电气自动化专业毕业设计数字监控系统在校园网的应用

毕业设计（论文）开题报告设计（论文题目）数字监控系统在校园网的应用一、选题的背景和意义：高校作为社会的一个重要组成部分，安全稳定与否直接关系到社会的稳定，校园安全防范单靠人防、物防已经不能满足高校快速发展的需要，为了确保校园安全，提高安全防范的管理水平，必须建立校园监控系统。学院为了增强学院的安防监控能力，要求在学院主要干道和人流量较大的地方增加摄像机，另外原先配备的模拟监控点全部改造成以数字信号传输的方式，以增强监视效果。数字监控系统是当今多媒体,图像处理,计算机等各项最新技术高度结合的产品。它利用最新的图像数字处理技术将模拟视,音频信号转化为数字信号,在计算机显示器上实时显示多路活动图像的同时,将各路视,音频信号分别存储于计算机硬盘内.在计算机上实现信号的监视,记录,回放。数字监控系统以计算机为中心,图像数字处理为基础,实现图像监视系统的小型化,高清晰度化,自动化和网络化。二、课题研究的主要内容：1什么是数字监控系统2数字监控系统与传统的模拟监控系统的区别3. 集群技术在数字监控中的应用4. 模拟视频信号与数字信号的转换5. 数字监控录像的调取和播放三、主要研究（设计）方法论述：1、通过各种图书更加详细的了解视频监控系统的原理和流程2、上网搜索有关资料3、实际调查、亲身体验4、与指导老师讨论确定计划的可行性5、请教指导老师帮助修改，审核，完稿6、与指导老师讨论，提出改进方案四、设计（论文）进度安排：时 间工 作 内 容2009.7.012009.7.10 搜索资料，确定题目；2009.7.112009.7.20完成开题报告；2009.7.212009.7.30了解和学习模拟信号数字信号的传送和转换；2009.8.012009.8.10对数字监控系统过程进行系统的学习和掌握；2009.8.112009.8.20进行毕业设计，撰写毕业设计论文；2009.8.212009.8.25根据老师的建议，修改初稿；2009.8.262009.8.31定稿，完成毕业设计。五、指导教师意见： 指导教师签名： 2008年7月 3 日六、系部意见： 系主任签名： 2008 年 7月 4日目 录【摘要】【关键词】第一章 数字化视频监控系统- 6 -1.1 数字化视频监控系统的定义- 6 -1.2 数字化视频监控系统与传统的模拟视频监控系统的区别- 7 -第二章 数字化视频监控系统的功能及技术特点- 7 -2.1良好的控制功能和实时传输- 7 -2.2强大的监视功能- 7 -2.3安全的数字加密和分级用户管理功能- 8 -2.4便捷的查询和回放功能- 8 -第三章 系统设计思想- 8 -3.1 系统设计方向- 9 -3.2 系统设计目标- 9 -3.3 系统设计原则- 9 -3.4 系统覆盖范围- 10 -第四章 系统设计总体方案- 11 -4.1系统总体结构- 11 -4.2系统设计原理- 12 -4.3系统技术特点- 13 -第五章 系统功能及实现- 14 -5.1集群技术在数字监控系统的应用- 14 -5.2数字监控系统硬件实现方式- 17 -5.3监控系统软件设计- 18 -5.4数字视频监控系统的视频处理- 19 -第六章 结束语- 24 -答 谢 辞- 25 -参考文献- 26 -摘 要校园监控系统对高校的安全保卫工作意义重大，在校园局域网普及度较高的今天，构建一个容量大、质量高、可靠性高、成本低、监控方式灵活且易于扩展的校园网数字监控系统成为可能。结合校园安防工作特点，以校园网资源作为后台，通过系统逻辑分析、设备功能分析，设计基于校园网的数字监控系统总体方案，经过设备选用，实现在基本设备系统支撑下，系统规模可以根据学校经济能力逐步扩展的校园网数字监控系统，满足了校园安全防范与管理工作需要。