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1、山东大学硕士学位论文基于ARM和嵌入式Linux的网络视频监控系统的设计与研究姓名：陈双申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：许信顺20081010山东大学硕士学位论文摘要随着社会的发展，网络视频监控系统已经成为日常生产生活中的重要辅助设备，应用十分广泛。当前视频监控系统正逐步由模拟化走向数字化，随着视频压缩技术和网络技术的发展，开发新一代的基于计算机网络和多媒体Y I P E G-4 压缩算法的视频监控系统已成为整个行业技术发展的主要方向之一。人们有时会采用D S P 与M P E G-4 算法结合的方案来实现，也有的部门采用了片上系统(S O t)，但这些不但编程极度复杂，而且成
2、本也过高。本文提出并研究设计了一种基于A R M微处理器$3 C 2 4 1 0、f f E G 一4 专用压缩芯片M P G 4 4 0、以嵌入式L i n u x 为操作系统的视频监控系统方案，不仅开发便捷、成本低廉，而且实时性较好，适应范围广。首先，采用软硬件协同设计的思想提出了系统的总体设计方案，系统的整体架构分为摄像头、云台控制器、网络视频服务器以及客户端P c 机等四大部分。第二，以三星公司的$3 C 2 4 1 0 芯片和D A V I C O M 公司的D M 9 0 0 0 以太网接口芯片为硬件核心，对整个系统进行了模块化的硬件电路的设计。根据$3 C 2 4 1 0 的特点
3、及系统整体需求，完成了电源复位模块、晶振模块、存储器接口模块、视频数据处理模块、以太网接口模块、云台控制模块等的硬件选型与电路连接。其中，在云台控制模块等的电路设计中充分体现了优化设计的技巧，并重点对网络接口部分和视频数据处理部分进行了详细的硬件设计与说明。阐述了整个系统的工作流程。第三，从应用需求出发，选择嵌入式L i n u x 操作系统作为本系统的软件平台，搭建了交叉式的开发环境，对b o o t l o a d e r 进行了选择，并给出了加载步骤。完成了对嵌入式L i n u x 内核的选择及移植。第四，采用基于任务的设计方法对服务器端的软件进行了总体设计，主要包括共用程序库、c o
4、 n f i g 配置文件、日志文件以及多个任务等。并对运行于客户端的软件设计进行了简要说明。第五，由于数字视频传输的实时性能和通过网络传输以后客户端接收的视频图像质量在本系统中至关重要，所以本文对传输信道和网络协议进行了优化选择，并详细阐述了I P 组播技术、流媒体传输协议等在图像传输过程中的具体应用。关键词：A R M 微处理器；嵌入式系统：流媒体：组播；远程监控；嵌入式Lin u x山东大学硕士学位论文A B S T R A C TW i t ht h ed e v e l o p m e n to fo u rs o c i e t y,t h en e t w o r kv i d
5、e om o n i t o r i n gs y s t e mh a sb e c o m et h em o s ti m p o r t a n ta u x i l i a r ye q u i p m e n ti np e o p l e Sd a i l yl i f e，w h i c hw a su s e di nw i d er a n g e N o w a d a y s，t h en e t w o r kv i d e om o n i t o r i n gs y s t e mi st r e n d i n gf r o ms i m u l a t i
6、o nt od i g i t a l i z a t i o ng r a d u a l l y,w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ev i d e oc o n d e n s a t i o nt e c h n o l o g ya n dt h en e t w o r kt e c h n o l o g y,t od e v e l o pan e wg e n e r a t i o no fn e t w o r km o n i t o r i n gs y s t e mb a s e do nt h ec o m p u
7、t e rn e t w o r kc o m b i n e sw i t hm u l t i m e d i aM P E G-4a l g o r i t h mh a sb e c a m eo n eo ft h em a i nd i r e c t i o no ft h ew h o l ei n d u s t r yt e c h n o l o g y T or e a l i z et h i sp u r p o s e，s o m e t i m e s，p e o p l ew o u l de i t h e ru s e st h es c h e m eD
