嵌入式网络化视频监控系统.pdf

《嵌入式网络化视频监控系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《嵌入式网络化视频监控系统.pdf（90页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、浙江大学硕士学位论文嵌入式网络化视频监控系统姓名：伍鹏申请学位级别：硕士专业：电子信息技术及仪器指导教师：陈耀武20040201浙江大学硕：匕学位论立摘要摘要本文提出并研究设计了一种嵌入式网络化视频监控系统。陔系统在3 2位高性能嵌入式处理器和D S P 处理器的基础上，采用M P E G 一4 编码技术，嵌入式L i n u x 操作系统和流媒体技术进行设计。利用本系统可以进行网络数字化视频监控，具有小型化，低功耗，稳定可靠等特点。第一章综合论述了本文研究工作的意义和视频监控系统以及嵌入式系统、嵌入式L i n u x、流媒体技术的发展现状。第二章介绍了系统软件开发环境和所用的编程技术。包括

2、b o o tl o a d e r 和嵌入式L i n u x 操作系统。所用到的主要编程技术有多线程技术，设备驱动程序和流媒体实时传输协议。第三章总体介绍了整个嵌入式系统设计方案，包括硬件设计和软件设计。第四章详细介绍了嵌入式驱动程序的设计，包括S P I，U A R T 的驱动程序。第五章详细介绍了嵌入式流媒体服务器程序的设计，包括整体数据流分析，U M L 设计和详细的驱动接口模块，R T P R T C P 协议模块设计。第六章给出了本研究的主要结论，并对系统进一步的优化工作进行了展望。关键词：视频监控系统嵌入式系统嵌入式L i n u x 流媒体浙江大学硕士学位论义A B S T

3、R A C TA B S T R A C TI nt h i sd i s s e r t a t i o n a nE m b e d d e dV i d e oM o n i t o r i n gS y s t e mB a s e do nN e t w o r ki sp r o p o s e da sw e l la sd e s i g n e dT h i ss y s t e mi sd e v e l o p e db a s e do nh i g hp e r f o r m a n c ee m b e d d e dp r o c e s s o ra n dD

4、 S Pp r o c e s s o rT h eM P E G 一4t e c h n o l o g y，e m b e d d e dL i n u x，a n ds t r e a mm e d i at e c h n o l o g ya r eu s e di nd e s i g n i n gt h es y s t e m B yt h i ss y s t e m，w ec a nd ov i d e om o n i t o r i n ga l lo v e rt h en e t w o r k，I nc h a p t e r1，ac o m p r e h e

5、 n s i v ed e s c r i p t i o na b o u tt h es i g n i f i c a n c eo ft h er e s e a r c hw o r ki sg i v e n T h ec u r r e n tr e s e a r c hs t a t u so fv i d e om o n i t o r i n gs y s t e m，e m b e d d e ds y s t e m，e m b e d d e dL i n u xa n ds t r e a mm e d i at e c h n o l o g ya l ea

6、l s od e s c r i b e d I nc h a p t e r2，ad e s c r i p t i o na b o u tt h es o f t w a r ed e v e l o p i n ge n v i r o n m e n ta n dp r o g r a m m i n gt e c h n i q u e si sg i v e nB o o tl o a d e ra n de m b e d d e dL i n u xa r et h eb a s i cs o f t w a r eo ft h es y s t e m，w h i l em

7、 u l t i t h r e a dt e c h n i q u e，d e v i c ed r i v e ra n ds t r e a mm e d i ar e a l t i m et r a n s f e rp r o t o c o la l ea l s od i s c u s s e di nd e t a i l，I nc h a p t e r3，t h et o t a ls y s t e md e s i g ni sd i s c u s s e di nd e t a i l，i n c l u d i n gh a r d w a r ed e s

8、 i g na n ds o f t w a r ed e s i g n I nc h a p t e r4，ad e s c r i p t i o na b o u tt h ee m b e d d e dL i n u xd e v i c ed r i v e r si sg i v e n，i n c l u d i n gS P I，U A R Td e v i c ed r i v e r s I nc h a p t e r5，t h es t r e a mm e d i as e r v e rd e s i g ni sp r e s e n t e d，i n c