关键词：校园网；数字视频；监控系统；校园安防；数字监控The digital monitoring system applications in the Campus NetworkAbstract：Campus monitoring system is of great significance to security work in campus，with the higher popularity of campus LAN today，it is possible to construct a large capacity，high quality and reliability，low cost，flexible monitoring and easy expanding digital monitoring system for campus networkCombining with the characteristics of campus security work。taking campus network resources as background，making system logic analysis and equipment functional analysis，the overall program for digital monitoring system based on campus network is designed，and after equipment selection，by support of basic equipment system，the campus network digital monitoring system is realized，which scale can be successive expended according to the economic capacity of colleges and universities to meet the needs of campus security prevention and managementKeywords：Campus network；Digital video；Monitoring system；Campus security prevention； Digital monitoring0引 言高校作为社会的一个重要组成部分，安全稳定与否直接关系到社会的稳定，校园安全防范单靠人防、物防已经不能满足高校快速发展的需要，为了确保校园安全，提高安全防范的管理水平，必须建立校园监控系统。随着计算机技术与网络技术的发展，监控系统正朝着视频的数字化、监控系统的网络化和管理的智能化方向发展，远程异地监控已成为可能。数字监控系统利用最新的图像数字处理技术将模拟视、音频信号转化为数字信号,在计算机显示器上实时显示多路活动图像的同时，将各路视，音频信号分别存储于计算机硬盘内。在计算机上实现信号的监视、记录、回放。它淘汰了模拟监控系统里以录像机，录像带为主的模拟记录方式和庞大的控制设备，可完全不需要人工操作.系列超级数字监控系统以计算机为中心，图像数字处理为基础,实现图像监视系统的小型化、高清晰度化、自动化和网络化。给图像监视工程提供了更优的性能，更灵活的系统组建，更好的系统管理,是图像监视系统从模拟到数字的一个质的飞跃。充分利用校园网资源，建立基于校园网数字监控系统可以大大减少建设工作量，提高系统使用的方便性，做到实时监视可视区域，快速控制现场，减少各类案件的发生，便于管理者及时应对、处理突发事件。1数字化视频监控系统11 数字化视频监控系统的定义随着计算机网络技术和视频压缩技术的飞速发展，网络数字视频监控逐步代替了传统的模拟视频监控而广泛应用于社会各个领域。数字化视频监控系统是一种以计算机为中心， 以数字视频处理技术为基础， 依据图像数据压缩的国际标准( JEG、MPEG-1 或MPEG-4),综合利用图像传感器、计算机网络、自动控制和人工智能等技术的新型监控系统。数字化视频监控系统可以将监控信息直接转变为数字信号，通过计算机网络传输，利用最新的图像数字处理技术将模拟视，音频信号转化为数字信号, 使其在桌面计算机上显示出视频、音频信息。活动图像的同时，将各路视,音频信号分别存储于计算机硬盘内。在计算机上实现信号的监视、记录、回放。