8、 S Pc o m b i n e sw i t ht h eM P E G-4a l g o r i t h m,o rS O C，w h i c ha r en o to n l ye x t r e m e l yc o m p l e xo nt h ep r o g r a m m i n g，b u ta l s oh i I g hc o s t T h i sd i s s e r t a t i o np r o p o s e da n dd e s i g n e dap r o p o s a lo nt h em o n i t o r i n gs y s t e
9、mb a s e do nt h eA R Mm i c r o p r o c e s s o rS 3 C 2 4 1 0，M P G 4 4 0 as p e c i a l p u r p o s ec o n d e n s e dc h i po fM P E G-4a n de m b e d d e dL i n u xo p e r a t i o ns y s t e m，w h i c hi sn o to n l yb eq u i c kf o rd e v e l o p i n ga n dl o wi nC O S t，b u ta l s oh a sg o
10、o do n t i m ep e r f o r m a n c ea n dw i d ea p p l i c a t i o n s T os t a r tw i t h，t h es y s t e m a t i cg e n e r a ld e s i g np r o p o s a lw a sr a i s e db yu s i n gt h et h o u g h to fH a r d w a r e-S o f t w a r eC o d e s i g n T h es y s t e mi sm a i n l yc o m p o s e do ff
11、o u rp a r t s；c a m e r a,c o n s o l ec o n t r o l l e r,n e t w o r kv i d e os e r v e ra n dc l i e n t s i d eP C F u r t h e r m o r e，t h eh a r d w a r ec o r ei sc o m p o s e do ft h e$3C 2 410c h i po fS a m s u n gC o m p a n ya n dt h eD M 9 0 0 0-t h eE t h e m e ti n t e r f a c ec
12、h i po fD A V I C O MC o m p a n ya n dt h ed e s i g no fam o d u l a rh a r d w a r ec i r c u i ti su s e df o rt h ew h o l es y s t e m A c c o r d i n gt Ot h ec h a r a c t e ro f$3C 2 410a n dt h en e e do ft h ew h o l es y s t e m,w eh a v ef i n i s h e dt h eh a r d w a r es e l e c t i
13、o na n dt h ec i r c u i tc o n n e c t i o no ft h ep o w e rs u p p l yr e s t o r a t i o nm o d n l e，c r y s t a lo s c i l l a t o rm o d u l e，m e m o r yi n t e r f a c em o d d e，v i d e od a t ap r o c e s s i n gm o d u l e、E t h e m e ti n t e r f a c em o d u l e、c o n s o l ec o n t r
14、o lm o d u l ee t c A m o n gt h e m,t h ec i r c u i td e s i g no ft h ec a m e r ac o n t r o l l e rm o d d ef u l l yr e f l e c t st h et e c h n i q u ef o ro p t i m u md e s i g n，a n dm a i n l yg i v e sad e t a i l e dd e s c r i p t i o na n dd e s i g nt ot h ep a r t so ft h en e t w