9、l u d i n gd a t af l o wd e s i g n，U M Ld e s i g n，d e v i c ed r i v e ri n t e r f a c ea n dR T P f R T C Pm o d u l ed e s i g nI nc h a p t e r6，t h em a i nr e s e a r c hc o n c l u s i o ni ss u m m a r i z e d T h ep r o s p e c to ff u r t h e rr e s e a r c hi sa l s op r o p o s e d K

10、 e y w o r d：V i d e oM o n i t o r i n gS y s t e m，E m b e d d e dS y s t e m，E m b e d d e dL i n u x，S t r e a mM e d i aH I 浙江大学硕j 一学位论文致谢衷心感谢我的指导老师陈耀武教授。在两年半的硕士学习阶段，始终得到陈老师的热情关怀和精心指导。一直以来，陈老师在学习、工作、生活等多方面给予了我诸多帮助和关怀，为我创造了一个良好的学习环境以及许多难得的锻炼机会。陈老师渊博的学识、丰富的经验、严谨求实的治学态度、忘我的工作精神使我受益终身。硕士学业即将完成之际，谨向

11、陈老师致以最衷心的谢意。衷心感谢汪乐宇教授对我学业的关心与支持，为我完成学业提供了一个良好的工作环境。衷心感谢周泓老师和耿晨歌老师的无私帮助与指导。衷心感谢同窗周昌、徐力、田翔、庄旭东、虞晓琼。在实验室的工作与学习过程中，他们始终给予我极大的帮助。衷心感谢周凡、许俊师兄的帮助与指导。衷心感谢曲琳、李志华、胡力、杨阳、姜海曙、郑雅宇等师弟对课题完成的大力支持。没有他们的全心投入，课题无法顺利完成。衷心感谢众多支持我、关心我的朋友。在我遇到困难的时候总能得到他们的帮助。最后，我要特别感谢我的父母及家人，他们始终如一的关怀和鼓励使我能够顺利完成学业。伍鹏二0 0 四年三月于求是园-J-浙江大学硕=L

12、 学位论文掉一章绪论第一章绪论1 1 视频监控系统的发展动态视频监控系统是-1 集计算机技术、通信技术和数字视频技术于一体的综合系统。它以其直观、方便、信息内容丰富等特性而被广泛应用于工业生产、交通、电力、银行、智能办公大楼等场所。随着计算机技术、网络技术、数字视频技术等高科技技术的发展，视频监控技术也得到了迅速发展。视频监控技术的发展大致可分为三个阶段：1 1 1 本地模拟视频监控从摄像机、电视机出现的那天起，原始的视频监控系统就已诞生。它被广泛应用于保安、生产管理等场合。本地视频监控系统主要由摄像机、视频矩阵、监视器、录像机等组成，由视频线、控制线缆等连接f l】。本地视频监控系统一般采用

13、模拟方式传输，采用视频电缆(少数采用光纤)，传输距离不能太远，主要应用于小范围内的监控，如大楼监控等。监控图像一般只能在控制中心查看。而且模拟视频监控系统有很大的缺陷：监控的范围很有限。由于模拟线路不可能很长，所以信号传输距离有限且无法连网，仅局限于同一建筑物或工厂内f“。模拟信号占用通讯线路较大，而且开放性较差。监控质量不高。由于模拟信号很容易受干扰，所以监控图像质量不好。维护管理复杂。没有良好的用户操作界面，非专业人员无法正常操作。成本较高。对于每个监控中心都需要配置一套监控设备，而且信息的存储方式是利用录像带、磁带等设备，这些存储设备成本较高。由于存在以上的缺点所以传统的模拟视频监控系统

14、已远远不能满足越来越高的生产和管理监控的需求I“。浙江大学硕I 学位论文第一市绪论1 1 2 基于P C 的视频监控系统9 0 年代中后期，计算机网络丌始普及并得到迅猛发展，视频技术的发展也日新月异，这些技术的发展特别是视频压缩技术的出现和发展，使数字视频的存储和传输成为可能。计算机技术的日益成熟，微机的普及化，也为基于P C 的视频监控创造了条件。基于P C 的视频监控系统是先将摄像头采集的模拟视频信号转化为数字信号，利用专用压缩卡对数字信号进行压缩处理后，通过网络传输给作为监控终端的P C 机，监控终端P c 机利用专用解压卡对数据进行解压后，就能够重现远端的图像【”。数字信号的传输可靠性