它淘汰了模拟监控系统里以录像机，录像带为主的模拟记录方式和庞大的控制设备，可完全不需要人工操作。数字监控系统以计算机为中心，图像数字处理为基础，实现图像监视系统的小型化，高清晰度化，自动化和网络化。它与其它多种信息管理系统融合在一起，可以大大提高学校管理水平和工作效率。12 数字化视频监控系统与传统的模拟视频监控系统的区别数字化视频监控系统与传统模拟视频监控系统的最大区别是监控信号的传输方式不同：数字化视频监控系统一般采用网线传输数字监控信号，用电脑或数字电视作为监控终端；而传统模拟视频监控系统使用同轴电缆传输模拟视频信号，采用模拟电视作为监控终端。因此，数字化视频监控系统的主要核心技术就在于将模拟视频监控信号转变为数字信号以便于传输和处理。2.数字化视频监控系统的功能及技术特点21良好的控制功能和实时传输 数字化视频监控系统将数字视频信号通过TCP或者UDP协议从用45网络接口传送到数据网络上，同时也通过该接口将控制信号回传给摄像设备( 如数字智能摄像头、视频服务器等) ，网络上的用户使用监控软件控制云台、镜头，配置系统参数，可以实现远程监控、远程控制切换、远程数字录像等功能。数字视频信号传输具有以下特点：实时性。视频信号必须实时处理，如实日寸压缩、解压缩、传输；同步性。尽管视频信号具有分布性，但在用户终端显示时必须保持同步。22强大的监视功能 数字化视频监控系统可以实现多屏幕、多画面同时监控，所有摄录点镜头均可以进入视频矩阵，任意切换监控计算机上画面。高品质的视频图像和声音，能使监控管理员或使用者分辨出现场具体活动。建设专门的信号传送网络，信号传输主要通过校园网，安装运行后，能够在监控中心实时显示所有10-18个环境监控点场景的视频，监视效果完全能满足要求。同时在监控中心通过发出指令控制前端设备，使得安装在室外的一体化高速智能球摄像机，可任意迅速定位及连续追踪扫描，实现真正意义上的全方位、无盲点监视。23安全的数字加密和分级用户管理功能数字化视频监控系统很容易对数字信号进行加密和解密；分级用户管理功能，可以对用户授以不同的权限，既保证了信息安全，又方便了用户管理。授权用户在校园网任一信息点进人网络，均能根据权限接受和控制监控点的视频信息。能够对所有用户进行分区域、分级别管理，根据工作部门和工作性质不同设置用户权限，一般为系统管理员、高级操作员和普通操作员三种。系统管理员可以操作所有功能，高级操作员不可以设置系统、控制云台、调整视频参数和布防等，普通操作员只可以进行网络浏览，等等。不同的用户只能操作或调用其所属区域的视频信息。2.4便捷的查询和回放功能对已录制的视频资料，可通过监控软件进行快速查询和VOD点播回放，并可以进行简单的剪辑处理，生成通用的视频格式，操作十分简便。3系统设计思想数字监控系统是当今多媒体,图像处理,计算机等各项最新技术高度结合的产品.它利用最新的图像数字处理技术将模拟视,音频信号转化为数字信号,在计算机显示器上实时显示多路)活动图像的同时,将各路视,音频信号分别存储于计算机硬盘内.在计算机上实现信号的监视,记录,回放.它淘汰了模拟监控系统里以录像机,录像带为主的模拟记录方式和庞大的控制设备,可完全不需要人工操作.系列超级数字监控系统以计算机为中心,图像数字处理为基础,实现图像监视系统的小型化,高清晰度化,自动化和网络化.给图像监视工程提供了更优的性能,更灵活的系统组建,更好的系统管理,是图像监视系统从模拟到数字的一个质的飞跃。建立校园安全防范监控系统，在满足安全防范需要的同时，必须充分利用学校的现有资源，从而提高资源的利用率，降低建设成本，增强学院的安防监控能力。31 系统设计方向校园面积大、治安环境错综复杂、为了加强学校安全防范整体力量，有效保护学校财产安全，监控公共场合秩序，维护公共安全，必须建立一个既有利于大家生活、学习，又能够对校园安全进行实时监控的校园安全防范监控系统。教育部校园网工程使得高校利用校园局域网络构建一个大容量、高质量、监控方式灵活、可靠性高和具有易于扩展的校园网数字监控系统成为可能。基于网络的数字监控系统：一是能利用现有校园局域网进行图像的传输，降低系统建设成本；二是适合跨校区远程实时传输，在信号传输中，数字信号抗干扰能力强，不易受传输线路信号衰减的影响；三是便于灵活增减监控点。