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东北大学17秋学期《WEB程序设计》在线作业3

关键词:视频服务器;安防监控;应用
  
  网络视频服务器(DVS)是近年来发展迅速的一种网络视频处理设备,其被广泛应用于安防监控系统中,具有使用方便、技术先进、配置灵活、造价低的特点。本文首先就网络视频服务器应用于监控系统的条件、设备选择的主要技术指标参数等几个方面作简单介绍,然后针对某大楼的实际情况设计了一套网络视频服务器加硬盘录像机的解决方案。
  
  1 视频服务器简介
  
  网络视频服务器是在数字硬盘录像机的基础上发展起来的网络视频设备。其利用网络平台进行视频传输,网络视频服务器通常设置在监视点附近,自带嵌入式系统和网络RJ45接口,远端摄像机输出的监控视频信号通过网络视频服务器数字化,然后监控中心的远端客户端通过客户端软件实现对远端摄像机的远程控制和显示。网络视频服务器目前常采用的标准格式主要有两种,即H.264和 MPEG-4。由于MPEG-4着眼于解决低带宽上音视频的传输问题,在164KHZ的带宽上,MPEG-4平均可传5-7帧/秒。并且采用MPEG-4压缩技术的网络产品可使用带宽较低的网络,如PSTN、ISDN、ADSL等,可大大节省了网络的使用费用。另外,MPEG-4的最高分辨率可达720×576,接近DVD画面效果,而基于图像压缩的模式决定了它对动态图像可以保证有较好的清晰度。正因为MPEG-4具有以上所有的这些优点,所以它已成为当前网络视频服务器的主流标准格式。
  
  2 网络视频服务器的主要技术指标参数
  
  随着网络视频服务器的应用范围的扩大,市场出现了各种各样网络视频服务器,价格相差很大,这主要是产品技术参数不同所造成的,下面本文就简单介绍一下网络视频服务器中的主要技术指标:
  清晰度:在网络视频服务器中,清晰度的指标是一个重要的技术参数,其好坏直接取决于所利用的网络带宽资源,通常情况下主要包括以下几种格式: D1:720×576(又称为4CIF);halfD1:720×288;DCIF:548×384;CIF:352×288;2CIF:704×288
  帧率:其反映图像画面连续性的重要技术指标,即为每秒的帧数(fps)或者说表示图像处理器处理时每秒钟能够更新的次数。高的帧率可以使动态的画面更流畅、更逼真。一般来说每秒大于等于25帧就可以使图像保持连贯,若每秒15帧时图像保持基本连续,如果每秒6帧时则图像画面将会出现延迟。在网络视频服务器中,帧率参数通常是可以设置的,帧率设置越高,所需占用的网络带宽资源也就越大。
  码流:数字视频和声音在网络上传输将涉及到一个重要的所谓"码流"概念。视频、声音和数据从服务器端的应用通过网络同时向客户端应用传输。流数据从服务器端应用传输后可由客户端应用接收并显示或回放,一般是客户端应用接收到足够的数据并将之存储在缓冲区后便立即将视频显示出来,或将音频回放出来。流媒体的一个重要特征是对时间的敏感性,这正是实时性要求高的应用所必需的,所以这类应用与流媒体密不可分就十分自然的了。流媒体的实现主要取决于网络带宽和压缩算法的提高。今天,随着网络协议的改善、网络基础设施和压缩技术的发展,流媒体的实现已经变得越来越容易了。
  码流传输方式主要有三种:点对点(unicast)、多址广播(Multicast)和广播(Broadcast)。多址广播又称为组播。点对点的特点是流媒体的源和目的地是一一对应的,即流媒体从一个源(服务器端的应用)发送出去后只能到达一个目的地(客户端应用)。组播是一种基于"组"的广播,其源和目的地是一对多的关系,但这种一对多的关系只能在同一个组内建立,也就是说,流媒体从一个源(服务器端的应用)发送出去后,任何一个已经加入了与源同一个组号的目的地(客户端应用)均可以接收到,但该组以外的其他目的地(客户端应用)均接收不到。广播的源和目的地也是一对多的关系,但这种一对多的关系并不局限于组,也就是说,码流从一个源(服务器端的应用)发送出去后,同一网段上的所有目的地(客户端应用)均可以接收到,广播可以看作组播的一个特例。
  广播和组播对于流媒体传输来说是很有意义的,因为流媒体的数据量往往都很庞大,需要占用很大的网络带宽。如果采用点对点方式,那么有多少个目的地就得传输多少份流媒体,所以所需的网络带宽与目的地的数目成正比,如果采用广播或组播方式,那么流媒体在源端只需传输一份,组内或同一网段上的所有客户端应用均可以接收到,这就大大降低了网络带宽的占用。由于网络视频服务器的网络带宽资源有限,对于组播方式的客户端也不可能是无限的,一般限制在10个之内。同时在视频服务器中,码流的设置与所传输网络带宽的资源有很大关系,对于局域网可以设置大一些,对于以ADSL为传输网络的一般设置为384。
  对于一些具有本地录像功能的网络视频服务器还具备双码流功能,即一个码流用于本地录像压缩、一个用于远程传送,这样的好处就是:在保持本地高码流录像的前提下,远程可以用低一些的码流来传送,以便保持网络传送的流畅性。
  功能:对于监控系统中,要求具备图像监视、图像控制和报警响应三大功能,因此,应用于监控系统中的网络视频服务器还要具备报警接口和控制接口。 报警接口:一般网络视频服务器具有4路报警输入接口,提供报警探头电源。控制接口:网络视频服务器需提供一路RS422或RS485接口,用于对前端球形摄像机或云台的远程控制,通常通用内置前端被控设备的控制协议,通过客户端可以实现对控制协议的升级或配置。
  
