淺析移動視頻監控系統中的視頻信息疊加和傳輸處理

劉春林，王凌云

（凱里學院，貴州 凱里 556011）

淺析移動視頻監控系統中的視頻信息疊加和傳輸處理

劉春林，王凌云

（凱里學院，貴州 凱里 556011）

當前無線網絡通信技術正快速發展，移動視頻監控系統的應用范圍逐漸擴大，隨著視頻監控被越來越多人認可和接受，移動視頻監控已經成了現階段監控領域的熱點之一，所以對視頻信息疊加及傳輸處理進行分析意義重大。基于此，文章主要針對該領域的相關問題進行了簡要的分析和探討，供大家參考。

移動視頻監控系統；視頻信息疊加；傳輸處理

隨著社會經濟的快速發展，人們的安全防范意識也在不斷加強，對自己的生活、工作環境安全度的要求逐漸升高。移動視頻監控屬于安防領域的一部分，近年來也得到了快速發展。據相關統計，2010—2011年，市場中視頻監控的規模以10%的速度上漲，當前商場、企業及學校等國民經濟領域已經開始廣泛使用視頻監控系統。視頻數據的傳輸處理是移動監控系統的關鍵所在，通過對移動視頻監控系統進行合理利用，在視頻數據傳輸與處理技術的幫助下可以為人們提供動態的可監控畫面。

1 移動視頻監控覆蓋的領域

1.1 智能交通與車載監控

近年來移動視頻監控在車載監控領域中發揮了巨大作用，在移動視頻監控的影響下車載監控系統沿著普通監控市場方向發展，以前移動視頻監控就是孤立的設備，現在已經發展成為非常強大的網絡系統，整個行業的發展速度也不斷加快。人們將移動視頻監控和車載系統結合起來，可以實現對路面道路情況的實時掌握和了解，這樣就可以及時作出反應，清除路面上的堵車、交通事故等道路情況。除此之外，災情現場探查車輛方位監控以及事故責任認定等都能通過移動視頻監控系統進行判定。

1.2 手機瀏覽設備

在4G背景下利用手持終端可以實時查看前端監控設備發送來的監控圖像，對家庭的安全情況進行實時查看。

1.3 視頻采集的無線上傳設備

網絡攝像機、視頻服務器等都是該領域的主要產品，這些產品共有兩個技術上的難點：其一，從整體來看現階段網絡存在帶寬不穩定性的特點，數據傳輸只有滿足網絡傳輸需要才能正常運行；其二，隨著空間的不斷縮小，必須不斷優化視頻數據壓縮算法才能正常工作，這種情況下要求編碼器壓縮效率不斷提高，以此保證視頻數據的順利傳輸。

2 移動視頻監控系統中的視頻信息疊加

2.1 系統構架

系統主要有4個組成部分，分別是傳輸網絡、移動前端、服務器和移動終端。傳輸網絡是系統運行的網絡基礎；移動前端是作為整個系統中的關鍵組成部分，必須按照無線網絡布置對自身地理位置進行合理調整，整個監控系統中，移動前端對音視頻數據進行采集和壓縮，然后將數據通過傳輸網絡傳輸給服務器；系統中的服務器主要作用在于媒體數據與信息的轉發，并詳細記錄和管理設備信息，起到了串聯整個監控系統的作用；移動終端主要是指電腦與手機，利用移動終端可以隨時對前端設備信息進行查看，并按照附帶按鈕進行操作，例如云臺控制、時間查詢等。

2.2 視頻信息疊加技術

該技術主要通過軟硬件方式將需要的信息與視頻圖像疊加，通過屏幕將信息顯示出來，這樣用戶就可以對監控現場情況進行詳細的掌握，使管理更加方便。（1）點陣字模生成：在疊加圖像信息的過程中，首先需要獲得該字符的點陣字模，然后按照圖像上點陣字模顯示的具體位置，將其位置映射到對應的像素點上；（2）軟件疊加：首先將字符轉換成點陣字模，其次將比特位置映射到對應位置，完成像素點與特定值的轉化。軟件方式的靈活性很強，代碼的可移植性也比較高，還具有可重復使用的優點，并且不需要額外投入硬件設備，從整體上來看需要的成本比較小。

2.3 疊加功能模塊的實現

2.3.1 硬件疊加實現

以TW2835疊加實現為例，不僅可以完成從四路模擬視頻信號到一路數字視頻信號的整合，同時還具有很強的OSD功能，利用該芯片可以對其OSD功能進行開發，且不需要額外增加硬件線路設計。TW2835芯片共有鼠標層、邊框層、字符層、視頻層與2D邊框層，在視頻處理過程中要求上層圖像不能對下層圖像進行覆蓋（除了顯示的內容），所以視頻中疊加菜單、邊框與字符等內容成為主要可以顯示的信息。

2.3.2 軟件疊加實現

因為疊加字符量不大，同時字符重復率較高，還要對代碼的可移植性進行兼顧，因此人們通常會選擇軟件疊加的方式。（1）時間疊加：從移動終端時間系統中直接讀取時間信息，程序初始化，并結合疊加進行信號判斷，如果是“0”則進入到疊加線程中，如果是“1”就可以直接壓縮數據；（2）GPS信號疊加：在終端上安裝嵌入式設備，由這樣的嵌入式設備進行GPS信息采集，在這些信息被傳送到服務器以后，由服務器進行信息處理，最終實現對移動終端的定位，與此同時，完成信息解析處理后需要將其用于GPS疊加功能的實現；（3）報警信號疊加：將移動偵測功能打開，這樣任何移動物體進入到監控區域內，都會觸發移動偵測功能。為了更好地顯示出觸發狀態，一旦監控區域中出現了移動物體，畫面中就會添加警示信號，這樣就可以按照用戶的實際需求設置警示時間。