32 系统设计目标利用学校已有校园网资源，在传统模拟监控系统基础上采用智能化、网络化和信息化等技术手段，满足系统的实用性、先进性、开放性、安全性和经济性的要求，真正实现信息共享、资源共享的科学管理目标；以多元信息采集、传输、监控、记录、管理以及一体化集成等高新技术，构建安全防范监控系统。33 系统设计原则 充分考虑实用性和功能完备性,采用监控产品中具有高级知名度且高可靠的专业监控摄像设备的代表行业内最新科技的数字监控主机,完全满足安防和现代化管理要求。 结合我院监控系统的特点,综合考虑系统方案的严密性,设备布局的合理性,系统功能的先进性,系统容量的可扩展性。充分利用学院的现有计算机网络资源，实现远距离传输，这样可以尽量减少施工周期和费用。 在实际设计中将遵循以下原则:1) 先进性:整个系统保持一定的先进性,采用的设备和技术能适应将来的科技发展。2) 实用性:系统性能价格比高,易维护,易使用,运行费用低。 3) 扩展性:系统采用结构化设计,能够适应不断增加的扩展需求,当系统扩容时,只需简单增加硬件设备即可。 4) 兼容性:整个系统还采用高敏视系列监控设备，这样能与原先的系统相互兼容。并且不改变原来的操作方式，大大方便了使用和维护人员。5) 灵活性:系统构成方式简单,功能配置灵活,充分利用现有设备资源,能满足不同业务部门的需要。6) 实时性:系统图像,数据实时传输。 7) 可靠性:系统安全可靠性高,有足够的抗干扰能力。 8) 高性价比:系统所选用的设备性能卓越,并尽可能降低系统造价。34 系统覆盖范围数字监控系统是对校园的全方位监控，一是对学校教学楼、实验楼、计算机楼、体育馆、停车场、行政楼的出入口和重点防火、防盗部位安装摄像机；二是对学生经常性集中的场所如食堂、运动场所、广场安装摄像机；三是对学校主干道、各大门口和家属区各楼出口安装摄像机；四是对南大门、宿舍楼、图文中心、主要路口安装摄像机。序号所属位置序号所属位置18号宿舍楼东南角13行政楼西北角210号宿舍楼西南角14篮球场东南角3第2食堂西南角15第2食堂东北角412号宿舍楼西北角16文体中心大厅5文体中心西南角17第1食堂一层大厅6第1食堂西北角18第1食堂二层大厅7第1食堂东南角19第1食堂三层大厅81号宿舍楼东南角20第2食堂一层大厅93号宿舍楼西北角21第2食堂二层大厅10艺术长廊南端22第2食堂三层大厅11阶梯教室西南端23教学楼E栋西南角12行政楼东南角24行政楼西南角序号摄像机所在位置序号摄像机所在位置1行政楼财务室113教学楼B栋东门2行政楼北大门14教学楼B栋中门3行政楼财务室215教学楼B栋西门4行政楼西南门16教学楼C栋东门5行政楼东南门17教学楼C栋中门6行政楼东小楼梯口18教学楼C栋西门7行政楼二层西北19教学楼D栋东门8行政楼二楼东北20教学楼D栋中门9行政楼二层东南21教学楼D栋西门10教学楼A栋东门22教学楼E栋东门11教学楼A栋中门23教学楼E栋中门12教学楼A栋西门24教学楼E栋西门表一：摄像机分布位置4.系统设计总体方案4.1系统总体结构校园网的数字视频监控系统主要由：媒体服务器、存储监控数字视频信息的磁盘阵列、数字视频管理与播放软件、专用VLAN、视频服务器、环境监控点视频采集系统、监控中心服务器与显示屏、报警系统等部分组成，从而实现摄像、传输、显示及控制等。不仅具有对图像信号采集、显示、分配、切换控制、记录和重放的基本功能，而且具有训性质的可操作功能。监控操作与训练主要在监控实训中心进行。该系统以校园网资源作为监控信息的传送与管理平台，将分散在校园各个建筑物的视频监控单元网络在一起，并且利用媒体服务器、计算机系统等设备对监控单元所提供的视频进行管理、对监控环境进行跟踪监视。其系统网络拓扑结构见图1。图1：校园数字视频监控系统网络拓扑结构图通过环境监控点摄像机获取环境视频信号，视频务器将视频信号转换成数字视频信号本地储存并通过校园网及时传送到设在网络中心的媒体服务器，媒体服务器对数字视频信息进行管理，并存储在磁盘阵列上，监控中心的监控服务器从媒体服务器上获取数字视频信息并以多画面的形式在电视屏幕或显示器上即时播放，对需要跟踪的监控点，通过监控服务器与该点视频服务器建立直接连接，对云台和摄像机进行跟踪控制和数字视频播放。