环境视频监控解决方案

　　1 环境视频监控系统

　　1.1 设计思路

　　在环境视频监控系统中，我们采用国际最新的MPEG4编解码技术、网络视频传输技术(IVS)、视频加密存储等技术，完全所要求的功能。

　　环保视频监控系统视频传输采用以主流编码技术―MPEG4编码方式的网络视频编码器来实现网络视频传输，传输网络采用802.11a无线局域网络技术，在监控中心通过专用的网络解码器以及客户端软件可实现图像解码显示和远程操作。

　　整体视频系统通过放在监控中心的一套数字视频管理系统来实现。通过数字视频管理系统用户可方便的管理网内全部的视频编码器，并可实时进行存储录像，必要情况下可随时进行历史回放。

　　1.2 用户需求

　　1.2.1 管理功能需求

　　(1)对区内重点污染源进行近景和远景实时监视，并可根据需要改变取景角度和焦距，实时向指挥中传回高质量的监视画面。

　　(2)可以监控单一场景的现场情况、分屏监控多点场景，实现多点场景之间的切换，所有视频监控点时钟同步。

　　(3)根据需要随时录像，能够设置默认监控位置，人为转动云台后通过设置时间间隔自动恢复默认位置，并可远程开启。

　　(4)具有断电报警和防盗报警功能，要求视频图像清晰、连续、不抖动，视频信号传输稳定。

　　(5)近程监控点能看清1公里范围内物体图像，远程监控点能看清3公里范围内物体图像。

　　(6)监控中心可以调整监控设备的各种参数，随时调用前端监控图像，中心图像监控设备具有录像功能，支持中心网络图像浏览功能。

　　1.2.2 视频监控软件需求

　　(1)需要与监控中心一体化软件配合使用，实现对前端云台和摄像机的控制和操作，支持在线远程控制云台、焦距、光圈等参数。

　　(2)软件采用B/S架构，提供录像、回放、报警、拍照、存盘、打印等功能，即可以采用网页浏览器方式查看视频，也可以使用专用软件查看视频。

　　(3)与中心GIS相结合，方便用户查询，支持同时有16路实施查看视频，采用H.264或MPEG4视频编码压缩格式。

　　1.3 技术分析

　　1.3.1 MPEG-4标准

　　MPEG专家组继成功定义了MPEG-1和MPEG-2之后，于1994年开始制定全新的MPEG-4(IOS/IEC 14496)标准。MPEG-4标准将众多的多媒体应用集成于一个完整的框架内，旨在为多媒体通信及应用环境提供标准的算法及工具，用于实现音视频(audio-visual)数据的有效编码及更为灵活的存取。

　　MPEG-4试图达到两个目标：一是低比特率下的多媒体通信;二是多工业的多媒体通信的综合。据此目标，MPEG-4引入了AV(Audio/Visaul Objects)对象，使得更多的交互操作成为可能。

　　MPEG-4视频格式大大优于MPEG-1与MPEG-2: 视频质量与分辨率高，而数据率相对较低。主要的原因在MPEG-4采用了ACE(高级译码效率)技术，它是一套首次使用于MPEG-4的编码运算规则。与ACE有关的目标定向可以启用很低的数据率。这可以将整部视频电影以完全PAL或者NTSC的分辨率与立体声(16位, 48 kHz)存储在单个CD-ROM上。具体而言：700 MB的容量对多数110分钟的电影来说绰绰有余了，而MPEG-2格式的电影在相同的分辨率下需要约11倍以上的储存空间。当MPEG-2的数据率加倍至接近真正的特性时，MPEG-4可以在声频与视频流上在广泛的领域上升级。当视频在5 Kbit/s与10 Mbit/s之间变化时，声频信号可以在2 Kbit/s 与24 Kbit/s之间进行处理。由于这种可升级性，声频与视频数据可以经专门调整适应真正的环境。

　　另外，由于MPEG-1和MPEG-2标准均为高层媒体的表示与结构标准，其交互性及灵活性较低。而计算机网络具有很高的灵活性和交互性，但它遵循的标准却与MPEG标准不兼容。MPEG-4的制订有效的促进三网的融合。MPEG-4中一个重要概念是视频对象(VO)，一幅图像的编码时分割成很多任意形状的VO，分别对各VO进行帧内、帧间编码。必要时只传输某些VO，大大地提高了传输效率。如果视频没进行分割，那么编码结构就退化为只处理标准矩形的一层，这种处理方式与MPEG-1/MPEG-2标准类似，从而达到与MPEG-1/MPEG-2的兼容。

　　MPEG-4的最低码率可达到5-64kbps。在开发低码率编码的同时，更注重具体视频对象的交互性和可操作性，并对多媒体应用领域的各种编码进行兼容。

　　MPEG-4是第一个使用户可在接收端对画面进行操作和交互访问的编码标准。由于MPEG-4基于对音视频对象(AVO)独立编码，必须同时传送编码对象的组成结构信息”场景描述”，它不属于AVO的特征信息，仅表示场景中各AVO对象之间的时空结构关系。”场景描述”信息是独立传输的，解码时在解码端可改变选定AVO的”场景描述”参数，对图像和声音的有关内容进行编辑和操作。例如：增删某个对象、改变某个音视频对象的音调、激活分级编码信息等，编码端无需任何改变。

　　MPEG-4引入了合成与自然混合编码(Synthetic and Natural Hybrid Coding NHC)。这样的合成编码不仅可极大地提高编码效率(可获得1kbps的超低码率)，可用于实现虚拟电视会议系统，丰富用户与场景的交互。

　　MPEG-4提供了基于内容(对象)的随机存取方式，在有限的时间内能以较高的分辨率，按帧或任意形状对象，对一个音视频序列进行随机存取。例如，可以一个序列中的某个音视频对象为目标进行快进搜索。

　　MPEG-4的编码系统是开放的，为各不同的算法。解码器是可编程的，各种解码工具可与信息内容本身一起下载。种多媒体应用提供一个灵活的框架和一套开放的编码工具，不同的应用可选取

　　MPEG-4不仅能满足多媒体应用需求，对互联网、实时多媒体监控、低比特率下的移动多媒体通信、对于内容存储和检索多媒体系统、Internet/Intranet上的视频流等应用也必将产生深远影响。

　　1.3.2 流媒体管理技术

　　对于一个基于TCP/IP网络的图像传输系统，如果仅仅满足于图像能在网络上传输，那是远远不够的。由于视频源众多，情况各异，图像监控所需的视频传输数据往往会彼此或和其他系统争用带宽。若只有一、二个视频源，情况尚可忍受;若视频源超过一定数目，需要调看图像的用户又多的话，局面就会混乱不堪。其后果就是图像质量下降、延迟、停滞，甚至造成系统瘫痪。无疑这是用户所不能接受的。