无线视频监控的设计与应用论文(编辑修改稿)

无线视频监控的设计与应用论文(编辑修改稿)内容摘要：

长春理工大学光电 信息学院毕业设计 10 并不明确地规定一个编码器【 20】，而是规定了一个变了码的视频比特流的句法，和该比特流的解码法，各个厂商的编码器和解码器在此框架下能够互通，在实现上具有比较大的灵活性，而且有利于相互竞争。 从上图可以看出编码器采用了预测和变换的混合编码方式。 输入的帧以宏块为单位进行处理首先进行帧内或帧间预测的判断。 如果采用帧内预测，其预测值是由当前片中以编码的宏块预测得出，如果选择帧间预测，则其测量值是由参考帧经过运动估计合运动补偿得出。 预测值与当前块相减后，产生一个残差块，经过变换、量化、重新排序和熵编 码后，与一些解码所需的信息按照 规定的句法压缩成一个流码，经打包后传输与储存。 帧内预测 根据相邻像素可能有相同的性质，利用了相邻像素的相关性，采用了新的帧内预测模式。 通过当前像素块的左边和上边的像素进行预测，只对实际值和预测值的差值进行编码，这样就能用较少的比特数来表达帧内编码的像素块信息。 在 标准中，亮度快可以有九种 4*4 块和 4 种 16*16 块的帧内预测模式，而色度 8*8 块的 4 种模式与亮度的 4 种 16*16 的模式相同。 帧间预测用于降低图像的时域相关性，通过采用多帧参考和更小运动预测区域等方法，对下一帧进行精确预测，从而减少传输的数据。 每个亮红块划分成形状不等的区域，作为运动描述区域其划分的方法有 16*1 16* 8*18*8 共 4 种。 当选用 8*8 方式时，可以进一步划分成 8* 8* 4*8 和 4*4 共 4个子区域【 21】。 每个区域包含自己的运动失量，每个运动矢量和区域选取信息必须通过编码传输。 因此，当选用较大区域时，用于表示运动矢量和区域选取的数据量减小，但运动补偿后的残差会增大；当选用小区域时，残差减小， 长春理工大学光电 信息学院毕业设计 11 预测更精准。 但用于表示运动矢量和区域选取的数据量增大。 大区域适合反应帧间同质部分，小区域适合表现帧间的细节部分【 22】。 利用信源的随机过程统计特性进行码率压缩的编码方式称为熵编码。 它是把所有的语法或者句法元素（包括控制流数据，变换量化残差系数和运动矢量数据）以一定的编码形式映射二进制比特流。 信息论中表示一个数据符号的理论上最佳比特数通个分数而不是一个整数，这个比特数用 log（ 1/P）表示，其中 P 代表每个数据符号的出现概率。 这里 log（ 1/P）指的就是上的概念。 熵编码的种类可以分为定长编码、变长编码和算数编码。 标准中有三种编码方案：一是指数哥伦布编码：一个是可变长编码发展而来的自适应可变长编码：另一个是算数编码发展而来的自适应二进制算数编码。 前两种属于变长编码，而第三种属于算数编码。 无线视频传输技术 无视频传输概念 无线传输是指利用无线技术进行数据传输的一种方式。 无线传输和有线传输是相对的。 随着无线技术的日益发展，无线传输技术越来越被各行各业所接受。 无线图像传输作为一个特殊使用方式也逐渐被广大用户看好。 其安装方便、 灵活性强、性价比高等特性使得更多行业的监控系统采用无线传输方式，建立被监控点和监控中心之间的连接。 无线传输的分类：模拟微波传输和数字微波传输 模拟微波传输：模拟微波传输就是把视频信号直接调制在微波的信道上，通过天线发射出去，监控中心通过天线接收微波信号，然后通过微波接收机解调出原来的视频信号。 如果需要控制云台镜头，就在监控中心加相应的指令控制发射机，监控前端配置相应的指令接收机，这种监控方式图像非常清晰，没有延时，没有压缩损耗，造价便宜，适合一般监控点不是很多。 其弱点：抗干 长春理工大学光电 信息学院毕业设计 12 扰能力差，易受天气、周 围环境的影响，常熟距离有限。 模拟微波传输技术原理图 数字微波传输：数字微波传输就是把视频编码压缩，然后通过数字微波信道调制，再通过天线发射出去，接收端则相反，天线接受信号，微波解扩，视频解压缩，最后还原模拟的视频信号，也可微波解扩后通过电脑安装相应的解码软件，用电脑软解压视频，而且电脑还支持录像，回放，管理，云镜控制，报警控制等功能。 数字视频监控的监控点比较多，监控点比较集中，它可集中传输多路视频，抗干扰能力比模拟的要好。 数字微波传输技术原理图 无线视频传输技术的特点： 1 视频数据量大，但信道资源有限 即使经过压缩编码的视频数据，仍需要较宽的传输频带。 由于无线信道环境恶劣，有效的宽带资源十分有限，实现大数据量的视频信号传输，尤其在面向大众的无线可视应用中，无线信息道的资源尤其紧张。 