4.2系统设计原理 该系统的主控与分控均设有相应的视频客户端，各控制位的操作实现都基于US结构模式，其工作原理示意图如图2所示。用数字硬盘录像机 (DVR)作为服务器，转发监控现场的视频信号和报警信号，存储移动帧测录像文件。各视频客户端则安装网络视频监控软件，主要完成数字监控的实现与操作训练，同时具有系统配置、用户管理等功能，包括视频流接收、视频解码、视频监视、远端视频切换、远端控制、抓拍实时场景、实时录像和录像查看以及事故报警查看等部分。视频前端视频分配器硬盘服务器交换机校园网视频客户端图2：校园数字监控系统工作原理图基于视频服务器的数字化视频监控系统用视频服务器来代替具有视频采集功能的计算机，实物图如图3。将摄像机获取的现场模拟视频信号转化为数字图像并进行压缩处理， 再将压缩后的数字图像经计算机网络传输到各计算机节点。网络中的计算机可对摄像机进行各种控制操作，首先将控制信号传输到视频服务器，再由视频服务器的控制端口传输到解码器，控制信号经解码器转化为各种电信号对云台、 镜头、光圈等进行调整，完成对摄像机的各种控制。图3：校园数字监控系统实物图4.3系统技术特点l 数字化 数字化视频监控系统中的各个控制子系统采用双向通讯功能的编码/ 解码器。编解码器具有独立的地址编码，采用数字化信号进行寻址，对于音频和视频可以全矩阵切换和同步进行切换。监控信息采用国际流行的JEG、MPEG-1或MPEG-4视频编码技术进行压缩后传输，其压缩比和帧率可调。控制信号的传输方便，抗干扰性强。l 灵活性 由于数字化视频监控系统是采用计算机和网络为核心技术， 采用分布式计算机控制。监控点根据控制指令完成控制功能，使用中只需增加监控点即可。所以监控点的多少几乎没有限制，且不增加系统的复杂性。系统建构灵活性、可扩展性好。l 自动化 数字化视频监控系统采用数字技术，通过TC PI协议的网络接口， 可对远端站点进行自动控制管理，并且可以共享数据、图表、视频等多种信息。l 界面友好 采用GU图形界面，人机界面友好、图形化标识、操作简便，使用人员无需培训即可掌握。5系统功能及实现5.1集群技术在数字监控系统的应用5.1.1什么是集群系统集群系统就是一组通过特定的硬件和软件连接起来的独立计算机它在用户面前表现为一个单一系统印象。集群系统对外使用同一个IP地址(虚拟IP地址)，用户请求视频数据时，只要输人整个集群系统的虚拟IP地址和想要数据包的地址，便会得到相应的信息。当用户请求时，它的请求包首先被位于集群系统前端的调度器收到，调度器根据一定的负载均衡131方法将请求数据包转发给一个比较合适的服务器被选中的服务器直接将数据发送给客户端。在这个过程中用户不大可能意识到服务器端的服务器群的存在。对于用户这样的集群服务器表现为单一系统印象。5.1.2集群系统构成如下：l 视频源部分 完成视频信号的输入功能。包括摄像设备和数字编解码设备。l 传输及交换部分 完成视频流的传送及交换功能，包括网络交换设备和传输设备。l 存储部分 完成视音频数据的大容量存储的功能。l 显示部分 视频显示部分完成视频信号的解码及输出显示，这部分主要包括电视墙解码服务器。还包括模拟显示介质等。l 客户端 该软件安装在PC工作站上，实现系统操作员的操作及管理员的管理。l 控制及管理部分 这部分完成对所有监控设备、业务的管理及控制，包括集群服务器、流媒体服务器、数据管理服务器等组件。流媒体服务器用于监控中心多客户端复用相同现场图像的流媒体转发管理和现场流媒体带宽限制管理设置需要转发的设备和转发关联可以减少前端设备的负载和网络上的负载。数据管理服务器是数字视频综合平台方案的管理中心和控制中心实现对数字视频综合平台系统的集中管理。集群服务器是客户端视频请求处理服务器，利用服务器的负载均衡策略平衡流媒体服务器、录像服务器以及网络负载。5.1.3集群系统功能分析实现一个集群系统要考虑以下几个方面的问题：集群调度管理、负载均衡以及容错设计。