【正文】 的注冊。同時它將所有的視頻采集設備的驅(qū)動程序都納入它的管理之中，給驅(qū)動程序編寫者帶來了極大的方便。 基于 V4L 的視頻采集設計 本系統(tǒng) 視頻采集模塊負責 采集數(shù)據(jù)，主要 從 USB 接口的 傳輸?shù)揭曨l分配器當中，再由視頻分配器分配給電視墻和視頻矩陣中。本 課題主要研究監(jiān)控前端視頻的采集與編碼 。也就是說在用一個模糊的冗余片附加一個清晰的片之后，這樣不但提高了編碼質(zhì)量，也提供了抗誤碼能力。 與 SP幀 不同 ， SI 幀 編碼 則是 在 幀內(nèi)預測 基礎上進行的對運動補償編碼 ， 但是 ，在 重構(gòu) 圖像上 SI 幀所用的方法 同 SP 完全相同。 （ 4）切換幀 SP/SI。幀間信息劃分的重要性最低，對同步?jīng)]有貢獻。 （ 3）數(shù)據(jù)分割 。因此片的設置不會造成誤碼擴散。 （ 2）片、片組和 FMO。 參數(shù)集是 標準提出的一個新概念，是一種通過改進視頻碼流結(jié)構(gòu)來增強差錯恢復能力的方法 ，主要 分 為序列參數(shù)集和圖像參數(shù)集。 的分層設計，抽象出 NAL 層作為網(wǎng)絡傳輸?shù)慕涌冢?而 NAL層結(jié)構(gòu) 在很大程度上就是影響網(wǎng)絡適應性的一個重要方面。在碼流中搜尋起始碼前綴，就可以提取出 NAL 單元流。 NAL 層由 NAL 單元〔 NAL unit )構(gòu)成的， 主要負責使用下層網(wǎng)絡的分段格式來封裝數(shù)據(jù)，包括組幀、邏輯信道的信令、定時信息的利用或序列結(jié)束信號等。這樣，高編碼效率和網(wǎng)絡友好性的任務分別由VLC 和 NAL 來完成。 分為兩層，即視頻編碼層（ VCL， Video Coding Layer）和網(wǎng)絡提取層（ NAL， Network Abstraction Layer）。 一方面，在 算術編碼 時，字母符號都會指定一個非整數(shù)比特位，這樣在對計算大于 的符號概率時提供了很大的便利 。為了提高算術編碼的效率，通過內(nèi)容建模的過程，使基本概率模型能適應隨視頻幀數(shù)而改變的統(tǒng) 計特性。其優(yōu)點是簡單；缺點是單一的碼表是從概率統(tǒng)計分布模型得出的，沒有考慮編碼符號間的相關性，在中高碼率時效果不是很好。大多數(shù)情況下使用簡單的之字形掃描；雙掃描僅用于使用較小量化級的塊內(nèi)，有助于提高編碼效率。與浮點運算相比，整數(shù) DCT 變化會引起一些額外的誤差，但因為DCT 變換后的量化也存在量化誤差，與之相比，整數(shù) DCT 變換因此的量化誤差影響并不大。在精度 相同 的要求下， 根據(jù)像素精度的運動估計 后的殘差 大得多，換而言之，就是在進行編碼是， 所需的碼率就要比 小得多 。分割尺寸的 選擇影響了壓縮性能。 同其他編碼標準的 幀間預測 不同， 幀間預測 的塊尺寸范圍更廣（從1616 到 44 ）、 子 像素運動矢量的使用（亮度采用 1/4 像素精度 MV）及多參考幀的運用等等。 幀間預測編碼 幀間預測編碼 是 利用連續(xù)幀中的時間冗余來進行運動估計和補償 。而 表 描述了這 9種可選的預測模式。 第 17 頁 西華大學畢業(yè)設計說明書 編碼新特性 幀內(nèi)預測編碼 在幀內(nèi)編碼方面，提出了幀內(nèi)預測技術，與變換編碼一起 用來縮減圖像的 空間冗余。 （ 3）擴展 框架 (Extended profile)。 （ 2）主要 層次 （ Main profile）。 （ 1）基本 層次 （ Baseline profile）。與現(xiàn)有的任何標準相比，它有著更 高的壓縮性能，能夠在 相同帶寬下提供更加優(yōu)秀的圖像傳輸 。 第 16 頁 西華大學畢業(yè)設計說明書 5 標準簡介 是一種高性能的視頻編解碼技術。支持同步功能，播放時，各個窗口時間同步，統(tǒng)一控制。 混合組網(wǎng)：支持前段或客戶端在私網(wǎng)內(nèi)的組網(wǎng)、支持 NAT 與 DDNS 等網(wǎng)絡協(xié)議。 