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网络视频监控系统体系架构及关键技术探讨

时间:2013-04-20来源:易品网 点击:
近年来,随着计算机的普及,图像处理技术的不断提高以及社会信息化程度的不断提高,视频监控的应用领域正在不断的扩大。由于嵌入式、数字图像处理、网络传输等技术得到不断进步,也带动了视频监控系统的快速发展,并逐渐呈现出向数据化、网络智能化以及无线化方向发展的趋势。以下,以中国电信的全球眼系统为例,对网络视频监控系统的构架进行分析,同时对相关关键技术进行探讨。 
  一、网络视频监控系统体系构架 
  (一)系统设计 
  全球眼是中国电信提供的基于IP技术和宽带网络(互联网、虚拟网、专网)的网络视频监控业务,通过网络视频监控业务平台,将分散、独立的采集点图像信息进行联网处理,实现跨区域的统一监控、统一管理及分级存储,满足客户进行远程监控、管理和信息传递的需求。全球眼是一个公众的网络监控系统,其在设计上要充分的考虑到它的可用性、可靠性、可伸缩性、可运营性、可维护性和高安全性,做到系统运行的稳定。该系统不仅能够拉动宽带接入业务,还能通过提供监控增值业务,发现全新的业务增长点。 
  (二)系统的主要功能 
  全球眼系统是一个可以运营的公众网络监控平台,其业务承载着公众互联网。借助于网络的接入,用户可以通过该平台随时随地的监控所授权的区域。该系统的主要功能可以归结于:网络化监控、数字化存储、多对多实时监控、远程图像实时调度、集中管理控制、多对多历史回放、可区分服务以及可控业务管理。 
  (三)系统的总体结构 
  根据总体的系统设计原则和设计目标,系统采用多层次的主题设计思想,其主体的框架是基于C/S的系统体系构架,同时对提供B/S模式的用户进行WEB接入。该系统可以分为经营支撑层、业务支撑层、接入层和交换层四种模式层。在其他的服务中会采用集成的技术进行平滑扩容,来对系统产生负载均衡和N+1热备的作用。 
  网络视频监控系统经历了模拟信号监控系统、数字监控系统和网络视频监控系统等三个发展阶段。网络视频监控的优点就是克服了传统监控系统的局限性,可以在计算机上传输图像数据,它基本上不受距离的限制,其信号不易受到干扰,可以大幅度的提高图像的品质和稳定性。数字视频可以利用计算机的网络联网,其宽带可以重复使用,这些经过压缩的视频数据可以存储在磁盘中,它的查询十分的便捷。 
  二、网络视频监控系统的关键技术 
  现在大多数的网络视频监控系统都是采用一个基于嵌入式WEB技术的网络视频监控系统来设计和实现的。目前,以网络为基础的网络视频监控系统已经发展成视频监控系统的主流,随着微处理器技术、网络技术的不断进步,基于嵌入式的WEB视频监控系统已经逐渐得到了用户们的广泛关注。 
  (一)对基于嵌入式的WEB技术的系统概述 
  伴随着计算机网络技术和微处理器技术的不断发展进步,基于嵌入式的WEB系统已经逐渐的得到了广大用户的关注,它的原理主要是:利用嵌入式的视频监控服务器采用嵌入式的实时操作系统,对内置的嵌入式WEB技术服务器进行监控,将摄像机传送的视频数据信号经过高效的芯片压缩技术,通过其内部具有的总线将数据传送到其内置的WEB服务器上[1]。用户在监控端可以直接通过浏览器观看WEB技术服务器上的摄像机视频图像,授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作。 
  (二)嵌入式WEB服务器的硬件结构 
  嵌入式WEB服务器的硬件结构主要由CPU芯片、MPEG-4音视频编码芯片、Flash芯片、SDRAM内存、以太网络接口、大容量硬盘组成的。其中嵌入式通信处理器MPC8250。MPEG-4音视频编码芯片完成对从摄像头传送过来的视频数据的压缩和编码[2]。根据网络带宽、拓扑结构以及对图像质量的要求,本系统选用基于MPEG-4标准的分层可扩展性编码方案。压缩后的视频数据根据需要,可以存储在大容量硬盘中,或者通过以太网进行网络传输。为了实现视频存储功能,需要采用大容量的硬盘。 
  (三)嵌入式WEB服务器的软件系统 
  嵌入式WEB服务器的软件设计与实现是本系统实现的关键之一,包括嵌入式操作系统与应用软件两大部分。本系统采用网络传输协议的RTP/UDP/IP模型[3]。RTP协议是一种提供端对端的实时媒体传输服务的协议,由实时传输协议RTP和实时传输控制协议RTCP两个部分组成。RTP用于实时视频数据的传输,而RTCP则用来监控实时视频数据的传输。RTP/UDP/IP的方式兼顾了视频传输的实时性,同时针对传输网络状况的不确定性,也可以采取一定的拥塞控制和差错控制策略。 
  三、总结 
  本文介绍了一个基于嵌入式WEB技术的网络视频监控系统的设计与实现,与传统的网络视频监控系统相比,本系统的主要特点在于:服务器的设计基于嵌入式WEB技术;支持动态IP,可以直接连入以太网,能够即插即看;用户无需使用专用软件,仅用浏览器即可观看;同时系统采用先进了的MPEG-4编码标准,在提高了视频质量的同时大大减少了数据量。相信随着网络视频监控的流行,基于嵌入式WEB的网络视频监控系统必将有良好的发展前景。
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