15、较高，且数字化的视频流数据可以通过各种方式被连接在网络上的计算机共享。所以与模拟视频监控相比基于P(：的视频监控系统具有：传送距离远、图像质量好、数据的保存成本低等特点。而且监控人员无需在现场就可以对监控现场进行实时监控，大大提高了监控工作的效率和灵活性。因此基于P C 的视频系统，自出现后，得到广泛的应用，占据i r 监控系统的主要市场并正在逐步取代模拟监控系统。但是基于P C 的视频监控系统还存在很多问题：体积大、功耗高。由于需要利用专用压缩解压卡对视频信号进行压缩和解压缩处理，所以使监控系统体积较大，功耗较i 每监控现场需要专人值守，维护烦琐实时性不高和稳定性较差成本较高可扩展性差，采用

16、专用的压缩卡和解压缩卡对视频数据进行压缩和解压缩，只能支持一种编码格式，无法提供对其他编码方式的支持【8 。1 1 3 基于嵌入式技术的网络化视频监控系统目前虽然基于P C 的视频远程监控系统仍然占据监控系统的主要市场，但是它具有：结构复杂稳定性、可靠性不高，价格高昂、操作烦琐等缺陷。特别是很多场合需要在一个监控现场安装多个摄像头，并需要在监控终端同时对多个监浙江火学坝I：学位论义第一章绪论由它代替当前普遍应用的基于P C 的视频远程监控系统将成为必然趋势I”】。1 2 嵌入式系统及嵌入式L i n u x 的现状1 2 1 嵌入式系统的现状嵌入式系统是指嵌入式计算机(E m b e d d

17、e dC o m p u t e r)及其应用系统，是指嵌入于各种设备及应用产品内部的计算机系统，它主要完成信号控制的功能，体积小，结构紧凑，可作为一个部件埋藏于所控制的装置中，它提供用户接口、管理有关信息的输入输出、监控设备工作，使设备及应用系统有较高智能和性价比。嵌入式系统由嵌入式硬件与嵌入式软件组成，硬件以芯片、模板、组件、控制器形式埋藏于设备内部，软件是实时多任务操作系统和各种专用软件，一般固化在R O M 或闪存中。软硬件可剪裁，适用于对功能、体积、成本、可靠性、功耗有严格要求的计算机系统中。嵌入式计算机系统，最早出现在6 0 年代武器控制中，后来用于军事指挥控制和通信系统，现在广泛

18、用于民用机电一体化产品中5 j。嵌入式系统主要用于各种信号处理与控制，目前已在国防、国民经济及社会生活各领域普及应用，用于企业、军队、办公室、实验室以及个人家庭等各种场所。军用：各种武器控制(火炮控制、导弹控制、智能炸弹制导引爆装置)、坦克、舰艇、轰炸机等陆海空各种军用电子装备，雷达、电子对抗军事通信装备，野战指挥作战用各种专用设备等。在海湾战争到最近伊拉克战争中广泛使用。我国嵌入式计算机最早用于导弹控制1 3 0】。家用：我国各种信息家电产品，如数字电视机、机顶盒，数码相机，V C D、D V D 音响设备，可视电话，家庭网络设备，洗衣机，电冰箱，智能玩具等。广泛采用微处理器微控制器及嵌入式

19、软件，E M I T 已用于社区对家用电、水、煤气表远程抄表、洗衣机遥控。工业用：各种智能测量仪表、数控装置、可编程控制器、控制机、分布式控制系统、现场总线仪表及控制系统、工业机器人、机电一体化机械设备、汽车电子设备等。广泛采用微处理器、控制器芯片级、标准总线的模板级及系统嵌入式计算机。浙江大学硕I。学位论文第一章绪论商用：各类收款机、P O S 系统、电子秤、条形码阅读机、商用终端、银行点钞机、I C 卡输入设备、取款机、自动柜员机、自动服务终端、防盗系统、各种银行专业外围设备。办公用：复印机、打印机、传真机、扫描仪、激光照排系统、安全监控设备、手机、寻呼机、个人数字助理(P D A)、变频

