【安防知識網(wǎng)】數(shù)字視頻實況組播（廣播）和監(jiān)控模塊是一套建立在標(biāo)準(zhǔn)的校園網(wǎng)基礎(chǔ)上的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了基于TCP/IP的點對點、點對多點、多點對多點等遠(yuǎn)程視頻實時編碼組播（廣播）和監(jiān)控、遠(yuǎn)程遙控攝像機變焦和轉(zhuǎn)動的功能。

1.引言
1.1概述
        數(shù)字視頻實況組播（廣播）和監(jiān)控模塊是一套建立在標(biāo)準(zhǔn)的校園網(wǎng)基礎(chǔ)上的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了基于TCP/IP的點對點、點對多點、多點對多點等遠(yuǎn)程視頻實時編碼組播（廣播）和監(jiān)控、遠(yuǎn)程遙控攝像機變焦和轉(zhuǎn)動的功能。

1.2背景
        遠(yuǎn)程視頻控制系統(tǒng)是綜合計算機IP視頻技術(shù)、視頻和音頻數(shù)據(jù)的壓縮及解壓處理技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)，它是以計算機為核心、結(jié)合IP視頻技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一種監(jiān)控主機系統(tǒng)。是近年來網(wǎng)絡(luò)IP視頻應(yīng)用發(fā)展的一個新的方向，它涉及了計算機領(lǐng)域多種前沿技術(shù)。遠(yuǎn)程視頻控制系統(tǒng)能將監(jiān)控信息從監(jiān)控中心釋放出來，通過計算機網(wǎng)絡(luò)使其能夠到達桌面的計算機上，從而與信息管理系統(tǒng)融合在一起，更好的為管理服務(wù)，提高管理水平和效率。

1.3系統(tǒng)分為如下幾個部分：
1、管理服務(wù)端：可以設(shè)置用戶的帳號和權(quán)限，及實況編碼和組播工作站的參數(shù)
2、實況編碼和組播工作站:連接攝象機或其他視頻源，進行實況編碼壓縮和組播服務(wù)
3、云臺轉(zhuǎn)向和變焦鏡頭控制器及軟件
4、畫面分割器和視頻切換矩陣

2.系統(tǒng)概述
        遠(yuǎn)程視頻控制系統(tǒng)是明顯優(yōu)點在遠(yuǎn)距離的控制方面。遠(yuǎn)程視頻控制系統(tǒng)已從傳統(tǒng)的圖像控應(yīng)用系統(tǒng)演變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程、數(shù)字媒介的綜合應(yīng)用。由于原有視頻及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的限制，視頻信息巨大的數(shù)據(jù)流量很難滿足網(wǎng)絡(luò)用戶的共享和使用需求。隨著IP視頻技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有視頻控制系統(tǒng)采用了先進的編解碼技術(shù)和先進的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，使之區(qū)別于以往視頻控制系統(tǒng)。遠(yuǎn)程視頻控制系統(tǒng)的應(yīng)用涉及的領(lǐng)域非常廣泛，如遠(yuǎn)程教學(xué)圖像控制、小區(qū)保安監(jiān)控、工礦企業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)控及環(huán)境監(jiān)控等。

2.1系統(tǒng)環(huán)境配置

2.2系統(tǒng)的性能及特點
        遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可對鏡頭進行光圈、焦距、景深距離的控制操作。[nextpage]

        對云臺可做全方位控制。系統(tǒng)可以對云臺的上下左右的轉(zhuǎn)動以及配套的云臺護罩的相應(yīng)保護設(shè)備進行全方位的控制。

        編碼/解碼器具有雙向通訊功能。編解碼器具有獨立的地址編碼，采用數(shù)字化信號進行尋址。語音、圖像全矩陣開關(guān)。對于音頻和視頻可以全矩陣切換和同步進行切換。