虽然蓝牙技术飞速发展，但蓝牙协议 规范支持的最高传输速率也只有 3M 左右。 ，实时性要求高 长春理工大学光电 信息学院毕业设计 13 人眼对视频信号的基本要求是，延迟小，实时性好。 而普通的数据通信对实时性的要求就比较低，因此相对普通数据通信而言，视频通信要求更好的实时性。 就多媒体应用来说，点到点的延迟不能超过 150 毫秒。 这期间除了实现数据在发送端与接收端的压缩与解压缩之外，还包括传输延迟。 3 无线通信有较高的安全性要求 与有线相比，无线通信有较高的安全要求，安全性一直是无线通信应用中的 一大问题。 商业和国防对安全性要求特别高。 无线传输技术的选择 无线视频监控系统对实时性的要求很高，在采集端把采集到的视频信息进行编码处理后马上通过无线传输设备传送出去，而接受端在收到视频信号之后进行解码处理然后马上播放到显示屏。 为了满足实时性的特点本视频信号的传输选择实时流媒体的传输方案【 24】。 无线传输技术在监控系统中得到充分的发挥绝对优势，因该满足：能在非可是和有阻挡的环境中应用；适于高速移动中无线传输实时图像；是与传输高宽带、高码流、高画质的音视频；有优异的抗干扰、抗衰落能力。 实际中，无线视频实时传输主要有两个概念：一是移动中传输，二是宽带传输【 25】 . 无线传输方式：无线传输方式根据不同的分类标准有不同的选择方式。 比如根据距离的长短可以分为短距离的无线传输和长距离的无线传输：针对是否属于运营商所管辖的范围内，无线传输凡是则有公用网和专用网络两种方式可供选择【 18】。 第三章视频的采集系统 视频采集设备就是将摄像机（摄像头）、录音机、光碟机、电视机等输出的视频数据或者视频音频的混合数据输入电脑，并转换成电脑可辨别的数字数据，储存在电脑硬盘中，成为可编辑处理的视频数据文件设备。 视频采集设备依据视频通讯的来源可分为模拟和数字两大类。 此外，按照应用范畴不同，采集设备可以分为广播级视频采集卡、专业及视频采集卡、民用视频采集卡等等，他们主要的区别是采集的图像指标性能不同。 广播级视频采集卡的图像分辨率高，媒体文件基本不压缩，缺点是视频文件庞大，主要用于电视台制作节 长春理工大学光电 信息学院毕业设计 14 目。 专业级视频采集卡 的级别比广播级视频采集卡的性能稍微低一些，分辨率两者是相同的。 视频采集的原理 模拟视频是连续化的声音和图像的电信号。 在数字视频出现以前，视频音像资料都是以模拟的形式进行采集，储存和记录的。 模拟视频的本质限制了它不能像数字视频那样进行多样的图像处理操作，它只能依靠对模拟电信号的调节来调整图像参数，阻碍了它使用的范围。 电信号随着时间的推移而衰减，不便与编辑和分类。 要对模拟视频进行处理，必须把模拟信号转成计算机可以接受的数字信号，这称为数模转换。 数字视频是对模拟信号进行数字化后的产物，它是基于数字技术记录视频信息的。 数字视频可以通过视频采集卡将模拟视频信号进行数模转换而得到，这个转换过程就是视频采集过程。 视频采集设备的工作原理【２６】 采集点的景象信息通过摄像头的镜头生成光学图像，然后光学图像会映射到摄像头内置的图像传感器表面，传感器根据光学图像的信息生成模拟电子脉冲信号，该电子信号被送到摄像头内置的模数转换芯片上。 经过硬件的转换，模拟信号被转换成狮子信号，之后数字信号被送到内置的数字信号处理芯片进行加工处理，最后数字视频信号就可以经过 ＵＳＢ接口传送到开发板进行下一步处理了。 长春理工大学光电 信息学院毕业设计 15 无线视频监控系统视频采集流程 一个完整的视频采集系统不但要求具备对图像信号的采集功能，还要求能对视频图像进行实时显示，具备对图像的处理和分析功能。 因此，一个视频采集系统通常可由如下 5 个部分构成：视频图像的采集、视频图像的显示输出、各种同步逻辑控制、视频图像的分析处理、视频数据的储存。 视频采集系统的基本构成框图如图所示。 长春理工大学光电 信息学院毕业设计 16 视频采集系统的基本构成框图 分为对模拟信号采集、量化和编码的过程。 采集表示在时间轴上 对信号数字化；量化表示在幅度轴上对信号数字化；编码表示按一定格式记录采样和量化后的数字数据。 视频数据从录像机、摄像机的视频信号源得到模拟信号，首先采用限幅方法，将图像信号和同步信号及场同步信号分开，然后利用伪粉和积分算法对信号进行处理得到同步信号和场同步信号。 接下来信号到达具有自动放大和钳位电路运算放大器，经过放大的信号经过魔术转成数字信号。 接下来信号送给多制式数字解码器，经过解码得到 Y、 U、 V 数据，然后由视频窗口控制器进。