20、空调设备、通信终端、程控交换机、网络设备、录音录像及电视会议设备、数字音频广播系统等。女娲H o p e n 嵌入式软件己用于机顶盒、网络电视、电话、手机、个人数字助理(P D A)。医用电子设备：各种医疗电子仪器，X 光机、超声诊断仪、计算机断层成像系统、心脏起搏器、监护仪、辅助诊断系统、专家系统等。嵌入式系统是数字化电子信息产品的核心，我国嵌入式计算机断层成像系统已出口曰本。目前微处理器、微控制器产量几亿到1 0 多亿片，远远大于个人计算机通用台式机。目前世界嵌入式系统硬件和软件开发工具市场约2 0 0 0 亿美元，嵌入式系统带来的工业年产值达一万亿美元。随着全球信息化的发展嵌入式系统市场

21、将进一步增长。我国信息化与全面小康社会建设对嵌入式系统市场提出巨大需求，信息家电产品年需求量几亿台，每一类数字化家电产品都有千万台市场需求量，工业控制用嵌入式系统有百十万台套需求量，商用嵌入式系统需求量几百万台。我国已有集成电路及P C B 印刷电路板产品的大批量生产能力，出口的嵌入式应用产品亦将逐步增长，在全球市场也可占有一席之地。到2 0 0 5 年我国嵌入式计算机将创造千亿元的效益，嵌入式计算机是信息产业新的经济增长点。国内外的市场为我国嵌入式系统产业提供大有作为的广阔天地。嵌入式系统是新的经济增长点，信息产业大有作为。嵌入式系统是振兴我国信息产业的突破口】。我国信息产品有了飞速发展取得

22、巨大进步，但是产品技术水平、市场占有率与国外发达国家及新兴发展中国家都有很大差距，要迎头赶上必须走技术创新的路子，首先要大力采用嵌入式系统，广泛采用微处理器、微控制器及嵌入式软件，提高产品数字化智能化水平，提高产品的性能价格比：无论改造旧产品发展新产品实现技术创新，嵌入式系统都是有效手段和得力工具，嵌入式系统为我们迎头赶上振兴民族信息产业提供了难得的机遇。浙江大学碰!”卜学位论文笫一章绪论1 2 2 嵌入式L i n u x 的现状随着嵌入式系统的发展，提出了对嵌入式实时操作系统的需求。于是出现了很多商用的产品，如V x W o r k s，p S O S，Q N X，N e c u l e

23、u s 和W i n d o w sC E 等。这些商用的操作系统虽然功能强大，但是价格昂贵。而且网络协议栈等等开发资源都是由相应的公司提供的，使得开发者受制于提供操作系统的公司 2 8 l。L i n u x 的出现打破了这一局面。L J n u x 是一种在网络上产生的操作系统，他的产生来自于一名芬兰学生L i n u sT o r v a l d s 的业余爱好。在网络上L i n U X 的开发成为众多人热衷的项目，使得L i n u x 在短期内就成为了一个稳定、成熟的操作系统。而且，L i n u x 的开发都是在G P L(G N UP u b l i CL i c e n s

24、e)的版本控制之下，因此L i n u x 内核的所有源代码都是采取开放源代码的方式。将L i n u x 作为一个嵌入式操作系统具有许多的优点”：系统稳定L i n u x 是源代码开放软件，不存在黑箱技术。遍布全球的众多L i n u x爱好者又能给予L i n u x 开发者强大的技术支持。因此L i n u x 是所有P C操作系统中晟可靠且稳定的一种，其内核也是如此。功能强大由于拥有众多的丌发者，使得L i n u x 具有非常强大的功能，它支持多种总线，接口及设备，支持几乎所有的文件系统，它还能提供多种完善的图形界面解决方案。支持多种硬件平台L ir l u x 可以非常稳定地运行

25、在许多种体系结构的处理器上。最新的L i n u x 内核支持I n t e lx 8 6、M o t o r o l a I B MP o w e r P C、C o m p a q(D E C)A l p h a、I A6 4、S 3 9 0、S H 等微处理器体系结构。简单易用并且开发资源丰富L i n u x 的系统界面和编程接口和传统的U N I X 类似，大量在U N I X 下的程序员可以很方便的从U N I X 环境转移到L i n u x 环境下来。同时网络上还有大量的针对L i n u x 的开发资源，这些资源绝大多数都是开放源代码的。这使得基于L i n u x 的开发非