3 視頻數據傳輸的設計與實現

由移動終端壓縮采集的視頻數據，然后按照傳輸協議壓縮數據并發送，按照指令中的要求服務器可以直接將數據發送到客戶端，由客戶端對數據進行排序處理和去馬賽克處理。RFC3984協議涉及兩方面：H.264協議、RTP傳輸協議，H.264數據格式中利用單元類型頭字節標識NAL信息和數據源，擴充的NAL類型與原有NAL類型不同，可以有效區分針對信息的內容，包括單NAL包類型、聚合包類型與分片包類型3種類型。RTP是一個網絡傳輸協議，在互聯網中利用該網絡傳輸協議可以準確地傳遞音頻與視頻，具體來說它共有包頭和負載數據兩部分，包頭中定義了很多信息段。由于網絡環境非常復雜，經常會有多徑效應、不確定延時等問題，可能會造成一些不良后果，例如RTP包重新組合時會出現困難，其數據也可能會不完整。為了解決問題，接收端設計了緩存結構，其中包含針對RTP進行排序的功能。

H.264壓縮策略中，為了使壓縮比得到提高，需要對I幀、P幀進行定義，從而利用相鄰統計信息，對運動特性進行考慮，為其提供編碼。通過網絡傳輸數據時，由于存在多徑效應和延時問題，可能會丟失部分數據包，因此可能會在接收端出現問題，例如數據丟失問題，一旦出現了這樣的問題，將會在數據解碼時出現花屏現象，這種解碼時出現的花屏現象就是馬賽克出現的原因，按照H.264的特性來看，誤差的出現是具有一定特點的，其中最為明顯的特點就是傳遞性。此外，傳輸數據時需要以RFC3984協議為主要依據，由于每個包的數據負載長度都是1 400，NAL包長度超過該值的情況下，則需要將其分割成不同包傳輸，這樣一來就大大增加了數據傳輸的不完整性，同時馬賽克現象的出現也會加重。實際發送分片包的過程中，去馬賽克問題非常復雜，H.264中主幀是無損壓縮的，經過壓縮以后其數據量會非常大，這種情況下按照原來的方式發送會遇到困難，因此通常需要將其封裝成不同RTP包，然后才能實現順利發送，在這種情況下接收端主幀的完整性往往比較低，同時解碼以后圖像的馬賽克情況也更加嚴重一些。為了解決該問題又提出了丟包處理的方式，經過丟包處理的圖像其圖像清晰度有明顯好轉。

4 結語

綜上所述，隨著無線通信技術、互聯網技術及計算機技術的快速發展，當前移動視頻監控系統發展尤為快速，以其輕便、靈活等特點被廣泛應用于學校、銀行等場所中，商業前景巨大。本文主要對移動視頻監控系統視頻數據處理與傳輸實現進行了分析，具體介紹了移動視頻監控的應用范圍，分析了目前該領域的研究現狀，同時還涉及了一些重要的技術和原理，其中涉及了系統構架和相關協議等，視頻信息OSD功能實現主要包括軟件和硬件兩種功能的實現，具體分析了利用軟件方法實現圖像信息疊加的方式，例如GPS信息、報警信號等，最后對H.264視頻數據傳輸處理進行了闡述，根據RFC3984協議對RTP進行封裝和傳輸，最終按照規則將數據組合成NAL包。

[1]周輝，葉樺，仰燕蘭.基于WebGIS與車載移動視頻的智能車輛監控系統[J].東南大學學報（自然科學版），2010（S1）：192-197.

[2]王玲，王超峰，鄭奎.基于ARM的蛋雞養殖場網絡視頻監控系統設計[J].農業機械學報，2012（2）：186-191.

[3]張金剛，王書振，黃旻，等.移動終端視頻監控系統客戶端的設計與實現[J].科技導報，2012（25）：52-57.

[4]陳威兵，劉光燦，馮璐.基于3G網絡的車輛定位與視頻監控系統設計[J].計算機測量與控制，2011（3）：600-602.

[5]陳亮，瞿輝，唐又林，等.高速公路視頻監控在IOS移動終端平臺上的實現[J].上海船舶運輸科學研究所學報，2013（2）：33-37.

Analysis on video information overlay and transmission processing in mobile video surveillance system

Liu Chunlin, Wang Lingyun
（Kaili University, Kaili 556011, China）

With the rapid development of wireless network communication technology, the application range of mobile video monitoring system is gradually expanded. With the increasing popularity and acceptance of video surveillance, mobile video surveillance has become one of the hot spots in the feld of surveillance at this stage. So the analysis of video overlay and transmission are of great signifcance. Based on this, this article mainly carried on a brief analysis and discussion to this domain related question for reference.

mobile video surveillance system; video information overlay; transmission processing

項目名稱：4G技術在旅游景區視頻監控系統中的應用研究；項目編號：黔東南科合J字（2016）004號。

劉春林