【正文】 的注冊(cè)。同時(shí)它將所有的視頻采集設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序都納入它的管理之中，給驅(qū)動(dòng)程序編寫(xiě)者帶來(lái)了極大的方便。 基于 V4L 的視頻采集設(shè)計(jì) 本系統(tǒng) 視頻采集模塊負(fù)責(zé) 采集數(shù)據(jù)，主要 從 USB 接口的 傳輸?shù)揭曨l分配器當(dāng)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(shuō)在用一個(gè)模糊的冗余片附加一個(gè)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(yù)測(cè) 基礎(chǔ)上進(jìn)行的對(duì)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)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(duì)同步?jīng)]有貢獻(xiàn)。 （ 3）數(shù)據(jù)分割 。因此片的設(shè)置不會(huì)造成誤碼擴(kuò)散。 （ 2）片、片組和 FMO。 參數(shù)集是 標(biāo)準(zhǔn)提出的一個(gè)新概念，是一種通過(guò)改進(jìn)視頻碼流結(jié)構(gòu)來(lái)增強(qiáng)差錯(cuò)恢復(fù)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(shè)計(jì)，抽象出 NAL 層作為網(wǎng)絡(luò)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(luò)適應(yīng)性的一個(gè)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(fù)責(zé)使用下層網(wǎng)絡(luò)的分段格式來(lái)封裝數(shù)據(jù)，包括組幀、邏輯信道的信令、定時(shí)信息的利用或序列結(jié)束信號(hào)等。這樣，高編碼效率和網(wǎng)絡(luò)友好性的任務(wù)分別由VLC 和 NAL 來(lái)完成。 分為兩層，即視頻編碼層（ VCL， Video Coding Layer）和網(wǎng)絡(luò)提取層（ NAL， Network Abstraction Layer）。 一方面，在 算術(shù)編碼 時(shí)，字母符號(hào)都會(huì)指定一個(gè)非整數(shù)比特位，這樣在對(duì)計(jì)算大于 的符號(hào)概率時(shí)提供了很大的便利 。為了提高算術(shù)編碼的效率，通過(guò)內(nèi)容建模的過(guò)程，使基本概率模型能適應(yīng)隨視頻幀數(shù)而改變的統(tǒng) 計(jì)特性。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是單一的碼表是從概率統(tǒng)計(jì)分布模型得出的，沒(méi)有考慮編碼符號(hào)間的相關(guān)性，在中高碼率時(shí)效果不是很好。大多數(shù)情況下使用簡(jiǎn)單的之字形掃描；雙掃描僅用于使用較小量化級(jí)的塊內(nèi)，有助于提高編碼效率。與浮點(diǎn)運(yùn)算相比，整數(shù) DCT 變化會(huì)引起一些額外的誤差，但因?yàn)镈CT 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(yùn)動(dòng)估計(jì) 后的殘差 大得多，換而言之，就是在進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)的 幀間預(yù)測(cè) 不同， 幀間預(yù)測(cè) 的塊尺寸范圍更廣（從1616 到 44 ）、 子 像素運(yùn)動(dòng)矢量的使用（亮度采用 1/4 像素精度 MV）及多參考幀的運(yùn)用等等。 幀間預(yù)測(cè)編碼 幀間預(yù)測(cè)編碼 是 利用連續(xù)幀中的時(shí)間冗余來(lái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償 。而 表 描述了這 9種可選的預(yù)測(cè)模式。 第 17 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 編碼新特性 幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼 在幀內(nèi)編碼方面，提出了幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)，與變換編碼一起 用來(lái)縮減圖像的 空間冗余。 （ 3）擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)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(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介 是一種高性能的視頻編解碼技術(shù)。支持同步功能，播放時(shí)，各個(gè)窗口時(shí)間同步，統(tǒng)一控制。 混合組網(wǎng)：支持前段或客戶(hù)端在私網(wǎng)內(nèi)的組網(wǎng)、支持 NAT 與 DDNS 等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 多畫(huà)面顯示： NVR的客戶(hù)端軟件支持多種畫(huà)面顯示峰哥： 單畫(huà)面、四畫(huà)面（ 2 2）、四畫(huà)面（一大三?。?、六畫(huà)面（一大五?。?、八畫(huà)面（一大七?。?、 9 畫(huà)面（ 3 3）、 13 畫(huà)面（一大十二?。?