26、常方便。使用成本低浙江大学l i|j!，I。学位论文第一章绪论L i n u x 是免费软件，只要遵守G P L(G N UG e n e r a lP u b li cL i c e n s e)的规定，就可以免费获得拷贝。L i n u x 下有同样遵循G P L 规定的C、c+、J a v a 等等一系列的软件工具开发包，从功能角度上看并不亚于商用开发包，同时可以极大的降低开发成本。文档完善L i n u x 有非常多的文档支持，从为初学者准备的各种教程到非常详细的联机帮助文档。L i n u x 是互联网技术充分发展的产物，许多关于L i n u x 的文档都可以在I n t e r

27、n e t 上找到和下载。L i n u xD o c u m e n tP r o j e c t 是为L i n u x 提供系统化的文档支持的项目，在世界上许多程序员和用户的帮助下，它已经收集了非常详细的系统文档和使用文档。强大的网络功能L i n u x 操作系统最突出的是网络部分，基本上所有的网络协议和网络接口都可以在L i n u x 上找到，L i n u x 内核比标准的U N I X 更加高效地处理网络协议，系统的网络吞吐性能非常好。模块化的结构L i n u x 的内核模块可以根据需要加载和卸载。而内核本身的裁剪也是很容易的。这使得开发者可以很方便的针对特定的应用来定制一个

28、操作系统。目前，国外不少大学、研究机构和知名公司都加入了嵌入式L i n u x 的开发工作，较成熟的嵌入式L i n u x 产品不断涌现，较著名的系统有：R T L i n u x(R e a l T i m eL i n u x)由美国新墨西哥理工学院开发的基于标准L i n u x 的嵌入式操作系统。它提供了一个精巧的实时内核，并把标准的L i n u x 核心作为实时核心的一个进程同用户的实时进程一起调度，这样做的好处是对L i n u x 的改动量最小，充分利用了L i n u x 平台下现有的丰富的软件资源。u C L i n u xu C L i n u x 被设计用来应用于微

29、控制领域。它的最大的特征是没有M M U(内存管理单元模块)。因此很适合那些没有M M U 的处理器，例如浙江大学蛳l 学位论文第一章绪论A R M 7 T D M I 等。u C L i f l u x 内核的二避制代码和源代码都经过了重新编写，以紧缩和裁剪基本的代码。这就使得u C L in U X 的内核同标准的内核相比非常之小，但是它仍能保持了L i n u x 操作系统常用的A P I、小 F 5 1 2 K 的内核和相关的工具。操作系统所有的代码加起来小于9 0 0 K B。B 1 u e C a tL i n u xB l u e C a tL i n u x 是t y n u

30、x W o r k s 公司开发的专用于嵌入式实时领域的应用开发产品。它的开发环境是一个完整的开发、调试及服务体系，为嵌入式实时应用程序的开发提供了品种繁多的开发工具和性能分析工具，例如：交叉编辑器g e e g+，内核裁剪工具m k i m a g e，调试工具如源代码级系统调试工具T o t a l d b，内核调试工具S K d b。B 1 u e C a tL j n u x 提供了丰富的支持许多种嵌入式处理器的板级支持包B S P，大大地产品投入市场的时间M o n t a V is t aL i n u x这是M o n t a V i s t a 公司针对嵌入式设备度身定制的实时

31、的专业的嵌入式设备操作系统。它针对嵌入式设备的处理器、存储器资源有限的特点，在不减少新内核对嵌入设备有利的特性的基础上，对L i n u x 内核进行高度裁减、配置。M o n t a V i s t aL i n u x 广泛地支持各类嵌入式处理器体系结构、C P U 板卡以及软件组件，支持各类嵌入式应用，为通信基础设施、网络、消费电子、仪表以及工控设备提供标准的嵌八式L i n u x 平台。M o n t a V i s t aL i n u x 包括K D e v e l o pI D E、目标配置工具(T a r g e tC o n f i g u r a t i o nT 0 0

32、 1)、库优化工具(L i b r a r yO p t i m i z e rt 0 0 1)。另外，它还提供超过2 1 5 个应用软件包。M o n t a V i s t aL i n u x 另外一个重要的改进在于跨平台开发，它支持1 4个主机丌发环境，包括R e dH a t、Y e l l o wD o gL i n u x、S u S E、M a n d r a k e、S o l a r i S 以及V M W a r eo nW i n d o w sN T 2 0 0 0。1 3 视频压缩技术的发展视频数据量巨大。例如，N T S C 图像以大约6 4 0 x4 8 0 的

