基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議攝像機和H.264壓縮技術(shù)在安全監控系統的應用

引言

閉路電視系統(CCTV)中的IP攝像機按照互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)通過(guò)以太網(wǎng)鏈路傳輸音頻、視頻數據以及控制信號。與傳統的模擬安全監控攝像機相比，它們具有眾多優(yōu)勢。模擬攝像機一般通過(guò)同軸電纜傳輸模擬NTSC/PAL信號。與模擬攝像機不同的是：IP攝像機支持高清(HD)畫(huà)面、智能分析、本地視頻存儲和遠程控制。

在帶有圖像分析、視頻加密(防止黑客攻擊)以及能夠將視頻數據打包成以太網(wǎng)數據的IP攝像機中，通常采用視頻壓縮技術(shù)。壓縮后的視頻數據流發(fā)送到混合型數字視頻錄像機(DVR)或網(wǎng)絡(luò )視頻錄像機(NVR)進(jìn)行存儲、回放和顯示。IP網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統允許安全監控人員進(jìn)行遠程監控，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )發(fā)送平移/傾斜/縮放(PTZ)命令，控制中心可以對跨區域或多地點(diǎn)安全監控攝像機進(jìn)行控制。

低功耗攝像機設計可通過(guò)以太網(wǎng)供電(PoE)，無(wú)需額外電源。采用同一電纜傳輸數據和電源，PoE安裝可大大降低布線(xiàn)成本。有些情況下，也可以由無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )(例如Wi-Fi)代替以太網(wǎng)，方便了攝像機布局。這一點(diǎn)對于那些還沒(méi)有提供以太網(wǎng)的家庭安全監控攝像機尤其重要，此時(shí)采用“云計算” DVR代替物理DVR。

多媒體流H.264和運動(dòng)JPEG壓縮技術(shù)

在同等圖像質(zhì)量情況下，H.264視頻壓縮標準的壓縮比大約是早期MPEG-4標準的2倍。H.264標準中，“高端類(lèi)”定義為以最低碼率獲得最高視頻質(zhì)量，特別適合視頻安全監控等相關(guān)應用。響應時(shí)間(延遲)較短的編碼方案有助于縮短安全監控人員的等待時(shí)間。另外，高清視頻編碼能夠使IP攝像機采集圖像的細節，例如，面部特征、汽車(chē)牌照等，改善安全監控的圖像質(zhì)量。由于網(wǎng)絡(luò )帶寬有限，要求系統能夠通過(guò)局域網(wǎng)(LAN)對一路HD數據流進(jìn)行編碼/錄像，同時(shí)還要通過(guò)廣域網(wǎng)(WAN)把一路清晰度較低的圖像傳送到遠端顯示。

Mobicam3 720p H.264/M-JPEG IP攝像機參考設計

除了H.264，許多安全監控系統還要求后向兼容現有的、不支持H.264的設備。運動(dòng)JPEG (M-JPEG)標準為此類(lèi)系統提供了后向兼容能力以及采集高清、無(wú)損圖像的能力。特別是它在支持H.264編碼用于不間斷視頻錄像的同時(shí)，也可采集JPEG靜止圖像，靜止圖像采集可由特殊事件觸發(fā)控制。

圖像分析

圖像分析是分析視頻數據并據此做出決策的過(guò)程。利用軟件分析功能可以根據特殊事件采取相應操作，無(wú)需安全監控人員輸入指令。例如，如果攝像機檢測到有人穿過(guò)安全區域，即可發(fā)出報警信號。圖像分析功能包括運動(dòng)檢測、絆網(wǎng)和圖像跟蹤。所有這些功能都需要在基于PC的安全監控管理軟件中利用直觀(guān)的圖形化用戶(hù)界面(GUI)進(jìn)行配置。

IP攝像機框圖

嵌入式Linux?軟件和網(wǎng)絡(luò )

IP攝像機需要具備將視頻數據流傳送到多個(gè)客戶(hù)端的能力。例如，Maxim的IP攝像機參考設計(Mobicam3)支持多達16個(gè)客戶(hù)端，并支持實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議(RTP)和實(shí)時(shí)數據流協(xié)議(RTSP)。此外，該參考設計還支持以下以太網(wǎng)協(xié)議：HTTP、DHCP、SMTP、TCP/IP、UDP、TFTP、FTP、NTP和UPnP?。能夠采用AES或SHA加密技術(shù)對數據流進(jìn)行加密。