15、o r ki n t e r f a c e sa n dV i d e oD a t aP r o c e s s i n g,d e s c r i b i n gt h ew o r k i n gp r o c e s so ft h ew h o l es y s t e m T h i r d l y,f r o mt h en e e do fa p p l i c a t i o n，w ec h o s ee m b e d d e dL i n u xo p e r a t i o ns y s t e ma st h es o f t w a r ep l a t f o
16、 r mo ft h es y s t e mt ob u i l dt h ei n t e r-c r o s sd e v e l o pe n v i m n m e n t，t h eb o o tl o a d e r,g a v et h el o a d i n gs t e p s，a n df i n i s h e dt h es e l e c t i o na n d山东大学硕士学位论文t r a n s p l a n t a t i o no ft h ek e r n e lo ft h ee m b e d d e dL i n u x F b u r t h
17、 l y，ap r a c t i c a ld e s i g nm e t h o db a s e do nt a s k sw a sa d o p t e dt om a k et h eg e n e r a ld e s i g nf o rt h es o f t w a r eo ft h es e r v e r-s i d e M a i n l yi n c l u d e sc o m m o np r o g r a ml i b r a r y,c o n f i g u r a t i o nf i l e，L o gF i l ea n dm u l t i
18、p l et a s k se t c A n dab r i e f l yd e s c r i p t i o no ft h es o f t w a r er u n n i n go nt h ec l i e n t s i d ew a sg i v e n F i f t h l y,I t Sc r i t i c a li m p o r t a n tf o rt h es y s t e mt oh a v et h eo n-t i m ep e r f o r m a n c eo ft h ed i g i t a li m a g et r a n s m i
19、 s s i o na n dg o o dv i d e oq u a l i t yw h i c hw a sr e c e i v e df r o mt h ec l i e n t s i d e，S Ot h i sd i s s e r t a t i o nt a k e st h eo p t i m u ms e l e c t i o nf o rt r a n s m i s s i o nc h a n n e la n dn e t w o r kp r o t o c o l，a n dg i v e sad e t a i l e dd e s c r i p
20、 t i o nf o rt h ec o n c r e t ea p p l i c a t i o no ft h eI Pm u l t i c a s tt e c h n o l o g y,s t r e a m i n gm e d i at r a n s m i s s i o np r o t o c o li nt h ep r o c e s so fi m a g et r a n s m i s s i o n K e yw o r d s：A R Mm i c r o p r o c e s s o r：e m b e d d e ds y s t e m：S
21、t r e a m i n gM e d i a：M u l t i c a s t：r e m o t em o n i t o r：e m b e d d e dL i n u xI I I山东大学硕士学位论文A R MS o CD S PM P E GD V RC C DT C P I PV O PV O LE SE O S符号说明A d v a n c e dR I S CM a c h i n e s高级精简指令系统处理器S y s t e mO nC h i p片上系统D i g i t a lS i g n a lP r o c e s s o r数字信号处理器M o v i n
