基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究及系統(tǒng)實(shí)施

王秀

摘要：信息技術(shù)的快速發(fā)展為各行業(yè)領(lǐng)域注入新鮮的活力。以現(xiàn)代數(shù)字視頻為例，其借助較多先進(jìn)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，能夠滿足事件回放、無(wú)人生產(chǎn)或遠(yuǎn)程維修等操作要求。而遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵在于有相應(yīng)的技術(shù)作為保障，如數(shù)字編碼、圖像序列檢測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?。?duì)此，本文將對(duì)這些關(guān)鍵技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行探析，并提出遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施中的相關(guān)注意問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：數(shù)字視頻 遠(yuǎn)程監(jiān)控 關(guān)鍵技術(shù) 系統(tǒng)實(shí)施

中圖分類(lèi)號(hào)：TM769 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）08-0050-01

計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)普及的環(huán)境下，傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中的弊病也日益凸顯出來(lái)，如所獲取的圖像清晰度不足、難以查詢、存儲(chǔ)困難等，很難與當(dāng)前人們的安全需求相適應(yīng)。在此背景下，數(shù)字視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控以其自身的優(yōu)勢(shì)得到各行業(yè)領(lǐng)域的青睞，無(wú)論從遠(yuǎn)程監(jiān)控能力、數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)檢索，還是數(shù)據(jù)編輯等方面，優(yōu)勢(shì)都較為明顯。但如何做好該系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，又成為困擾大多設(shè)計(jì)人員的難題。因此，本文對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)研究，具有十分重要的意義。

1 數(shù)字編碼技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

由于監(jiān)控系統(tǒng)在信息收集、信息處理以及存儲(chǔ)等過(guò)程中都以具體編碼形式存在，所以需采取相應(yīng)的視頻編碼措施。對(duì)于其中的數(shù)字視頻，通常要求采取數(shù)據(jù)壓縮措施，但這一過(guò)程中往往面臨較多冗余問(wèn)題，如熵冗余、時(shí)間冗余、空間冗余、結(jié)構(gòu)冗余以及心理視覺(jué)冗余等。當(dāng)前解決這些冗余問(wèn)題的策略集中表現(xiàn)在數(shù)據(jù)視頻編碼方面，以MPEG數(shù)據(jù)視頻編碼為例，近年來(lái)逐漸發(fā)展為MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4與MPEG-7等編碼標(biāo)準(zhǔn)。本文在研究中主要選取其中的MPEG-4與MPEG-7作為編碼技術(shù)，前者實(shí)現(xiàn)中主要以AV對(duì)象編碼為主，其適用對(duì)象集中表現(xiàn)為：內(nèi)容檢索、虛擬會(huì)議、廣播應(yīng)用以及純視頻應(yīng)用等。而在MPEG-7方面，其并非局限在壓縮算法層面，更強(qiáng)調(diào)用于格式標(biāo)準(zhǔn)、描述語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)層面，應(yīng)用范圍極為廣泛，如現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育、遙感應(yīng)用、遠(yuǎn)程購(gòu)物、個(gè)人化電視、商業(yè)音樂(lè)、數(shù)字圖書(shū)館以及其他多媒體編輯業(yè)務(wù)等。除此之外，在數(shù)字視頻編碼中，也可考慮將H.263協(xié)議引入，其對(duì)于傳輸帶寬較低的視頻傳播較為適用。但需注意大多設(shè)計(jì)人員多會(huì)困惑于編碼器設(shè)計(jì)方面，所以需考慮在設(shè)計(jì)中遵循相應(yīng)的原則，如彩色處理、幀速與分辨率等參數(shù)的合理性以及網(wǎng)絡(luò)傳輸信道保持優(yōu)良等。這樣在數(shù)字編碼技術(shù)的合理運(yùn)用下，才可使數(shù)字視頻質(zhì)量得以保障[1]。

2 圖像序列檢測(cè)在數(shù)字視頻監(jiān)控中的體現(xiàn)