多畫面顯示： NVR的客戶端軟件支持多種畫面顯示峰哥： 單畫面、四畫面（ 2 2）、四畫面（一大三?。?、六畫面（一大五?。?、八畫面（一大七?。?9 畫面（ 3 3）、 13 畫面（一大十二?。?16 畫面（ 4 4）。 圖 TCNC6453S2IR15 樓層周邊、走廊、停車場出入口等監(jiān)控點選用高清網(wǎng)絡紅外一體機TCNC9110S2MPIR80， 960P 分辨率， 820mm 鏡頭，配置紅外燈，發(fā)熱量更小，壽命更長，紅外距離更遠。在客戶端實現(xiàn)視頻流的 播放 必須構(gòu)建一個過濾器圖表，本模塊通過三個過濾器來實現(xiàn)： XVIDMulticast Receive Filter、 XCID Video Deceder Filte 以及 Video Rendering Filter，一次構(gòu)造每個 Filter，將每個Filter 的 Pin 按序相連即可完成圖表的構(gòu)造，然后我們通過應用程序向圖表發(fā)送命令來控制視頻流的播放。分析設置模塊 是智能視頻監(jiān)控系 統(tǒng)客戶端的關鍵， 根據(jù)不同現(xiàn)場環(huán)境中 所采集到的視頻圖像信息，在經(jīng)過分析設置，然后才能夠保證對采集信號進行精確的處理，從而及時發(fā)聵信息，在根據(jù)存儲在中心服務器的設置閥值判定是否發(fā)送警報。 另本系統(tǒng)基于并優(yōu)化網(wǎng)絡環(huán)境，用戶可根據(jù)自身 情況，通過連接到網(wǎng)絡交換器的任意網(wǎng)絡接入接口接入客戶端 ，在經(jīng)過指令認證后，用戶可根據(jù)客戶端提供功能對觀測區(qū)域進行實時監(jiān)控。 （ 8） 聯(lián)動 調(diào)度 模塊， 該模塊主要控制用戶使用信息、數(shù)據(jù)信息流向以及交換層設備等。 （ 5）平臺管理模塊， 整個系統(tǒng)建立在基于 Linux 的嵌入式系統(tǒng)上，同時擁有網(wǎng)絡調(diào)度能力，該模塊就是將系統(tǒng)的管理網(wǎng)絡化，同時優(yōu)化系統(tǒng)網(wǎng)絡帶寬，實現(xiàn)系統(tǒng)智能化 。 第 10 頁 西華大學畢業(yè)設計說明書 圖 目標檢測流程圖 （ 2）預 /報警聯(lián)動發(fā)動模塊，在 完成 對視頻的 目標檢測后，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)事先設定的預設閥值判斷視頻中是否有異常情況發(fā)生，若有模塊 產(chǎn)生聲光報警信號， 同時 報告警級發(fā)動聯(lián)動措施， 該模塊 是智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)不可缺少的部分。 根據(jù)功能劃分， 中心控制平臺主要 由 以下幾部分組成： （ 1）視頻接入分析模塊， 完成中心控制平臺和視頻采集前端信息的互換。 ① 視頻信號傳輸：各監(jiān)控點到前端監(jiān)控中心主要使用同軸電纜，采用SYV755/7 電纜，在符合的傳輸范圍，圖像質(zhì)量好，價格低。本系統(tǒng)主要是基于第二代視頻監(jiān)控系統(tǒng)，攝像機主要由數(shù)字視頻錄像機 DVR 來進行操作。 第 8 頁 西華大學畢業(yè)設計說明書 圖 系統(tǒng)拓撲圖 電梯監(jiān)控是樓層智能監(jiān)控系統(tǒng)中非常重要的一個環(huán)節(jié)，因為電梯井道是一個較為復雜的環(huán)境，很多工程在電梯監(jiān)控中受到不同成都的干擾，目前電梯傳輸中大部分都是采用視頻基帶傳輸或增加抗干擾器傳輸，當然也可以采用射頻傳輸或無線傳輸方案。 C P U 單 元電 源 及 復 位電 路J T A G攝 像 頭 傳 輸存 儲 器N A N D F L A S H 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 整個系統(tǒng)是架構(gòu)在 Linux 上的嵌入式系統(tǒng)，主控 CPU 采用基于 ARM1176JZFS內(nèi)核的 S2C6410 微處理器，接收來自數(shù)字攝像頭的視頻信號，進行壓縮編碼，實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的高速采集和高效壓縮。 