33、分辨率，2 4 b it s 浙江人学硕1。学位论义第一市绪论象素每秒3 0 帧的质量传输时，其数据率达2 8 M 字节秒或2 2 1 M 位秒。此外，N T S C 声音信号还要使未压缩多媒体数据的比特率再增加一些。这是一般的网络传输能力所无法承受的，它会很容易地将网络资源吞没，造成网络拥塞甚至崩溃。而且，以2 8 M 字节秒的速率，一分钟的未压缩图像将占用l。6 G 字节的存储空间，这对于一般的计算机来说也是不可接受的。所以，在多媒体监控系统中，多媒体数据传输或存储的第一步就是多媒体压缩。这就提出了一个不同厂家产品的兼容性问题，因此需要一个全球性的统一的多媒体压缩标准。运动图像专家组(M

34、P E G)应运而生。M P E G 是M o v i n gP i c t u r e sE x p e r t sG r o u p，动态图象专家组的英文缩写，它是I S O(I n t e r n a t i o n a lS t a n d a r dO r g a n i z a t i o n)与I E C(I n t e r n a t i o n a E l e c t r o n i cC o m m i t t e e)于1 9 8 8 年联合成立的个工作组，致力于运动图像及其伴音编码的标准化工作。自成立以来，M P E G 专家组发布了一系列的多媒体压缩标准：1 9 9

35、3 年公布了活动图像的编码压缩标准M P E G-t；1 9 9 4 年发表了M P E G 一2标准，该标准向下兼容M P E G l，向上兼容H D T V 的图像质量；1 9 9 9 年公布了M P E G-4 标准：2 0 0 1 年发表M P E G 一7 标准。这些多媒体标准为不同的应用领域制定，提供了不同的多媒体质量，它们对多媒体通信的发展起到了革命性地推动作用。下面将逐一介绍上述国际标准。1 3 1M P E G 1运动图像专家组(M P E G)和I S O 在1 9 9 1 年1 1 月提交了I S O I E C1 1 1 7 2 标准“用于数字存储媒体的码率为1 5 M

36、 b i t s 的活动图像及其声音编码”建议草案，即通常所说的M P E G 一1。该标准于1 9 9 2 年1 1 月通过，1 9 9 3 年8 月公布。它是为工业级标准而设计的，可适用于不同带宽的设备，如C D R O M、V i d e o C D、C D I等。M P E G l 的视频主要面向位率为1 5 M b p s 的视频信号的压缩编码，音频主要面向每通道6 4 K b s、1 2 8 K b s 以及1 9 2 K b s 的数字音频信号的压缩。其最终目标是在一个可以接受的声音及图像质量下将多媒体数据压缩为大约l。5 M b p s 的一个单一的流。M P E G l 现已

37、成为常规视频标准的一个子集，可被用来记录媒体或在浙江大学硕1。学位论义筇一章绪论I N T E R N E T 上传输，如用于视频点播(V O D)远程视频监控等。1 3 2M P E G 21 9 9 2 年7 月M P E G 专家组制订了M P E G 一2。M P E G 一2 是M P E G 制定的第二个国际标准。经过多次讨论和测试，于】9 9 3 年月产生了M P E G 一2 草案，即“活动图像及声音的通用编码”。1 9 9 4 年正式定为国际标准，而其中的视频编码部分就是H 2 6 2 标准。M P E G-2 所追求的是C C I R 6 0 1 建议的图像质量，即为D V

38、 B、H D T V 和D V D 等制定的3 M b p s 一1 0 M b p s 的运动图像及其伴音的编码标准。M P E G 一2 标准扩展了M P E G 一1 标准，能够支持高分辨率图像和声音。M P E G 一2在N T S C 制式下的分辨率可达7 2 0 X 4 8 6，它还可提供广播级的视像和C D 级的音质。M P E G 一2 的音频编码可提供左右中及两个环绕声道，以及一个重低音声道和多达7 个伴音声道。M P E G 一2 还能够提供S N R、时间、空间三种分级编码。该标准应用于卫星广播时，在当前的一个模拟信道中，不牺牲质量的情况下能提供5路数字的编码节目。因为M