22、 gP i c t u r e sE x p e r t sG r o u p动态图象专家组D i g i t a lv i d e or e c o r d e r视频录像机C h a r g eC o u p l e dD e v i c e电荷耦合器T r a n s m i s s i o nC o n t r o lP r o t o c 0 1 I n t e r n e tP r o t o c o l传输控制协议，网际协议V i d e oO b j e c tP l a n e视频对象平面V i d e oO b j e c tL a y e r视频对象层E m b e d
23、d e dS y s t e m s嵌入式系统E m b e d d e do p e r a t i n gS y s t e m嵌入式操作系统A P IG U IM A CR O MU D P0 S IR T PR T C PI E T FS D R A MM C UM P L LU P L LR A SC A SV S Y N CH S Y N CM I IP H YA p p l i c a t i o nP r o g r a m m i n gI n t e r f a c e应用程序编程接口G r a p h i cU s e rI n t e r f a c e图形用户界面M
24、e d i aA c c e s sC o n t r o l介质访问控制R e a dO n l yM e m o r y只读存储器U s e rD a t a g r a mP r o t o c o l用户数据报协议O p e nS y s t e mI n t e r c o n n e c t开放式系统互联R e a l-T i m eT r a n s p o r tP r o t o c o l实时传输协议R e a l-T i m eT r a n s p o r tC o n t r o lP r o t o c o l实时传输控制协议I n t e r n e tE n g
25、 i n e e r i n gT a s kF o r c e互联网工程任务组S y n c h r o n o u sD y n a m i cR A M同步动态随机存取存储器M i c r oC o n t r o l l e rU n i t单片微型计算机M C UP h a s eL o c k e dL o o p用于M C U 的锁相环U S BP h a s eL o c k e dL o o p用于U S B 的锁相环R o wA d d r e s sS t r o b e行地址选通脉冲C o l u m nA d d r e s sS t r o b e列地址选通脉冲V
26、e r t i c a lS y n c h r o n i z a t i o nS i g n a l垂直同步信号H o r i z o n t a lS y n c h r o n i z a t i o nS i g n a l水平同步信号M e d i aI n d e p e n d e n tI n t e r f a c e媒体独立接口P h y s i c a lL a y e r物理链路层山东大学硕士学位论文R T CJ T A GI s PG P LS M T PD H C PS M PC O MR e a lT i m eC l o c k实时时钟J o i n tT
27、e s tA c t i o nG r o u p联合测试行动小组I nS y s t e mP r o g r a m m a b l e在系统编程G e n e r a lP u bli cL i c e n s e通用性公开许可证s i p l e M a i l T r a n s f e r P r o t o c o l简单邮件传输协议D y n a m i cH o s tC o n f i g u r a t i o nP r o t o c o l动态主机配置协议S i m p l eN e t w o r kT i m eP r o t o c o l简单网络时间协议C o
28、 m p o n e n tO b j e c tM o d e l部件对象模型V原创性声明和著干论文使用授权的说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：阜丛关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或
29、部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：i 弛玉导师签名：IH 期：咝?山东大学硕士学位论文第一章绪论近年来，随着计算机、互联网、移动通信技术和传输技术的飞速发展，安全防卫系统逐渐进入生产和生活领域的各个方面。而视频监控系统作为安防系统的重要组成部分，是一种防范能力较强的综合系统，它将数字摄像装置直接与网络相连，采集到的视频信号经过压缩处理，打包成数字视频流，通过以太网或因特网实时地传送出去。其直观、方便、信息内容丰富的特点使此类系统的开发非常具有实际价值。新一代的网络视频监控系统综合了数字化图像处
