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1、会计学1数字视频监控数字视频监控(jin kn)系统数字化视系统数字化视屏基础知识屏基础知识第一页，共39页。数字图像的分辨率数字图像的分辨率CCIR确定的抽样频率(pnl)为13.5M水平像素点:13.5M*0.000052=702垂直像素点:625-49=576704/720像素:是组成数字图像的最小单元,根据模/数转换器所提供数值的大小来还原(hun yun)图像的色彩和亮度.第2页/共39页第二页，共39页。数字数字(shz)图象的分图象的分辨率辨率100753550320240640480第3页/共39页第三页，共39页。为什么要压缩为什么要压缩(y su)(y su)n n非压缩的
2、数字视频带宽n n (720*576*8+352*576*8*2)*25=166Mbitn n占用存储空间约80GB/路小时n n两个(lin)单位:n nbit位:在传输中一般用位来表示传输速率或传输带宽,单位bn nByte字节:在存储中用字节来表示空间或文件大小,单位Bn n1B=8bit 第4页/共39页第四页，共39页。视频视频(shpn)的压缩的压缩压缩模/数转换001101011101011001010110101001110101011001011010101101010101100010101082KB低压缩3KB高度压缩6KB中度压缩第5页/共39页第五页，共39页。不同不
3、同(b tn)的压缩标准的压缩标准ITU-T 标准(biozhn):H.261,H.262,H.263(H.264)ISO/IEC 标准(biozhn):MPEG-1,2,4 和 JPEG-2000其他标准(biozhn):Motion-JPEG 和 Wavelet第6页/共39页第六页，共39页。不同压缩标不同压缩标准使用带宽准使用带宽(di kun)比比较较第7页/共39页第七页，共39页。压缩压缩(y su)原理原理人眼视觉(shju)心理光强感知特性视觉(shju)阈:在给定光强下,人眼能分辨的两个区域光强差别的最小值.根据韦伯定律,视觉(shju)阈随光强呈线性变化,即背景亮度越高,
4、人眼对亮度的辨别能力越弱人眼结构:感知光强的柱壮细胞1.8亿个,感知色彩的椎状细胞0.08亿个 人眼对光亮度的敏感性远大于对光色彩的敏感性人眼对静态物体的敏感性大于对运动物体的敏感性人眼对图像中心的敏感性大于对图像边缘的敏感性第8页/共39页第八页，共39页。压缩压缩(y su)原理原理n n视频的冗余性n n 空间冗余n n 时间冗余n n 结构冗余n n压缩去冗余的对应方法(fngf)n n离散余弦变换DCT-去空间冗余n n运动补偿-去时间冗余n n可变长度编码-去结构冗余第9页/共39页第九页，共39页。压缩压缩(y su)原理原理视频图像的频谱特性(txng)视频图像的频谱是不连续的
5、,在行频整倍数及周围分布视频图像频谱分量幅度随频率增高而衰减高频分量主要集中在占图像比例很小的图像边缘及色彩丰富的部分第10页/共39页第十页，共39页。压缩压缩(y su)原理原理n nDCT(discrete cosine transform)离散余弦(yxin)变换每个方块代表图中的像素第11页/共39页第十一页，共39页。静态静态(jngti)压缩压缩n n全帧压缩(y su),M-JPEG,WAVELET压缩延时小图像(t xin)完整性好压缩后占用存储空间较大传输需要更多带宽第12页/共39页第十二页，共39页。动态动态(dngti)(dngti)压缩压缩n n帧间预测运动(ynd
6、ng)补偿压缩H.26X,MPEG-X压缩后的视频文件大小动态变化,传输占用较小的带宽(di kun)压缩有一定延时第13页/共39页第十三页，共39页。不同压缩不同压缩(y su)(y su)标准标准的应用的应用信息速率信息速率典型应用典型应用国际标准国际标准图象存储与传输图象存储与传输JPEG64k基于电话线的可视通基于电话线的可视通信信H.26364k-128k可视电话可视电话H.261384k-2M会议电视会议电视H.2611.5M图象存储（图象存储（VCD）MPEG-13-10M数字电视数字电视MPEG-234-45MTV制作制作CCIR50MHDTVMPEG-24M低速率低速率可视