        分布式計算機控制。系統(tǒng)由中心計算機和各級智能控制子站組成，通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成控制網(wǎng)?？刂谱诱惊毩⑼瓿赡骋粎^(qū)域的控制或?qū)崿F(xiàn)某一控制功能，使用中只需增加控制子站和在子站上增掛監(jiān)控點即可，所以監(jiān)控點的多少幾乎沒有限制且不增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，系統(tǒng)配置十分靈活，擴展性好，極易實現(xiàn)對較大區(qū)域的控制。并且某一監(jiān)控子站本身的設(shè)備故障不影響其他子站的正常工作，系統(tǒng)整體的可靠性。

        計算機視窗圖形控制臺代替?zhèn)鹘y(tǒng)文字控制鍵盤。操作人員只需鼠標(biāo)點按即可控制系統(tǒng)的各種設(shè)備，操作形象、簡單，無須記憶各個煩瑣功能。并且控制面板和媒體播放器集成方式更加方面客戶端的操作。

        編碼控制節(jié)省控制線。系統(tǒng)各點均采用編碼方式總線控制，各監(jiān)控點設(shè)備和控制設(shè)備，只需掛接在總線上即可，方便靈活；同時編碼控制提高了設(shè)備控制的可靠性，且命名控制線大大減少使布線、維修較為容易控制信號的傳輸采用RS-485（RS-442）協(xié)議，具有強抗干擾性、傳輸距離遠(yuǎn)。特別適合于環(huán)境惡劣的場所。

        易使用性。系統(tǒng)軟件在Windows下實現(xiàn)，人機界面友好，漢字菜單，圖形化標(biāo)識。無須記憶煩瑣的功能鍵盤，極易操作，使用人員幾乎不加任何培訓(xùn)，即可掌握。

        M-JPEG網(wǎng)絡(luò)視頻壓縮技術(shù)。采用國際流行的M-JPEG視頻編碼技術(shù)，壓縮比和幀率可調(diào)，動態(tài)文件可供網(wǎng)絡(luò)用戶共享。

        大容量數(shù)字切換矩陣MCU?？山尤?2路遠(yuǎn)端E1進行多點選擇和控制，具有快速切換控制視頻、語音和數(shù)據(jù)信號的能力，并將不同信號送入相應(yīng)單元。

        智能化的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)管理。系統(tǒng)提供支持TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)接口，充分滿足局域網(wǎng)內(nèi)用戶對遠(yuǎn)端站點進行網(wǎng)絡(luò)化的統(tǒng)一控制管理，并交互使用數(shù)據(jù)、圖表、視頻等多種信息。

2.3系統(tǒng)的核心技術(shù)
        本系統(tǒng)結(jié)合目前比較先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，即圖像圖像壓縮技術(shù)、圖像控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)。

2.3.1圖像壓縮技術(shù)
        視頻壓縮編碼的理論基礎(chǔ)是信息論。壓縮就是從時域、空域兩方面去除冗余信息。本系統(tǒng)采用的是MPEG編碼。MPEG是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/IEC下的一個制定動態(tài)視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)的組織，它為視頻壓縮編碼技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化、實用化作出了巨大貢獻。如針對1.5Mbps傳輸率的MPEG-1、針對HDTV的6Mbps以上傳輸速率的MPEG-2都已取得了應(yīng)用，并創(chuàng)造另外巨大的商業(yè)價值。

2.3.2圖像控制技術(shù)
        本系統(tǒng)的圖像控制意味著本地和遠(yuǎn)程端均可控制系統(tǒng)中的所有鏡頭的變化。通過矩陣轉(zhuǎn)換將多個云臺與服務(wù)器相連(多達64個云臺)，云臺可控制鏡頭不同方向的轉(zhuǎn)動,及變焦、聚焦、和光圈的變化，和自動報警。從而達到本地和遠(yuǎn)程都可通過計算機控制鏡頭的目的。[nextpage]

2.3.3網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)
        采用RS-485，RS-232通訊接口以計算機為中心的監(jiān)控平臺。

        建立在TCP/IP協(xié)議基礎(chǔ)之上的圖像傳輸系統(tǒng)的線路可為DDN、CDMA、HDSL、ISDN、ATM、LAN、WAN、微波等。接口也可為703/V.35/RS449/網(wǎng)卡等。

3.系統(tǒng)目標(biāo)

4.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
4.1運行平臺
硬件平臺：系統(tǒng)主機為賽揚以上CPU、128Ｍ以上內(nèi)存、4M以上顯存、4GB以上硬盤。接收工作站為同上。
軟件平臺：系統(tǒng)主機為中文Windows2000/NTSvr;接收工做站為windows98/NT/2000.