關(guān)于視頻序列檢測(cè)，其旨在將自動(dòng)報(bào)警部分引入監(jiān)控系統(tǒng)中。以往模擬視頻監(jiān)控應(yīng)用下，一般需在值班人員發(fā)現(xiàn)異常后采取手動(dòng)報(bào)警措施，或者以聲音或溫度變化為依據(jù)實(shí)現(xiàn)報(bào)警，要求有較多檢測(cè)線路設(shè)置其中。而圖像序列檢測(cè)下，具有明顯的自動(dòng)化特點(diǎn)，可使監(jiān)控水平得以提高，且在監(jiān)控存儲(chǔ)效率上能夠起到一定的改善作用。需注意的是現(xiàn)行圖像序列檢測(cè)中，在確定初始運(yùn)動(dòng)參量、物體重疊與遮擋、運(yùn)動(dòng)物體分割等方面仍存在較大難題。因此，將圖像序列檢測(cè)技術(shù)引入后，應(yīng)考慮進(jìn)行圖像數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建與色彩空間的設(shè)計(jì)。如在圖像數(shù)學(xué)模型構(gòu)建方面，可對(duì)像素二維平面位置利用（x，y）表示，對(duì)于該位置像素灰度則利用函數(shù)f（x，y）表示，這樣所構(gòu)建的模型中將會(huì)包含所有離散數(shù)字像素點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)中僅需將離散取值利用矩陣進(jìn)行表示，達(dá)到數(shù)學(xué)模型構(gòu)建的目標(biāo)。另外，對(duì)于色彩空間，大多圖像處理中常見(jiàn)的主要以CMY色彩系統(tǒng)、RGB色彩空間以及YIQ色彩系統(tǒng)等為主。另外，當(dāng)前視頻圖像檢測(cè)中，也可從邊緣特征角度出發(fā)，通過(guò)中值濾波、圖像邊緣匹配以及逐幀差分算法等，使圖像運(yùn)動(dòng)檢測(cè)得以實(shí)現(xiàn)[2]。

3 網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)在數(shù)字視頻中的應(yīng)用

傳輸技術(shù)是遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)現(xiàn)的主要技術(shù)支撐。實(shí)際設(shè)計(jì)中首先需對(duì)通信實(shí)現(xiàn)的傳輸介質(zhì)與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行確定，其中在介質(zhì)方面，可根據(jù)實(shí)際情況選擇無(wú)線電波、非屏蔽雙絞線、同軸線以及光纖等，而在傳輸網(wǎng)絡(luò)方面包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)以及電信網(wǎng)等。其次，應(yīng)在傳輸協(xié)議上進(jìn)行明確。當(dāng)前用于數(shù)字視頻監(jiān)控中的協(xié)議多表現(xiàn)在TCP/IP協(xié)議方面，以傳輸層協(xié)議為例，常用的主要以UPD協(xié)議與TCP協(xié)議為主，由于數(shù)據(jù)傳輸中涉及較多數(shù)據(jù)量，若選擇TCP協(xié)議，很可能造成大量網(wǎng)絡(luò)資源被浪費(fèi)，所以其適用于準(zhǔn)確性要求高、數(shù)據(jù)量小的數(shù)據(jù)傳輸中，而對(duì)于數(shù)據(jù)量較多情況，可考慮引入U(xiǎn)DP協(xié)議。最后，傳輸技術(shù)應(yīng)用下需考慮到IP組播與協(xié)議實(shí)現(xiàn)問(wèn)題，要求做好Winsock編程工作。

4 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施的注意事項(xiàng)

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施中，除有相應(yīng)的技術(shù)作為保障外，也要求在系統(tǒng)硬件、軟件與量控系統(tǒng)上進(jìn)行控制。如對(duì)于系統(tǒng)硬件，主要需保證其中的解碼器、視頻采集卡以及監(jiān)控計(jì)算機(jī)等較為合理。而在軟件平臺(tái)方面，要求合理選擇操作系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)工具。此外，在量控系統(tǒng)方面，應(yīng)注意視頻采集、播放以及組播接收與發(fā)送等功能都能滿足系統(tǒng)實(shí)施要求。這樣在監(jiān)控系統(tǒng)所有軟件與硬件設(shè)計(jì)合理的基礎(chǔ)上，才可使遠(yuǎn)程監(jiān)控目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用是現(xiàn)行數(shù)字視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)需考慮的主要問(wèn)題。實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)正確認(rèn)識(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的基本內(nèi)涵，將數(shù)字編碼、圖像序列檢測(cè)以及傳輸技術(shù)等引入其中，同時(shí)注意在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施中，其軟件與硬件設(shè)計(jì)都較為合理，這樣才能將系統(tǒng)作用充分發(fā)揮出來(lái)。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱璐璇.數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)及其網(wǎng)絡(luò)傳輸改進(jìn)策略研究[D].電子科技大學(xué)，2013.

[2]欒松.基于Android平臺(tái)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[3]李慶.基于3G的手機(jī)無(wú)線遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究[D].吉林大學(xué)，2015.