(视频监控系统综合实训)项目3数模结合的视频监控系统的组建教学内容.ppt

项目3数模结合的视频监控系统的组建一、数模结合的视频监控系统的基本原理数字视频监控系统是相对于模拟视频监控系统而言的，其主要区别是采用DVR来取代传统的长延时录像机，实现视频图像的记录，这是监控系统从模拟到数字的一个标志性的里程碑。数字硬盘录像机分为PC式和嵌入式两种，数模结合的视频监控系统的组成如图3-1所示。它利用数字压缩技术将前端摄像机传回的视频图像动态保存到计算机硬盘上，可以进一步处理或调用。通过程序可以实现移动侦测录像、报警触发录像和自定义时间录像等。在录像、资料保存和回放调阅上彻底避免了长延时录像机的不足。DVR系统(一)视频压缩编解码的基本概念数字视频监控系统要传输和处理视频图像，首先要进行视频压缩，其目的是在尽可能保证视觉效果的前提下减少视频数据量。在视频压缩中常需用到以下的一些基本概念：1.有损和无损压缩有损压缩是指图像视频在压缩后的数据与压缩前的数据不一致。而无损压缩也即压缩前和解压缩后的数据完全一致。在压缩的过程中要丢失一些人眼或人耳不敏感的图像或音频信息，而且丢失的信息不可恢复。丢失的数据率与压缩比有关，压缩比(指视频经压缩后的数据量与压缩前的数据量之比)越大，丢失的数据越多，解压缩后的效果一般越差。此外，某些有损压缩算法采用多次重复压缩的方式，这样还会引起额外的数据丢失。2.帧内和帧间压缩帧内压缩是指当压缩一帧图像时，仅考虑本帧的数据而不考虑相邻帧之间的冗余信息。帧内压缩一般达不到很高的压缩。帧间压缩是基于许多视频或动画的连续前后两帧具有很大的相关性，或连续的视频其相邻帧之间变化不大，具有冗余信息。根据这一特性，压缩相邻帧之间的冗余量就可以进一步提高压缩量，增大压缩比。帧间压缩一般是无损的。(二)常用视频压缩标准简介视频压缩编解码标准信息技术的发展过程中有着各种各样的标准。各种标准不断提出，其中H.261、H.263是电视电话、视频会议发展过程中采用的标准。早期的视频服务器产品基本都采用M-JPEG标准，并在国内的VCD产业获得实际应用。MPEG-2标准带动了DVD及数字电视等多种消费电子产业。微软公司的WMT以及Apple公司的QuickTime带动了网络流媒体的发展。下面介绍一些常见的视频压缩编码标准。1. M-JPEGM-JPEG（Motion-JoinPhotographicExpertsGroup）技术即运动静止图像（或逐帧）压缩技术，广泛应用于非线性编辑领域可精确到帧编辑和多层图像处理。M-JPEG把运动的视频序列作为连续的静止图像来处理，这种压缩方式可单独完整地压缩每一帧，在编辑过程中可随机存储每一帧，可进行精确到帧的编辑，此外M-JPEG的压缩和解压缩是对称的，可由相同的硬件和软件实现。但M-JPEG只对帧内的空间冗余进行压缩。不对帧间的时间冗余进行压缩，故压缩效率不高。注意，M-JPEG这种压缩方式并不是一个完全统一的压缩标准，不同厂家的编解码器和存储方式并没有统一的规定格式。这也就是说，每个型号的视频服务器或编码板有自己的M-JPEG版本，所以在服务器之间的数据传输可能存在障碍。2. MPEG系列标准1) MPEG-1标准MPEG-1标准于1993年公布，可适用于不同带宽的设备，如CD-ROM、Video-CD和CD-i。用于传输1.5 Mb/s数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码。MPEG-1标准压缩首先对色差信号进行亚采样，减少数据量，采用运动补偿技术，减少帧间冗余度，利用二维DCT变换去除空间相关性，对DCT分量进行量化，舍去不重要的信息，将量化后DCT分量按照频率重新排序，将DCT分量进行变字长编码，最后对每个数据块的直流分量(DC)进行预测差分编码。图3-2是MPEG视频的编码和解码框图。MPEG-1标准在VCD和MP3的大量使用，VCD采用的是一个面向家庭电视质量级的视频、音频压缩标准，其编码速率最高可达4 Mb/s～5 Mb/s，但随着速率的提高，其解码后的图像质量有所降低。2) MPEG-2标准MPEG-2压缩标准1994年制定。主要针对高清晰度电视(HDTV)所需要的视频及伴音信号，传输速率为10 Mb/s。MPEG-2标准分为八个部分，统称为ISO/IEC1318国际标准。MPEG-2图像压缩的原理是利用了图像中的两种特性：空间相关性和时间相关性。这两种相关性使得图像中存在大量的冗余信息。如果我们能将这些冗余信息去除，只保留少量非相关信息进行传输,就可以大大节省传输频带。MPEG-2视频编码标准的编码图像帧被分为三类，分别称为I帧、P帧和B帧。I帧指帧内单独编码，主要利用了单帧图像内的空间相关性。P帧图像指前向时间预测，B帧图像采用双向时间预测，可以大大提高压缩倍数，图3-3是I、P与B帧间预测图。MPEG-2标准编码码率可从3Mb/s～100Mb/s