在經(jīng)過對 DM6446 系統(tǒng)初步設計后，粗略估計了一下完成整個系統(tǒng)所需要的工作和成本，雖然在工作量上非常小，但是 由于 DM6446 的售價非常昂貴，從而放棄了本方案的研究。 方案一：基于 DM6446 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計，原理框圖如圖 所示 D D RE D M A E D M AV P F E V P F ED S PC O R EA R MC O R ET C P 5 1 4 6L C D 顯 示 器A T A云 臺 攝 像 頭報 警 電 路圖 像 輸 入 圖 基于 DM6446 智能視頻監(jiān)控原理圖 方案一同基本原理一樣，由五個模塊組成，中心控制主要交與達芬奇公司出品的 DM6446 來完成。 依據(jù)以上設計原則，進行系統(tǒng)設計時，應充分考慮當前技術發(fā)展的潮流，并緊密結(jié)合我國的實際情況，在本系統(tǒng)設計中一切以先進、實用、可靠、追求高性能價格比，滿足本項目視頻監(jiān)控需求為本。系統(tǒng)將根據(jù)注冊所得的用戶唯一標識和 密碼來控制此用戶的訪問權限，以防止非法操作。 (6)集成性 充分考慮本系統(tǒng)各子系統(tǒng)及以后系統(tǒng)的擴展，以便實現(xiàn)集中管理、監(jiān)測和分散控制，達到信息共享。使本系統(tǒng)適應于現(xiàn)代 化管理的需要。設計的系統(tǒng)和選用的產(chǎn)品能夠確保在 24 小時連續(xù)工作模式下無故障運行。并考慮發(fā)展的需要，使系統(tǒng)與未來擴展的設備具有互聯(lián)性與互操作性。用戶還可以通過 DVR 控制攝像機的啟閉，從而實現(xiàn)移動偵測功能，對于報警事件以及事前 /事后報警信息的搜索也變得十分簡單。隨后出現(xiàn)了視頻切換設備，閉路視頻系統(tǒng)加入了多路視頻切換、攝像機云臺 /鏡頭控制和報警聯(lián)動等數(shù)字控制 第 3 頁 西華大學畢業(yè)設計說明書 功能，實現(xiàn)了數(shù)字控制的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，稱為第一代視頻監(jiān)控系統(tǒng)。因此，在樓層建立一套完善的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，不但可以改善樓層的綜合安全系數(shù)，加強安全保衛(wèi)防范力度，對樓層里人身和財產(chǎn)安全也起到保障作用，并可為社區(qū)實現(xiàn)安全現(xiàn) 代化管理創(chuàng)造極為有利的條件。同時，隨著科技的進不和經(jīng)濟的發(fā)展帶來了整個社會生活水平的提高，人們生活不再僅僅局限于傳統(tǒng)的衣、食、住、行，對周圍的居住環(huán)境及環(huán)境安全越來越重視，因此，安全技術防范作為保護人民生命和財產(chǎn)的重要工具也越來越被廣大消費者所重視，在銀行、辦公室、政府機構(gòu)、飛機場、火車站、校園、超市等已經(jīng)得到了廣 泛應用。 第 1 頁 西華大學畢業(yè)設計說明書 第 2 頁 西華大學畢業(yè)設計說明書 1 引言 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的升級版本，其技術主要源于計算機視覺技術， 是一項新興的安防技術。因此，國家有關部門提出對社會治安進行綜合治理，并把創(chuàng)建和諧社會作為其中的重要內(nèi)容。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安防系統(tǒng)中不可缺少的一個重要組成部分，它不僅可以對小區(qū)、樓層及周邊進行全天24 小時不間斷實時監(jiān)控，當有異常發(fā)生時，可及時、準確的進行處理；也可在事后進行某些案件回放分析，必要時也可作為呈堂證供。