30、理与视频信息处理技术、嵌入式技术、数据传输网络技术、自动控制等技术，不仅大大提高了图像质量，其所包含的特征信息还可进一步实现模式识别、目标跟踪等功能，实现对视频信号的理解，非常符合当前信息社会中数字化、网络化和智能化的发展趋势。应用领域涉及交通、医院、监狱、金融行业、视频会议和视频点播、远程教育、网上演示、新闻实况直播等诸多方面。而且其成本将随着技术的发展和网络的普及而大大降低，具有广阔的应用前景，随着宽带网的普及和技术的发展，网络视频监控已经成为视频监控设备的发展方向。1 1 视频监控系统的发展概况及国内外现况比较近三十年来，视频监控系统的发展十分迅速，总体来看，视频监控系统的发展大致可分为
31、三代。第一代是模拟监控时代。模拟监控技术发展较早，在2 0 世纪9 0年代以前，系统以模拟设备为主。模拟视频监控系统一般由监控前端、传输设备、控制设备以及显示设备几个部分组成。监控前端一般为模拟摄像机、云台、声光电报警设备和雨刷等。传输设备一般为传输视频的同轴电缆，远距离传输可采用模拟光纤或者利用光端机进行传输。控制设备主要是视频切换矩阵，采用键盘进行切换和控制，将需要监控的图像在指定的显示设备进行显示。显示设备主要包括图像的监视器、报警指示设备等。这类系统主要应用于小范围内的监控，如大楼监控等。监山东大学硕+学位论文控图像一般只能在控制中心查看。有线模拟视频监控无法联网，只能以点对点的方式监
32、视现场，并且布线工程量极大。第二代是半数字时代。2 0 世纪9 0 年代视频监控进入数字化阶段，随着计算机和多媒体处理技术的发展，人们利用多媒体控制主机或硬盘录像主机(D V R)进行数字化处理与存贮，将原来的磁带存储方式转变成数字存储录像，进行模拟数字转换并录像和显示，集合了录像机、画面分割器等功能，跨出数字监控的第一步，基于P c 的多媒体监控系统由此产生。由于传输依旧采用传统的模拟视频电缆，所以就叫做第二代半模拟半数字本地视频监控系统。而该系统视频前端(如C C D 等视频信号的采集、压缩、通讯)较为复杂，稳定性、可靠性不高，功耗高，结构复杂，价格高昂。P C 机也需专人管理，操作较为繁
33、琐。图像传输仅局限在局域网内传输，传输距离明显受限，并且模拟视频信号的衰减很严重，传输距离不能超过1 0 0 0 m，否则必须采用光纤传输，图像质量受环境干扰也较大。第三代是全数字时代。从2 0 0 4 年开始，随着网络带宽的提高和成本的降低、硬盘容量的加大和中心存储成本的降低，以及各种实用视频处理技术的出现，视频监控步入了全数字化的网络时代，前端的图像采集设备输出的即为数字信号，信号从摄像机或网络视频服务器下来就可直接进入网络，采用流媒体技术实现视频在网上的多路复用传输，而且依靠强大的平台软件实施管理，实现对整个监控系统的指挥、调度、存贮、授权控制等功能。所以称其为第三代全网络视频监控管理系
34、统。目前市场上的数字视频监控系统主要有三种，一种是基于P C 机的远程视频监控系统，现场放置插有视频卡的P C 机，视频的压缩与解压缩由视频卡来负责完成。其优点在于能实现在网上互联互通及授权客户直接访问，便于构建系统及方便联网，缺点是实用性较差，系统稳定性差，费用高，而且现场不能脱离P c 机。另一种是通过在现场设置视频网络编码器，将模拟视频编码后上网传输，并在监控端设置的对应解码器上将网上传输的数字视频信号解码后进行监控。其优点在于现场不需要P C 机支持，系统稳定性提高。缺点是只能实现一对一传输，较难实2山东大学硕士学位论文现授权客户直接访问和联网。随着技术的进步，市场上出现了一种新型的网
35、络化远程视频监控，即基于嵌入式视频服务器技术的远程网络视频监控。现场采用的网络监控产品主要包括：网络摄像机、网络高速球、网络视频接入器等。网络视频服务器解决了视频流在网络上的传输问题，从图像采集开始进行数字化处理、传输，这样使得传输线路的选择更加多样性，只要有网络的地方，就提供了图像传输的可能，现场无需P C 机支持。可采用流媒体技术实现视频在网上的多路复用传输。经过授权的监控者均可随时随地对其进行访问和管理，充分利用了网络资源，是视频监控系统的发展趋势的代表。嵌入式远程视频监控系统的国内外研究现况如下：在国外，视频监控业务主要为个人用户提供安全系统方案，基本定位在个人和住宅应用方面。国外研究
36、的起步较早，并处于领先水平，已有成熟的嵌入式W E B摄像机产品。比如索尼公司的S V C-V L I O N，松下公司的K X-H C M l 3 0，三星公司的S N C-l O O P，还有安特公司的A N T-N W C l o 5 0 10 0，瑞典的A X I X系列等，这些产品性能普遍较好，但是价格也很昂贵，国内用户大多无法承受。国内在这方面的研究起步较晚，大多数是代理国外厂商的现成产品，从事实际研究的单位不多。国内同类产品大多功能较少，播放速度较慢，播放效果较差，科技含量有待于进一步提高。另外，国内的视频监控业务主要集中在行业应用，如公安、交通、金融、楼宇等领域，行业用户已成为