39、 P E G 一2 可以提供一个较广的范围改变压缩比，以适应不同画面质量、存储容量以及带宽的要求，所以除了作为V C D 和D V D 的指定标准外，M P E G 一2 还可用于为广播、有线电视网、电缆网络以及卫星直播提供广播级的数字视频。1 3 3M P E G 4 是适用于监控领域的压缩技术M P E G 4 于1 9 9 8 年月公布，原预计1 9 9 9 年】月投入使用的国际标准M P E G 4不仅是针对一定比特率下的视频、音频编码，更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。M P E G 专家组的专家们F 在为M P E G-4 的制定努力工作。M P E G 一4 标准主要应用于视像

40、电话(V i d e oP h o n e)，视像电子邮件(V i d e oE m a i l)和电子新闻(E l e c t r o n i cN e w s)等，其传输速率要求较低，在4 8 0 0 6 4 0 0 0 b i t s s e c 之间，分辨率为1 7 6x1 4 4。M P E G-4 利用很窄的带宽，通过帧重建技术，压缩和传输数据，以求得最少的数据获得最佳的图象质量。与M P E G 一1 和M P E G 一2 相比，M P E G-4 的特点是其更适于交互A V 服务以及远程监控。M P E G 一4 是第一个使你由被动变为主动(不再只是观看，允许你加入其中，即有

41、交互性)的动态图象标准；它的另一个特点是其综合性：从根源上说，M P E G 一4】D 浙江人学坝 j 学位论史第一幸绪论试图将自然物体与人造物体相溶合(视觉效果意义上的)。M P E G 一4 的设计目标还有更广的适应性和可扩展性。M P E G 4 试图达到两个目标：低比特率下的多媒体通信多工业的多媒体通信的综合据此目标，M P E G 一4 引入A V 对象(A u d i o V i s u mO b j e c t s)，使得更多的交互操作成为可能。M P E G 一4 的视频质量分辨率比较高，而数据速率相对较低。主要原因在于，M P E G-4 采用A C E(高级译码效率)技术，

42、它是一套首次使用于M P E G 一4 的编码运算规则。与A C E 有关的目标定向可以启用很低的数据率。它与M P E G 一2 相比，可节省9 0 的储存空l 刨。M P E G 一4 还可以在声频与视频流中广泛的升级。当视频在5 k b s 与l O M b s 之间变化时，声频信号可以在2 k b s 与2 4 k b s 之间进行处理。特别要强调的是M P E G 一4 标准是面向对象的压缩方式，不是像M P E G 一1 和M P E G 一2简单地将图像分为一些像块，而是根据图像内容，将其中的对象(物体、人物、背景)分离出来分别进行帧内和帧间编码压缩，并允许在不同的对象之间灵活分

43、配码率，对重要的对象分配较多的字节，对次要的对象分配较少的字节，从而大大提高了压缩比，使其在较低的码率下获得较好的效果。M P E G 一4 的面向对象的压缩方式也使图像探测功能和准确性体现得更充分，该图像探测功能使硬盘录像机系统具有较好的视频移动报警功能。总之M P E G-4 是一种崭新的低码率、高压缩比的视频编码标准，传输速率为4 8 6 4 k b i t s，使用时占用的存储空间比较小，例如：对于清晰度3 5 2 2 8 8 的彩色画面，其每帧占用空间为1 3 K B 时，选2 5 帧秒，则每小时需1 2 0 K B、每天1 0 小时、每月3 0 天，则每路每月需3 6 G B。若是

44、8 路则需2 8 8 G B，这显然是能接受的。目前这方面的技术有多种，但是最基本同时应用最广泛的就是M P E G 一1、M P E G 一2、M P E G-4 等技术。M P E G-1 是一种压缩比高但图像质量稍差的技术：而M P E G 一2 技术主要专注于图像质量，压缩比小，因此需要的存储空间就大；M P E G 一4技术是时下比较流行的技术，使用这种技术可以节省空间、图像质量高、对网络传输带宽要求不高。相比之下，M P E G 一4 技术在国内比较普及，同时也得到了业界专家的认同。浙江大学碳。f 学位论义第一帝绪论掘介绍，由于M P E G 一4 标准是利用电话线作为传输介质，可