早期的視頻監(jiān)控系統(tǒng)以攝像機、監(jiān)視器組成純模擬的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，稱為閉路視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 DVR使用戶可以將模擬的視頻信號進行數(shù)字化并存儲在硬盤而不是盒式錄像帶上。 設計原則 考慮到安全性以及流通性，在 設計 監(jiān)控系統(tǒng) 和設備選型方面，遵循以下原則： (1)先進性 應充分考慮信息化社會迅速發(fā)展的趨勢和視頻監(jiān)控的本身特性、管理要求，在技術上適當超前，所采用的技術和設備應能保證滿足信息化發(fā)展的需要，保證本系統(tǒng)圖像建設的需要。在設計弱電各子系統(tǒng)時，從系統(tǒng)配置、軟件結(jié)構(gòu)、設備選擇、技術服務等諸方面進行綜合考慮，選用技術上成熟的、具有發(fā)展前景的國內(nèi)知名品牌產(chǎn)品。我們在考慮系統(tǒng)的設計方案時，充分考慮管理的需要，又要考慮到具體職能部門的機構(gòu)設置、管理模式、崗位分配、崗位職能等。 (5)可維護性和可擴展性 本系統(tǒng)全部采用模塊化積木式結(jié)構(gòu)設計，應用 軟件中具有一定的開放性，設置擴展接口，以滿足今后系統(tǒng)的擴展、升級要求，充分保護用戶投資。 系統(tǒng)的所有終端用戶在對系統(tǒng)進行操作和訪問之前都必須進行注冊登記。管理部門應建立嚴格的“安全操作規(guī)程”，由操作者執(zhí)行并“按章操作”。所以在方案建立時就比較容易選擇。同時在計算機軟件、數(shù)字圖像處理基礎上，完成對整個系統(tǒng)的快速運算。 本系統(tǒng)根據(jù)第三代視頻監(jiān)控技術為基礎，基于架構(gòu)在 Linux 的嵌入式系統(tǒng)，并優(yōu)化網(wǎng)絡資源優(yōu)勢，同時通過計算機軟件、數(shù)字圖像處理技術，完成對整個系統(tǒng)的集中管理，從而實現(xiàn)對樓層的全方位實時監(jiān)控， 系統(tǒng)整體框圖 如圖 所示。系統(tǒng)整個拓撲圖如圖 所示。 圖像采集模塊 圖像采集模塊主要由攝像頭 /機，采集卡、數(shù)據(jù)壓縮編碼卡、云臺控制機及其他外圍設備組成，完成對監(jiān)控點的原始視頻信息的采集。 圖像傳輸模塊 前段攝像機到樓層間之間的傳輸系統(tǒng)，主要有：視頻傳輸、攝像機控制傳輸、報警線路傳輸、電源傳輸。 中心控制平臺 中心控制平臺是整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分，是 控制聯(lián)動 各模塊的 中心所在 。目標檢測流程如圖 。 （ 4）用戶服務平臺， 該平臺 存儲 管理 用戶信息， 用戶可根據(jù)該平臺管理監(jiān)督系統(tǒng)，在權利范圍內(nèi)調(diào)用相關視頻信息 。并且在交互指令的時，能對其做出相應的響應。同時經(jīng)過預設閥值，客戶端可通過檢索發(fā)聵中心平臺，控制前端，監(jiān)控指定地點，并根據(jù)實時情況 轉(zhuǎn)發(fā)報警信息?？蛻舳酥灰幸韵聨讉€模塊： （ 1）分析設置模塊。 （ 3） 視頻播放模塊。 圖 TCNC9010S2MP 真對半通道監(jiān)控點，由于光線因素，選用標清半球攝像機 TCNC6453S2IR15，最高可到 600 線，在夜晚光線昏暗的時候，通過紅外功能也可看清圖像，且外形小瞧，不影響美觀度。 移動監(jiān)控：支持手機移動終端進行瀏覽、控制、截圖、音頻、以及球機的PTZ 和 3D 定位等功能。 多臺管理：客戶端軟件支持多個 NCR 同時管理，可以同時瀏覽不同 NVR 上面的圖像。空間不足時，且無法通過覆蓋獲得空間時，進行告警，并停止錄像； 錄像存儲：支持對錄像保存位置設置： 2820 內(nèi)嵌硬盤分區(qū)、外接 USB 硬盤分區(qū)可設定，缺省