7、通信可视通信,交互交互应用应用MPEG-4第14页/共39页第十四页，共39页。各种各种(zhn)压缩标压缩标准比较准比较传输方式优势劣势标注M-JPEG 移动/静止图像 压缩-满帧(无预测)-单帧插入-低延时-带宽的低效应用-非开放技术-由于满帧要求大量带宽，已经慢慢失去吸引力小波(JPEG2000+非开放标准)-满足有损或无损压缩-静止图像最佳-可升级的-没有图像块效应-JPEG2000 是静止图像级的压缩标准 对实时监控没有优势(非开放的预测扩展方法)-对处理器要求高-主要市场是高品质静止图像压缩 部分DVR采用小波压缩H261(3):视频会议的标准-低彼特率，用于-n*64 或128k
8、b/s H263或上至2兆带宽-通常减少图像码流，或将图像分辨率缩小到1/2 或1/4。-德国Telco公司的电话会议系统中普遍使用-H26X标准融合于MPEG-4标准中 (H264编码方式=MPEG-4-AVC)第15页/共39页第十五页，共39页。各种压缩各种压缩(y su)标准比较标准比较方式优势劣势标注MPEG-1:用于CD和VCD-有效的压缩方式：有很好的动态压缩补偿-开放式标准-延时-仅适于低分辨率图像标准.-由于MPEG-4/DivX压缩软件的兴起，而渐失宠幸MPEG-2:数字电视标准-芯片成本在降低-有效的压缩方式-DVD质量画面-标准压缩格式-软件解码随处可得-明显的延时-已
9、有的高成本-按照PAL/NTSC帧率和分辨率标准:不适合录像和存储较长时间的图像-将继续满足高端市场的应用需求,但是不适合于有长时间录像MPEG-4世界标准:也用于CCTV-非常有效的压缩方式-非常灵活的帧率和图像分辨率可调-标准压缩-延时长短完全可以控制-有效的压缩标准，常用于D1图像标准-MPEG-4 将成为CCTV系统中的压缩标准-H26X标准融于MPEG-4之中 (H264 标准=MPEG-4 AVC)第16页/共39页第十六页，共39页。压缩压缩(y su)手段手段n n软件压缩n n硬件只完成视频图像的采集,压缩及处理由电脑的CPU来完成n n压缩速度较低,成本最低,DVR采用此方
10、式n n硬件压缩n n视频的采集压缩及处理全部通过电路来实现n n DSP芯片n n DSP(Digital Signal Processor)是目前CCTV行业(hngy)最常用的信号处理器件n n DRV及低端编解码器采用此方式n n ASIC芯片n n ASIC(Application Specific Integrated Circuits，专用集成电路)n n 高端编解码器采用此方式,压缩速度比DSP高40倍n n压缩速度对视频图像的影响第17页/共39页第十七页，共39页。存储设备存储设备RAIDRAID的全称是廉价磁盘冗余阵列（Redundant Array of Inexpen
11、sive Disks）或独立性磁盘冗余阵列（Redundant Array of Independent Disks）RAID技术:1、数据条带化，减少硬盘寻道时间，提高存取速度2、通过对几块硬盘同时读取，来提高存取速度3、通过镜像或存储(cn ch)奇偶校验实现数据的冗余保护经常应用的RAID阵列主要分为RAID 0，RAID 1，RAID 5和RAID 0+1。第18页/共39页第十八页，共39页。存储设备存储设备RAID几种RAID技术的比较：RAID0存取速度最快，没有容错；RAID1完全(wnqun)容错，成本高；RAID3写入性能最好，没有多任务功能；RAID4具备多任务及容错功能