、 16 畫(huà)面（ 4 4）。 圖 TCNC6453S2IR15 樓層周邊、走廊、停車(chē)場(chǎng)出入口等監(jiān)控點(diǎn)選用高清網(wǎng)絡(luò)紅外一體機(jī)TCNC9110S2MPIR80， 960P 分辨率， 820mm 鏡頭，配置紅外燈，發(fā)熱量更小，壽命更長(zhǎng)，紅外距離更遠(yuǎn)。在客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)視頻流的 播放 必須構(gòu)建一個(gè)過(guò)濾器圖表，本模塊通過(guò)三個(gè)過(guò)濾器來(lái)實(shí)現(xiàn)： XVIDMulticast Receive Filter、 XCID Video Deceder Filte 以及 Video Rendering Filter，一次構(gòu)造每個(gè) Filter，將每個(gè)Filter 的 Pin 按序相連即可完成圖表的構(gòu)造，然后我們通過(guò)應(yīng)用程序向圖表發(fā)送命令來(lái)控制視頻流的播放。分析設(shè)置模塊 是智能視頻監(jiān)控系 統(tǒng)客戶(hù)端的關(guān)鍵， 根據(jù)不同現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中 所采集到的視頻圖像信息，在經(jīng)過(guò)分析設(shè)置，然后才能夠保證對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行精確的處理，從而及時(shí)發(fā)聵信息，在根據(jù)存儲(chǔ)在中心服務(wù)器的設(shè)置閥值判定是否發(fā)送警報(bào)。 另本系統(tǒng)基于并優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，用戶(hù)可根據(jù)自身 情況，通過(guò)連接到網(wǎng)絡(luò)交換器的任意網(wǎng)絡(luò)接入接口接入客戶(hù)端 ，在經(jīng)過(guò)指令認(rèn)證后，用戶(hù)可根據(jù)客戶(hù)端提供功能對(duì)觀(guān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。 （ 8） 聯(lián)動(dòng) 調(diào)度 模塊， 該模塊主要控制用戶(hù)使用信息、數(shù)據(jù)信息流向以及交換層設(shè)備等。 （ 5）平臺(tái)管理模塊， 整個(gè)系統(tǒng)建立在基于 Linux 的嵌入式系統(tǒng)上，同時(shí)擁有網(wǎng)絡(luò)調(diào)度能力，該模塊就是將系統(tǒng)的管理網(wǎng)絡(luò)化，同時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)帶寬，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)智能化 。 第 10 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 圖 目標(biāo)檢測(cè)流程圖 （ 2）預(yù) /報(bào)警聯(lián)動(dòng)發(fā)動(dòng)模塊，在 完成 對(duì)視頻的 目標(biāo)檢測(cè)后，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)事先設(shè)定的預(yù)設(shè)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(bào)警信號(hào)， 同時(shí) 報(bào)告警級(jí)發(fā)動(dòng)聯(lián)動(dòng)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(tái)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(tái)和視頻采集前端信息的互換。 ① 視頻信號(hào)傳輸：各監(jiān)控點(diǎn)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(jià)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(jī)主要由數(shù)字視頻錄像機(jī) DVR 來(lái)進(jìn)行操作。 第 8 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 圖 系統(tǒng)拓?fù)鋱D 電梯監(jiān)控是樓層智能監(jiān)控系統(tǒng)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，因?yàn)殡娞菥朗且粋€(gè)較為復(fù)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(dāng)然也可以采用射頻傳輸或無(wú)線(xiàn)傳輸方案。 C P U 單 元電 源 及 復(fù) 位電 路J T A G攝 像 頭 傳 輸存 儲(chǔ) 器N A N D F L A S H 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 整個(gè)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(lái)自數(shù)字?jǐn)z像頭的視頻信號(hào)，進(jìn)行壓縮編碼，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的高速采集和高效壓縮。 