37、国内视频监控市场的主要增长点。目前，国内视频监控系统已经进入了一个高速的、全面发展的新时期，行业竞争日益激烈。尤其在当今的社会，平安城市建设已经成为社会治安防控体系的重头戏之一，也是构建“和谐社会”的重要举措。随着“3 111”工程的深入开展，全国各地都在进行平安城市建设，有条件的地方和城市都在投资兴建城市社会治安视频监控系统，北京、上海、深圳、广州、昆明等城市都计划或已经安装监控摄像头2 0 万只以上。广阔的市场前景伴随着各项新技术的日益发展与成熟，这使得网络视频监控系统的研究与开发具有重大的现实意义。【I J 东大学硕士学位论文1 2 本系统的组成和功能一个完整的网络视频监控系统由软件和硬
38、件两大部分组成。本系统的主要硬件由摄像头、云台控制器和网络视频服务器、客户机组成。其中视频服务器是主控部分，它是一块内嵌A R M 微处理器的P C B 电路板，放在现场，负责控制整个系统的调度运行；云台控制器负责控制摄像头的转动定位、调焦等：客户机是指远端的p c 机，负责登录以后进行监控。应用软件分为客户端和服务器端两个组成部分，客户端软件运行于P C 机上，与浏览器配合使用，实现监控目的；服务器端软件运行在硬件电路板上，包括嵌入式操作系统与应用程序两部分。本系统的功能如下：1 实现实时监控功能；2 集成网络接口，支持T C P I P 协议，可以通过双绞线直接接入网络；3 提供多种形式的
39、用户和权限管理，凡经过授权的用户都可以随时登录进行监控，系统安全可靠；用户可以调节前端视频的饱和度、对比度、色度、亮度等显示参数：用户可以通过集成的R S-4 8 5 接口，远程发送云台控制命令，实现远程控制云台的转动、控制镜头等功能。4 能够设置固定区域，检测到该区域内有物体移动时产生报警信号，以M A I L、F T P 方式报警。1 3 论文的组织与安排本文详细介绍了基于A R M 微处理器S 3 C 2 4 1 0 和嵌入式L i n u x 的网络视频监控系统的设计方案，以模块化的设计方法对本系统的软硬件分别展开设计与研究，论文的组织与安排如下：第一章绪论：本章主要介绍了视频监控系统
40、近三十年来的发展概况及国内外研究现况比较，通过分析市场上主流的视频监控系统的优缺点阐明了基于嵌入式的远程监控系统的研究意义与广阔前景；并简单论述了本网络视频监控系统的功能与组成。4山东大学硕士学位论文第二章相关理论基础与技术应用：本章围绕网络视频监控系统的三大理论技术支撑展开，首先介绍了视频压缩技术；其次给出了有关嵌入式的基本概念，主要是对嵌入式操作系统展开论述；最后是网络技术，包括传输层协议的比较与选择，I P 组播技术的应用及流媒体关键协议介绍。第三章硬件选型与设计：这是本论文的设计重点，首先给出了系统的主体结构图，接下来以模块化的设计思想展开设计工作，完成了每个模块的芯片选型，并充分运用
41、电路设计技巧，完成了硬件电路的设计与连接。第四章嵌入式软件平台设计：本章主要是对嵌入式操作系统的应用情况进行调研，通过对几款常用操作系统的比较，选择出适合本系统的操作系统，设计并给出移植步骤。第五章应用程序设计：本章主要针对运行于服务器端的应用程序进行了总体设计，并给出了几个重要任务的流程图及相关代码。IJf 东大学硕十学位论文第二章相关理论基础与技术应用2 1 压缩编码技术2 1 1 压缩的基本工作原理虽然表示视频图像需要大量的数据，但其图像数据都是高度相关的，即一幅图像内部以及视频序列中相邻图像之间有大量的冗余信息。这些冗余信息又分为时间冗余、空间冗余和熵冗余等。比如对于一个连续画面，它的
42、每一帧画面都是由若干像素组成，像素与像素之间在行方向和列方向上都有很大的相关性。而且由于动态图像通常是一个连续的过程，它的相邻帧之间往往包含相同的背景和移动物体，只是所处的空间位置略有不同，所以相邻帧之间也存在很大的相关性，这些相似的信息就成为图像压缩的基础。对于活动图像的压缩，在去掉空间冗余的同时还应去掉时间冗余，才可达到较高的压缩比。此外，在一般的图像数据中，还有一些其它冗余，如熵冗余，这是因为对于实际图像数据的每个像素，很难得到它的信息熵，所以在数字化一幅图像时，对每个像素都用相同的比特数来表示，这必然存在冗余。因为这些冗余信息都取决于图像数据的统计特征，因此成为编码压缩图像数据的出发点
43、。压缩技术的目的就是尽量去除信息中的冗余，无限逼近信息熵，使得图像数据尽可能压缩到最小，但又携带足够的信息能够恢复出与原图近似的图像。2 1 2 视频监控系统中常见压缩编码技术简介目前，视频监控系统主要采用的视频编码技术有M J P E G、M P E G l 2、M P E G 4(S P A S P)、H 2 6 4 A V C 等。采用不同的压缩技术，其成本是不同的，而且也将在很大程度上影响清晰度、存储量(带宽)、稳定性等重要参数。这些都是用户最为关心的。1 M J P E G6山东大学硕+学位论文皇曼皇曼鼍曼III 曼!曼M J P E G(M o t i O i lJ P E G)压