12、Parity磁盘驱动器造成性能瓶颈；RAID5具备多任务及容错功能；RAID0+1/RAID10速度快、完全(wnqun)容错，成本高。第19页/共39页第十九页，共39页。存储设备存储设备RAIDn nRAID0n n RAID 0 也叫条带化，它将数据象条带一样写到多个磁盘上，这些条带也叫做(jiozu)“块”。条带化实现了可以同时访问多个磁盘上的数据，平衡I/O负载，加大了数据存储空间和加快了数据访问速度 第20页/共39页第二十页，共39页。存储设备存储设备RAIDn nRAID1n n 也被称为磁盘镜像。系统将数据同时重复的写入两个硬盘，但是在操作系统中表现为一个逻辑盘。所以如果(r
13、gu)一个硬盘发生了故障，另一个硬盘中仍然保留了一份完整的数据，系统仍然可以照常工作 第21页/共39页第二十一页，共39页。存储设备存储设备存储设备存储设备RAIDRAIDn nRAID5n n 系统(xtng)可以对阵列中所有的硬盘同时读写，减少了由硬盘机械系统(xtng)引起的时间延迟，提高了磁盘系统(xtng)的I/O能力；当阵列中的一块硬盘仿生故障，系统(xtng)可以使用保存在其它硬盘上的奇偶校验信息恢复故障硬盘的数据，继续进行正常工作。第22页/共39页第二十二页，共39页。存储设备存储设备RAIDn nRAID0+1/RAID10n n 对RAID0阵列(zhn li)做镜像。
14、这是一种Dual Level RAID，也有人称之为RAID level 10。是两组硬盘先做RAID0，组成两颗大容量的逻辑硬盘，再互相为“镜像”。在每次写入数据，磁盘阵列(zhn li)控制器会将资料同时写入该两组“大容量数组硬盘组”内。第23页/共39页第二十三页，共39页。数字视频的传输数字视频的传输数字视频的传输数字视频的传输(chun sh)(chun sh)(chun sh)(chun sh)一、点对点传输1、PSTN（Public Service Telephone Network)2、ISDN（Integrated Service Data Network)窄带(zhi di
15、)2B+D=128K+16K 宽带 30B+D3、DDN（Digital Data Network)第24页/共39页第二十四页，共39页。数字视频的传输数字视频的传输数字视频的传输数字视频的传输(chun sh)(chun sh)(chun sh)(chun sh)二、ATM（Asynchronous Transfer Mode)传输速率 E1=2MbpsSTM-1=155MbpsSTM-4=622Mbps 真正(zhnzhng)的QOS面向连接的传输VPVC第25页/共39页第二十五页，共39页。数字视频的传输数字视频的传输数字视频的传输数字视频的传输(chun sh)(chun sh)(
16、chun sh)(chun sh)三、以太网TCP/IP类型类型速率速率以太网以太网10M/100Mbps千兆网千兆网1000MbpsFDDI100Mbps单播和组播第26页/共39页第二十六页，共39页。数字视频的传输数字视频的传输数字视频的传输数字视频的传输(chun(chun(chun(chun sh)sh)sh)sh)TCP与UDP比较（传输视频(shpn)通常用UDP）TCPUDP协议协议传输控制协议传输控制协议用户数据包协议用户数据包协议连接连接面向连接面向连接无连接无连接传输可靠请传输可靠请高高低低传输速度传输速度较慢较慢较快较快包重组包重组有有无无错误侦测错误侦测强大的错误侦测
17、强大的错误侦测及恢复功能及恢复功能完整性侦测完整性侦测适合传输内容适合传输内容 高准确性的内容高准确性的内容广播及大流量内容广播及大流量内容第27页/共39页第二十七页，共39页。数字视频的传输数字视频的传输(chun(chun sh)sh)n nVLAN=VLAN=虚拟的局域网虚拟的局域网n n在一个物理的网络内可存在在一个物理的网络内可存在(cnzi)(cnzi)多个虚拟的多个虚拟的 LANs LANs第28页/共39页第二十八页，共39页。数字视频的传输数字视频的传输数字视频的传输数字视频的传输(chun sh)(chun sh)(chun sh)(chun sh)QoS(Quality