  3 网络视频服务器在大楼安防系统中的应用
  
  3.1 概述
  本大楼为一座已建建筑,分为主楼和辅楼两部分,主楼和辅楼为两栋分开建筑。主楼四层、辅楼三层,主楼和辅楼之间的网络已经建立好,但两栋楼之间的弱电管道已经全部被占满,无法进行线路沟通,现需对辅楼出入口处的现场实况进行实时监视。通常情况下多台电视摄像机监视楼内的公共场所(如:大厅、停车场) 和重要的出入口处(如:电梯口、楼层通道)等处的人员活动情况。监控中心设置在主楼一楼值班室内。
  3.2 系统方案设计说明
  根据大楼的实际情况,该大楼的安防监控系统布点位置如下:
  大楼安防监控中心在主楼一层值班室,该中心采用一台16路PC式数字硬盘录像机。主楼内的摄像机通过视频线SYV75-5直接传输至一层监控值班室,送给硬盘录像机进行显示和存储;由于辅楼与主楼之间无法重新布防线缆,故对辅楼出入口的监控图像信息,只能利用现有的网络条件。即在辅楼的大门口设置一台定点半球摄像机,采用网络视频编码器将视频信号转换为IP视频流方式通过内部的网络传输至主楼监控中心一层值班室,再由值班室内的视频解码器将IP视频流转换为视频信号送给硬盘录像机。并且为了便于地下一层停车场值班室人员对监控图像的管理,我们采用在-1层值班室配置一台微机,通过内部网络来调看一层值班室硬盘录像机的监控图像。硬盘录像机可实现对监控图像的24小时录像,录像信息最大可以保存一个月;同时为了便于对图像的采集,配置了一台刻录机。硬盘录像机为了保证视频图像的清晰度,选用D1的图像采集卡;由于辅楼的视频图像是通过内部局域网传输的,并且网络环境较好,为了保证图像在网络传输上更流畅、更逼真,故在视频编、解码也选用了D1格式的视频服务器。
 

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