在經(jīng)過(guò)對(duì) DM6446 系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)后，粗略估計(jì)了一下完成整個(gè)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(jià)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(shè)計(jì)，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(tái) 攝 像 頭報(bào) 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(gè)模塊組成，中心控制主要交與達(dá)芬奇公司出品的 DM6446 來(lái)完成。 依據(jù)以上設(shè)計(jì)原則，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的潮流，并緊密結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一切以先進(jìn)、實(shí)用、可靠、追求高性能價(jià)格比，滿(mǎn)足本項(xiàng)目視頻監(jiān)控需求為本。系統(tǒng)將根據(jù)注冊(cè)所得的用戶(hù)唯一標(biāo)識(shí)和 密碼來(lái)控制此用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)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(kuò)展，以便實(shí)現(xiàn)集中管理、監(jiān)測(cè)和分散控制，達(dá)到信息共享。使本系統(tǒng)適應(yīng)于現(xiàn)代 化管理的需要。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)和選用的產(chǎn)品能夠確保在 24 小時(shí)連續(xù)工作模式下無(wú)故障運(yùn)行。并考慮發(fā)展的需要，使系統(tǒng)與未來(lái)擴(kuò)展的設(shè)備具有互聯(lián)性與互操作性。用戶(hù)還可以通過(guò) DVR 控制攝像機(jī)的啟閉，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)偵測(cè)功能，對(duì)于報(bào)警事件以及事前 /事后報(bào)警信息的搜索也變得十分簡(jiǎn)單。隨后出現(xiàn)了視頻切換設(shè)備，閉路視頻系統(tǒng)加入了多路視頻切換、攝像機(jī)云臺(tái) /鏡頭控制和報(bào)警聯(lián)動(dòng)等數(shù)字控制 第 3 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 功能，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字控制的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，稱(chēng)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(qiáng)安全保衛(wèi)防范力度，對(duì)樓層里人身和財(cái)產(chǎn)安全也起到保障作用，并可為社區(qū)實(shí)現(xiàn)安全現(xiàn) 代化管理創(chuàng)造極為有利的條件。同時(shí)，隨著科技的進(jìn)不和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)了整個(gè)社會(huì)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(duì)周?chē)木幼…h(huán)境及環(huán)境安全越來(lái)越重視，因此，安全技術(shù)防范作為保護(hù)人民生命和財(cái)產(chǎn)的重要工具也越來(lái)越被廣大消費(fèi)者所重視，在銀行、辦公室、政府機(jī)構(gòu)、飛機(jī)場(chǎng)、火車(chē)站、校園、超市等已經(jīng)得到了廣 泛應(yīng)用。 第 1 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 2 頁(yè) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 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(jí)版本，其技術(shù)主要源于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)， 是一項(xiàng)新興的安防技術(shù)。因此，國(guó)家有關(guān)部門(mén)提出對(duì)社會(huì)治安進(jìn)行綜合治理，并把創(chuàng)建和諧社會(huì)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(gè)重要組成部分，它不僅可以對(duì)小區(qū)、樓層及周邊進(jìn)行全天24 小時(shí)不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)有異常發(fā)生時(shí)，可及時(shí)、準(zhǔn)確的進(jìn)行處理；也可在事后進(jìn)行某些案件回放分析，必要時(shí)也可作為呈堂證供。早期的視頻監(jiān)控系統(tǒng)以攝像機(jī)、監(jiān)視器組成純模擬的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，稱(chēng)為閉路視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 DVR使用戶(hù)可以將模擬的視頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化并存儲(chǔ)在硬盤(pán)而不是盒式錄像帶上。 