18、 of Service)QoS(Quality of Service)机制机制QoS QoS 在繁忙的带宽又不富裕的网络中必须执行在繁忙的带宽又不富裕的网络中必须执行QoSQoS对于要求对于要求(yoqi)(yoqi)实时传输的应用中尤其重要，比如实时视频实时传输的应用中尤其重要，比如实时视频和音频等和音频等如果要保证系统的如果要保证系统的QoS,QoS,有有2 2个选择个选择:超超/富裕带宽设计富裕带宽设计在网络内执行在网络内执行QoS QoS 机制机制全双工全双工/802.3x/802.3x，带优先级可交换，带优先级可交换/802.1p/802.1p 并结合第三层协议，比如并结合第三层协议
19、，比如RSVPRSVPRSVP=Resources Reservation ProtocolRSVP=Resources Reservation ProtocolEthernet LAN Ethernet LAN 带带 QoS QoS 第29页/共39页第二十九页，共39页。DVR什么是DVR（Digital Video Recorder)基本功能：录象保存、画面分割，视频侦测，报警触发具权限密码管理功能，可设定每一位使用者不同的权限 可多人同时在LAN(Local Area Network)网络环境下存取或控制此网络内所有可利用的保全(boqun)监视设备与功能 具备P/T/Z(Pan/Ti
20、lt/Zoom)及预览(Pre-set)、群组(Group)、巡弋(Touring)等控制功能 可将资料备份存于磁盘阵列设备 视频的传输切换第30页/共39页第三十页，共39页。DVRDVR分类PC Base DVR 操作系统为WINDOWS，功能强大，操作灵活，网络功能强大，稳定性较差Standalone DVR操作系统：RTOS，可靠，界面单调(dndio)，操作麻烦操作系统：LINUX，较可靠，操作较灵活，完整的网络功能第31页/共39页第三十一页，共39页。DVRn nDVR的压缩(y su)技术n nM-JPEG-MPEG-1-MPEG4-H.264n nWaveLet n nMPE
21、G-2第32页/共39页第三十二页，共39页。数字视频网络数字视频网络(wnglu)n n数字视频网络(wnglu)的组成第33页/共39页第三十三页，共39页。数字视频网络数字视频网络(wnglu)n n建立(jinl)连接的编解码器第34页/共39页第三十四页，共39页。数字视频网络数字视频网络(wnglu)数字视频网络实现的功能实时图像、音频PTZ控制虚拟矩阵功能序列，巡视，报警(bo jng)管理网络录象、查看录象视频侦测系统设备管理第35页/共39页第三十五页，共39页。数字视频数字视频网络网络(wnglu)数字视频网络设计数字视频网络设计(shj)(shj)需要考虑的问题需要考虑的
22、问题视频视频图像质量的要求图像质量的要求带宽要求带宽要求QoSQoS达到或超过预期达到或超过预期管理管理多个观察点多个观察点是否需要多个观察点是否需要多个观察点?技术上是否可以实现技术上是否可以实现?标准网络标准网络被提议的网络解决方案和几个主要的组成部分是基于标准的吗？被提议的网络解决方案和几个主要的组成部分是基于标准的吗？兼容性兼容性是否要与现存的网络平台兼容？是否要与现存的网络平台兼容？成本及预算成本及预算预算够吗预算够吗?第36页/共39页第三十六页，共39页。数字视频网络数字视频网络(wnglu)n nNVR与DVRn nDVR有视频采集与编码压缩功能，NVR没有n nNVR保存网络中传输的视频流，可以(ky)安装在网络中的任何位置n nDVR必须安装在模拟视频集中的地方n nNVR回放快进时，图像是连续的，DVR快进时图像是跳帧的。n nNVR保存的是视频流，因此回放时可以(ky)切换到任何解码器进行回放第37页/共39页第三十七页，共39页。第38页/共39页第三十八页，共39页。感谢您的观看(gunkn)！第39页/共39页第三十九页，共39页。