碼率語音編碼算法)G.723.1(雙速率語音編碼算法)G.728、G.729、G.729A、MP3(MPEG-1audiolayer3)監控中的視頻壓縮技術音頻編解碼技術監控中的視頻壓縮技術音頻編解碼技術比較比較項目PCMG.711G.723G.729MP3碼率1411.2Kbps64Kbps5.3Kbps/6.3Kbps8Kbps128～112kbps壓縮PCM編碼，無壓縮PCM編碼，無壓縮有損壓縮有損壓縮高保真頻響范圍20～20kHz300～3400Hz300～3400Hz300～3400Hz20～20kHz延時大小小小較大聲音質量很好一般一般良好好G.723和G.729編解碼技術占用的帶寬小，音質一般，適于在對帶寬要求嚴格的網絡比如internet廣域網。MP3技術的音質好，但占用帶寬較大，時延稍大，適于寬度局域網運用。目前視頻編碼正處于一個技術日新月異的時期，視頻編碼的壓縮性能在不斷得到提升。在監控中主要運用ASCI和DSP兩種方案。由于ASIC芯片的設計、生產周期過長，使它已跟不上視頻編碼的發展速度。而DSP芯片，由于它的通用設計，使它能實現各種視頻編碼算法，并且可以剛好更新視頻編碼器，緊跟視頻編碼的發展速度。另外運用DSP芯片可以比ASIC更敏捷的配置編碼器，使編碼器達到最佳性能。監控中的視頻壓縮技術監控中實現視頻編碼的最佳方式監控中的視頻壓縮技術嵌入式系統基于智能化模式識別與行為分析的智能監控技術網絡傳輸協議串行接口標準監控中的相關技術基礎監控中的相關技術基礎嵌入式系統一般指非PC系統，有計算機功能但又不稱之為計算機的設備或器材。它是以應用為中心，軟硬件可裁減的，適應應用系統對功能、牢靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴格要求的專用計算機系統。簡潔地說，嵌入式系統集系統的應用軟件與硬件于一體，類似于PC中BIOS的工作方式，具有軟件代碼小、高度自動化、響應速度快等特點，特殊適合于要求實時和多任務的體系。嵌入式系統主要由嵌入式處理器、相關支撐硬件、嵌入式操作系統及應用軟件系統等組成，它是可獨立工作的“器件”。嵌入式系統

嵌入式系統幾乎包括了生活中的全部電器設備，如掌上PDA、移動計算設備、電視機頂盒、手機上網、數字電視、多媒體、汽車、微波爐、數字相機、家庭自動化系統、電梯、空調、平安系統、自動售貨機、蜂窩式電話、消費電子設備、工業自動化儀表與醫療儀器等。嵌入式系統的硬件部分，包括處理器/微處理器、存儲器及外設器件和I/O端口、圖形限制器等。嵌入式系統有別于一般的計算機處理系統，它不具備像硬盤那樣大容量的存儲介質，而大多運用EPROM、EEPROM或閃存(FlashMemory)作為存儲介質。軟件部分包括操作系統軟件(要求實時和多任務操作)和應用程序編程。應用程序限制著系統的運作和行為；而操作系統限制著應用程序編程與硬件的交互作用。監控中的視頻壓縮技術嵌入式系統基于智能化模式識別與行為分析的智能監控技術網絡傳輸協議串行接口標準監控中的相關技術基礎基于智能化模式識別與行為分析的智能監控技術

在視頻監控系統中，接受基于圖像的算法自動的分析和抽取視頻源中的關鍵信息，就是智能視頻技術。通過智能監控技術可實現豐富的監控運用功能，實現在不同監控點可選擇配置的圖像分析實力，例如：敏感區域的活動目標進入；活動目標的異樣行為；新出現的可疑靜止目標；火情預警；特定地點的人員流量統計；交通流量統計與車號識別等。假如結合傳感器技術，則實際應用范圍會更廣，方案會更敏捷。監控中的視頻壓縮技術嵌入式系統基于智能化模式識別與行為分析的智能監控技術

網絡傳輸協議串行接口標準監控中的相關技術基礎網絡傳輸協議TCP協議 TCP通過序列確認以及包重發機制，供應牢靠的數據流發送和到應用程序的虛擬連接服務。與IP協議相結合，TCP組成了因特網協議的核心UDP協議 UDP是一個無連接協議，傳輸數據之前源端和終端不建立連接，當它想傳送時就簡潔地去抓取來自應用程序的數據，并盡可能快地把它扔到網絡上流媒體技術流媒體技術能夠依據特定的依次將文件發送出去，而播放程序則可以邊接收數據邊播放他們。流媒體應用可以依據傳輸模式、實時性、交互性粗略地分為多種類型，如：視頻點播(VOD)、視頻廣播、INTERNETTV、視頻監視、視頻會議、遠程教學、交互游戲等。流媒體的技術特征流式傳輸依次流式傳輸可在傳輸期間依據用戶連接的速度做調整.依次流式傳輸比較適合高質量的短片段；能保證電影播放的最終質量。這意味著用戶在觀看前，必需經驗延遲，對較慢的