4.2IP視頻數(shù)字化處理單元
        視頻切換矩陣。切換矩陣的輸入可以直接與攝像機的輸出相連，實現(xiàn)了視頻的分配與全矩陣切換功能。采用差分放大使得視頻干擾降低到最小程度。此外，直接采用計算機通過串行總線進行控制，其控制的速度達到毫秒級。切換板提供了32*16視頻切換矩陣和擴展的接口。通過切換板之間簡單的并聯(lián)就可以很方便的擴展輸入輸出路數(shù)，擴展后也不影響開關(guān)的控制速度。

        遠(yuǎn)程通信單元。提供了RS-485的通信接口，這是與編解碼器的接口，它具有通信速度高，抗干擾能力強的特點。最高通信速度可達2MBPS，RS485采用差分的輸入,輸出方式，大大增強了抗干擾的能力。通信板上設(shè)有硬件發(fā)送和接收緩沖區(qū)可以保證通信線路上數(shù)據(jù)的可靠性，不會因為擁擠而丟失數(shù)據(jù)。高速的通信速度，合理的緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)及高效率的編碼方式，使得單一總線上可以并入多個系統(tǒng)，而不至于通信線路顯得過分擁擠。由于總線上只限于控制指令的傳輸所以對線路的要求不高。因此，采用這種簡便易行的串行總線結(jié)構(gòu)是最為現(xiàn)實可行的方法。

        數(shù)字化視頻壓縮卡。數(shù)字化視頻壓縮卡可以完成視頻的實時數(shù)字化壓縮存儲，然后由計算機直接處理。這樣通過軟件就可以實現(xiàn)對視頻的分屏顯示，動態(tài)儲存，實時捕捉，資料庫查詢等功能。在系統(tǒng)中，把數(shù)字化處理單元的視頻輸出交由視頻壓縮卡處理，這樣從根本上解決了對于每一路視頻畫面進行高質(zhì)量的壓縮，根據(jù)本中心的網(wǎng)絡(luò)帶寬情況，采用MPEG1編碼，圖像壓縮傳輸碼流帶寬可在256K-2M選擇，在１.5Ｍ帶寬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，使圖像質(zhì)量達到較高分辨率，采用標(biāo)準(zhǔn)交換格式（SIF），PAL/SECAM為352＊288像素，2路CD音質(zhì)，可處理各種大小的幀。

        編解碼器。編解碼器為最小的系統(tǒng)，它主要包括以下幾個部分：3路220V有源觸點開關(guān)，3路直流電源輸出，1路RS-485通信接口及云臺控制，鏡頭控制及雨刷，防護罩等的控制。實現(xiàn)的核心是單片機電路，會自動產(chǎn)生相關(guān)動作，并將信息編碼后向外發(fā)送，傳送給IP視頻監(jiān)控主機和數(shù)字化處理單元。

5.控制流程
5.1客戶控制流程[nextpage]

6．網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
        利用在中文平臺上的專用系統(tǒng)軟件,實現(xiàn)對用戶與監(jiān)控系統(tǒng)的對話窗口;通過它了解本監(jiān)控系統(tǒng)所完成的多項功能及相應(yīng)措施,AVOnlineIP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在軟件上完成了系統(tǒng)模塊間總級聯(lián)和總管理功能.