45、根据应用的不同要求现场配置解码器。它与基于专用硬件的压缩编码方法不同之处是编码系统是开放的，可以随时加入新的有效的算法模块。M P E G 一4 是根据对图像的空间和时间特征来调整压缩方法，从而可以获得比M P E G 一1 更大的压缩比、更低的压缩码流和更佳的图像质量。它的应用目标是针对窄带传输、高画质压缩、交互式操作以及将自然物体与人造物体相融合的表达方式，同时还特别强调广泛的适应性和可扩展性。因此，M P E G-4 基于场景描述和面向带宽设计的特点，使得它非常适合用于视频监控领域”“，主要体现在以下几个方面：存储空间得到节省采用M P E G 一4 所需要的空间是M P E G l 或

46、M-S P E G 的-1 0。此外，M P E G 一4因能根据场景变化自动调整压缩方法，故能对静止图像、一般运动场景、剧烈活动场景均能保证图像质量不会劣化，是更有效的视频编码方式。图像质量高M P E G-4 的最高图像分辨率为7 2 0 x 5 7 6，接近D V D 的画面效果。M P E G 一4基于A V 对像压缩的模式决定了它对运动物体可以保证有良好的清晰度，空间时间画质具有可调性。对网络传输带宽要求不高由于M P E G-4 的压缩比是同质量M P E G l 和M-J P E G 的1 0 倍多，所以网络传输时占用的带宽仅是同质量M P E G l 和M-J P E G 的1

47、 1 0 左右。在相同画质的要求下，M P E G-4 只需要更窄的带宽。1 4 网络流媒体技术的现状流媒体指的是在网络中使用流技术传输的连续时基媒体，其特点是在播放前不需要下载整个文件，而是采用边下载边播放的方式，它是视频监控、视频会议、I P 电话等应用场合的技术基础。1 4 1 流媒体技术简介随着I n t e r n e t 的日益普及，在网络上传输的数据已经不再局限于文字和图形，而是逐渐向声音和视频等多媒体格式过渡。目前在网络上传输音频视频1 2 浙江大学碗I 学位论文第一章绪论(A u d i o V i d e o，简称A V)等多媒体文件时，基本上只有下载和流式传输两种选择。通

48、常说来，A V 文件占据的存储空I B J 都比较大在带宽受限的网络环境中下载可能要耗费数分钟甚至数小时，所以这种处理方法的延迟很大。如果换用流式传输的话，声音、影像、动画等多媒体文件将由专门的流媒体服务器负责向用户连续、实时地发送，这样用户可以不必等到整个文件全部下载完毕，而只需要经过几秒钟的启动延时就可以了，当这些多媒体数据在客户机上播放时，文件的剩余部分将继续从流媒体服务器下载。流(S t r e a m i r i g)是近年在I n t e r n e t 上出现的新概念，其定义非常广泛，主要是指通过网络传输多媒体数据的技术总称。“。流媒体包含广义和狭义两种内涵：广义上的流媒体指的是

49、使音频和视频形成稳定和连续的传输流和回放流的一系列技术、方法和协议的总称，即流媒体技术；狭义上的流媒体是相对于传统的下载一回放方式而言的，指的是一种从I n t e r n e t 上获取音频和视频等多媒体数据的新方法，它能够支持多媒体数据流的实时传输和实时播放。通过运用流媒体技术，服务器能够向客户机发送稳定和连续的多媒体数据流，客户机在接收数据的同时以个稳定的速率回放，而不用等数据全部下载完之后再进行回放。由于受网络带宽、计算机处理能力和协议规范等方面的限制，要想从I n t e r n e t 上下载大量的音频和视频数据，无论从下载时间和存储空间上来讲都是不太现实的，而流媒体技术的出现则很

50、好地解决了这一难题。目前实现流媒体传输主要有两种方法：顺序流(p r o g r e s s i v es t r e a m i n g)传输和实时流(r e a l t i m es t r e a m i n g)传输，它们分别适合于不同的应用场合。1 4 2 顺序流传输顺序流传输采用顺序下载的方式进行传输，在下载的同时用户可以在线回放多媒体数据，但给定时刻只能观看已经下载的部分，不能跳到尚未下载的部分，也不能在传输期间根据网络状况对下载速度进行调整。由于标准的H T T P 服务器就可以发送这种形式的流媒体，而不需要其他特殊协议的支持，因此也常常被称作H T T P 流式传输。顺序流式