44、缩技术是基于静态视频压缩的技术，图像的清晰度比较高，适用于监控应用领域。它的主要特点是基本不考虑视频流中不同帧之间的变化，只单独对某一帧进行压缩。使用这种压缩技术可以获取清晰度很高的视频图像，可以动态调整帧率、分辨率，但由于没有考虑到帧间变化，造成大量冗余信息被重复存储，因此单帧视频的占用空间较大，目前流行的M J P E G 技术最好的也只能做到3 K 字节帧，通常要8“2 0 K。2 M P E G-1 2M P E G-1 标准主要针对S I F 标准分辨率(N T S C 制为3 5 2 X 2 4 0；P A L 制为3 5 2 X 2 8 8)的图像进行压缩。压缩位率主要目标为1
45、5 M b s。较M J P E G技术，M P E G I 在实时压缩、每帧数据量、处理速度上有显著的提高。但M P E G l 也有较多不利地方：存储容量还是过大、清晰度不够高和网络传输困难。M P E G-2 在M P E G 一1 基础上进行了扩充和提升，和M P E G-I 向下兼容，主要针对存储媒体、数字电视、高清晰等应用领域，分辨率为：低(3 5 2 x 2 8 8)，中(7 2 0 x 4 8 0)，次高(1 4 4 0 x 1 0 8 0)，高(1 9 2 0 x 1 0 8 0)。M P E G-2视频相对M P E G-1 提升了分辨率，满足了用户高清晰的要求，但由于压缩
46、性能没有多少提高，使得存储容量还是太大，也不适和网络传输。3 M P E G-4M P E G-4 视频压缩算法相对于M P E G-1 2 在低比特率压缩上有着显著提高，在C I F(3 5 2*2 8 8)或者更高清晰度(7 6 8*5 7 6)情况下的视频压缩，无论从清晰度还是从存储量上都比M P E G I 具有更大的优势，也更适合网络传输。另外M P E G-4 可以方便地动态调整帧率、比特率，以降低存储量。M P E G 系列主要应用于视频存储、视频广播和视频流媒体、互联网或无线网上的流媒体等领域。4 n 2 6 4n 2 6 4 是I T U-T 于2 0 0 3 年通过的一个新
47、的数字视频编解码标准，它是由I S O I E C 与I T U-T 组成的联合视频组(J V T)制定的新一代视频压缩编解码标准。国际电信联盟将该系统命名为H 2 6 4 A V C，国际标山东大学硕士学位论文准化组织和国际电工委员会将其称为1 4 4 9 6 一I O M P E G 一4A V e。H 2 6 4具有高视频质量、低存储容量、网络友善等诸多优点，在许多领域都得到突破性进展。H 2 6 x 系列主要应用于实时视频通信领域，如可视电话、会议电视等。综合以上多种考虑，本系统视频数据压缩部分采用M P E G-4 压缩技术实现。2 1 3M P E f f-4 标准简介M P E
48、G(M o v i n gP i c t u r e sE x p e r t SG r o u p)是动态图象专家组的英文缩写，是视频、音频、数据的国际压缩标准。在多媒体数据压缩标准中，M P E G 系列标准使用最多，它有很好的兼容性，而且能够比其他算法提供更好的压缩比，最高可达2 0 0：1。运动图像专家组M P E G 于1 9 9 9年2 月正式公布了M P E G 一4(I S O I E C l 4 4 9 6)标准第一版本。同年年底M P E G 一4 第二版亦告底定，且于2 0 0 0 年年初正式成为国际标准。M P E G 一4与M P E G 一1 和M P E G 一2
49、 有很大的不同。M P E G-4 不只是具体压缩算法，它是针对数字电视、交互式绘图应用、交互式多媒体等整合及压缩技术的需求而制定的国际标准。M P E G-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，从而建立起一种能被多媒体传输、存储、检索等应用领域普遍采用的统一数据格式。因此，与M P E G-1 和M P E G 一2 相比，M P E G-4 无疑是更适于交互A V 服务以及远程监控的。M P E G-4 的编码理念是：M P E G-4 标准同以前标准的最显著的差别在于它是采用基于对象的编码理念，即在编码时将一幅景物分成若干在时间
50、和空间上相互联系的视频音频对象，分别编码后，再经过复用传输到接收端，然后再对不同的对象分别解码，从而组合成所需要的视频和音频。这样既方便我们对不同的对象采用不同的编码方法和表示方法，又有利于不同数据类型间的融合，并且这样也可以方便的实现对于各种对象的操作及编辑。I J I 东大学硕士学位论文M P E G-4 除采用第一代视频编码的核心技术，如变换编码、运动估计与运动补偿、量化、熵编码外，还提出了一些新的有创见性的关键技术，并在第一代视频编码技术基础上进行了卓有成效的完善和改进。2 1 4N P E G-4 关键技术介绍1 视频对象提取技术M P E G 一4 实现基于内容交互的首要任务就是把