        圖像壓縮與網(wǎng)絡(luò)發(fā)送軟件（圖像發(fā)送端），運行在主機端的WindowsNT下，實現(xiàn)對視頻壓縮卡的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送應(yīng)用管理，把前端攝像機采集的視頻摸擬信號壓縮轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，同時又實時地通過特定的協(xié)議，將視頻信號以數(shù)據(jù)流的形式在局域網(wǎng)上傳輸廣播，發(fā)送給每臺工作站。對多路視頻壓縮卡，根具分配的通道序號分別管理，對視頻壓縮與傳輸?shù)拇a流帶寬可在256K-1.5M之間選擇，每路數(shù)據(jù)流又同時在網(wǎng)上發(fā)送，從而形成一個獨立管理又統(tǒng)一發(fā)送的多路視頻壓縮與發(fā)送的有機整體。

        網(wǎng)絡(luò)圖像接收軟件（圖像接收端），運行在工作站的Win98下，可分為單路和多路接收軟件，它對發(fā)送來的視頻數(shù)據(jù)流，進行接收與解壓，將監(jiān)視圖像呈現(xiàn)在用戶的眼前，畫面清晰而流暢，對監(jiān)視現(xiàn)場有身臨其境的感覺。通過選擇通道可以接收一路或多路畫面，對每一通道的畫面都可任意放縮與移動，是一個活動的桌面監(jiān)視窗口，與其它管理信息窗口融一體。

        圖像壓縮與錄像軟件，運行在主機的Winnt下,實現(xiàn)對視頻的壓縮與錄制，對其進行存儲與捕捉，保存大量的視頻素材，以作為資料庫便于事后查詢。對視頻質(zhì)量同發(fā)送軟件一樣設(shè)置。

        圖像、云臺與鏡頭的控制軟件，分為主控端（主機）與分控端（用戶），使用戶對監(jiān)視圖像的各種需求得以實現(xiàn)。硬件級別上已經(jīng)實現(xiàn)編解碼器和報警單元相對獨立的小系統(tǒng)功能,通過軟件,可以使得各部分聯(lián)成統(tǒng)一的整體,在軟件的控制和管理下,完成系統(tǒng)功能.編解碼器和報警單元可以向系統(tǒng)軟件報告自己系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài);同時,系統(tǒng)軟件又可以控制編解碼器和報警單元完成系統(tǒng)相應(yīng)的動作.從而實現(xiàn)對視頻通道、云臺、鏡頭的控制，與接收軟件共同完成網(wǎng)絡(luò)用戶的全面監(jiān)視功能。

        綜所上述，主機、視頻壓縮卡、編碼器、圖像壓縮發(fā)送軟件、錄像軟件與主控軟件，構(gòu)成了監(jiān)視中心單元，攝像機及音頻、報警采集器為前端采集單元，網(wǎng)絡(luò)工作站及接收控制軟件為用戶接收單元，各部分協(xié)調(diào)工作，形成有機而完整的現(xiàn)代化監(jiān)視系統(tǒng)。

新型數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)功能介紹：
1、所有鏡頭均進入矩陣,可切換任意鏡頭，并控制鏡頭上下左右轉(zhuǎn)動，及焦距變化，同一時間看到不同畫面。
2、多路輸出至TV及大屏幕上，4畫面分割可同時顯示不同畫面，并可同時進行數(shù)字硬盤錄像。
3、可控制紅外線報警開關(guān)，報警控制。
4、通過編程實現(xiàn)紅外探測定時開關(guān)及智能報警切換鏡頭，立即錄像并使監(jiān)控者在報警同時看到現(xiàn)場，及控制鏡頭追蹤現(xiàn)場變化（報警機敏度小于100ms）。
5、通過局域網(wǎng)可使其他方（如主管）進行遠(yuǎn)程監(jiān)控，遠(yuǎn)程控制切換，及遠(yuǎn)程錄像等功能。均為MPEG1或VCD效果。
6、對攝像頭及探測器具有可靠的保護措施.
7、系統(tǒng)性能指標(biāo)
A、視頻處理部分
B、數(shù)字錄像部分