設(shè)計(jì)原則 考慮到安全性以及流通性，在 設(shè)計(jì) 監(jiān)控系統(tǒng) 和設(shè)備選型方面，遵循以下原則： (1)先進(jìn)性 應(yīng)充分考慮信息化社會(huì)迅速發(fā)展的趨勢(shì)和視頻監(jiān)控的本身特性、管理要求，在技術(shù)上適當(dāng)超前，所采用的技術(shù)和設(shè)備應(yīng)能保證滿(mǎn)足信息化發(fā)展的需要，保證本系統(tǒng)圖像建設(shè)的需要。在設(shè)計(jì)弱電各子系統(tǒng)時(shí)，從系統(tǒng)配置、軟件結(jié)構(gòu)、設(shè)備選擇、技術(shù)服務(wù)等諸方面進(jìn)行綜合考慮，選用技術(shù)上成熟的、具有發(fā)展前景的國(guó)內(nèi)知名品牌產(chǎn)品。我們?cè)诳紤]系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案時(shí)，充分考慮管理的需要，又要考慮到具體職能部門(mén)的機(jī)構(gòu)設(shè)置、管理模式、崗位分配、崗位職能等。 (5)可維護(hù)性和可擴(kuò)展性 本系統(tǒng)全部采用模塊化積木式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)用 軟件中具有一定的開(kāi)放性，設(shè)置擴(kuò)展接口，以滿(mǎn)足今后系統(tǒng)的擴(kuò)展、升級(jí)要求，充分保護(hù)用戶(hù)投資。 系統(tǒng)的所有終端用戶(hù)在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作和訪(fǎng)問(wèn)之前都必須進(jìn)行注冊(cè)登記。管理部門(mén)應(yīng)建立嚴(yán)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(shí)就比較容易選擇。同時(shí)在計(jì)算機(jī)軟件、數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)上，完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的快速運(yùn)算。 本系統(tǒng)根據(jù)第三代視頻監(jiān)控技術(shù)為基礎(chǔ)，基于架構(gòu)在 Linux 的嵌入式系統(tǒng)，并優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)勢(shì)，同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件、數(shù)字圖像處理技術(shù)，完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的集中管理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)樓層的全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控， 系統(tǒng)整體框圖 如圖 所示。系統(tǒng)整個(gè)拓?fù)鋱D如圖 所示。 圖像采集模塊 圖像采集模塊主要由攝像頭 /機(jī)，采集卡、數(shù)據(jù)壓縮編碼卡、云臺(tái)控制機(jī)及其他外圍設(shè)備組成，完成對(duì)監(jiān)控點(diǎn)的原始視頻信息的采集。 圖像傳輸模塊 前段攝像機(jī)到樓層間之間的傳輸系統(tǒng)，主要有：視頻傳輸、攝像機(jī)控制傳輸、報(bào)警線(xiàn)路傳輸、電源傳輸。 中心控制平臺(tái) 中心控制平臺(tái)是整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分，是 控制聯(lián)動(dòng) 各模塊的 中心所在 。目標(biāo)檢測(cè)流程如圖 。 （ 4）用戶(hù)服務(wù)平臺(tái)， 該平臺(tái) 存儲(chǔ) 管理 用戶(hù)信息， 用戶(hù)可根據(jù)該平臺(tái)管理監(jiān)督系統(tǒng)，在權(quán)利范圍內(nèi)調(diào)用相關(guān)視頻信息 。并且在交互指令的時(shí)，能對(duì)其做出相應(yīng)的響應(yīng)。同時(shí)經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)閥值，客戶(hù)端可通過(guò)檢索發(fā)聵中心平臺(tái)，控制前端，監(jiān)控指定地點(diǎn)，并根據(jù)實(shí)時(shí)情況 轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)警信息?？蛻?hù)端只要含有以下幾個(gè)模塊： （ 1）分析設(shè)置模塊。 （ 3） 視頻播放模塊。 圖 TCNC9010S2MP 真對(duì)半通道監(jiān)控點(diǎn)，由于光線(xiàn)因素，選用標(biāo)清半球攝像機(jī) TCNC6453S2IR15，最高可到 600 線(xiàn)，在夜晚光線(xiàn)昏暗的時(shí)候，通過(guò)紅外功能也可看清圖像，且外形小瞧，不影響美觀(guān)度。 移動(dòng)監(jiān)控：支持手機(jī)移動(dòng)終端進(jìn)行瀏覽、控制、截圖、音頻、以及球機(jī)的PTZ 和 3D 定位等功能。 多臺(tái)管理：客戶(hù)端軟件支持多個(gè) NCR 同時(shí)管理，可以同時(shí)瀏覽不同 NVR 上面的圖像?？臻g不足時(shí)，且無(wú)法通過(guò)覆蓋獲得空間時(shí)，進(jìn)行告警，并停止錄像； 錄像存儲(chǔ)：支持對(duì)錄像保存位置設(shè)置： 2820 內(nèi)嵌硬盤(pán)分區(qū)、外接 USB 硬盤(pán)分區(qū)可設(shè)定，缺省