l 集群调度管理一个完整的流媒体集群系统包括前端的调度器和后台的流媒体服务器群和录像服务器群，如图4。数据管理服务器是数字视频综合平台方案的管理中心和控制中心，实现对数字视频综合平台系统所有设备的集中管理。包括集群服务器系的统一配置和管理。图4：集群系统结构图l 负载均衡负载均衡顾名思义就是让后台服务器平均的承担负载从而达到优化整个数字视频监控系统的服务质量和系统稳定性的作用。(1)客户端发起连接请求，并且由调度器获取用户请求完成和客户端的三次握手协议，等待客户端的请求数据。(2)调度器接收到客户端发送的请求数据。选定集群后台服务器群中的服务器节点后伪装成客户端向服务器发起请求，完成三次握手协议。并记录下两个连接的本地响应端口用于映射两个连接。(3)经过前面两次连接，调度器在客户端和被选服务器之前建立一个连接的映射关系。而后续两方的通信就无需再次被集群系统分析模块处理，直接在客户端和服务器端互相交换就可以了。调度器在客户端和服务器之间扮演了一个透明网关的角色，二者互相不可见。而为了顺利实现数据包的转换调度器设立负责扮演服务的客户端监听口和扮演客户的服务端监听口。调度器调度核心在适当的时候，根据客户的请求进行负载平衡调度工作。功能上看，调度器具备了两种功能：基于负载平衡的调度策略，以及基于端口的数据包交换。l 容错分析在一个集群系统中调度器是比较关键的。如果调度器崩溃则整个集群系统就没法正常服务了。为了增强整个数字视频监控集群系统的稳定性，在设计时会采用冗余设计。就是增加一台副调度器，副调如果主调度器崩溃，副调度器就自动成为主调度器，从而保证服务的正常进行。5.2数字监控系统硬件实现方式 该视频监控系统大体上可以分为三部分: 摄像机与视频服务器、监控中心、回放室与分控客户机。5.2.1摄像机与视频服务器 摄像机与视频服务器的主要功能是监控数据的采集及其数字化。我院数字化视频监控系统采用数字网络摄像机来完成这一工作。网络摄像机是一种内置视频服务器的新型摄像设备，集音、视频数据拾取和信号数字化功能于一体，具有功能强、集成度高、体积小、安装方便等优点。摄像机的芯片将送来的视频信号经内置视频服务器数字化后进行压缩，然后通过TCPI协议从视频服务器上的RJ45网络接口送到校园网上，网络上的用户可以直接用监控软件或者浏览器观看摄像机图像，并同步控制云台、镜头。因网络摄像机直接通过网线接到网络中，无需进行复杂的布线，从而大大降低了监控系统的综合成本。5.2.2监控中心 监控中心由视频存储服务器，电视墙、控制计算机等组成。控制中心可同时进行多路视、音频信号的录制，原则上不受任何限制;控制计算机采用高性能多媒体计算机，装有监控系统软件等。5.2.3回放室与分控客户机 回放室装有带VGA接口的大屏幕电视，可直接将节目回放在电视上播出，也可以在PC机上回放; 分控客户机安装网络监控软件，用户运用权限对网络上的数字网络摄像机进行控制，分控计算机可以回放历史监控资料或查看实时监控数据。整个监控系统既灵活、安全，又便于管理。5.3监控系统软件设计基于视频服务器的数字监控系统软件是一个多线程的基于客户机/服务器模式的应用系统。系统的实时监视、录像、视频动态感知、报警联动、云台控制、回放检索 图像捕捉、备份、网络分控等功能都被集成到基于Windows用户控制界面下，用户可以方便、直观地在计算机上通过可视界面进行各种控制。5.3.1网络传输模块 网络传输模块完成了音、 视频流及控制信号在系统中的传输功能，是客户机、服务器赖以生存的纽带。传输层不仅传输音、视频数据流，还传输对数字摄像机的控制信号。传输控制层构筑于网络传输层之上，完成客户机和服务器之间的应答和连接的建立和拆除。5.3.2控制模块 控制模块完成对云台和摄像头的控制、报警器的外置报警设置、动态报警的阂限设置等操作。监控系统软件可以360度调整云台、推拉镜头、变换光圈等，控制信号编码后压缩为IP包，通过用网络接口传送到数字网络摄像机；网络摄像机中内置视频服务器对控制信号进行解码，并发出控制指令。5.3.3文件管理模块和磁盘管理模块 文件管理模块负责管理音、视频数据文件，一方面要提供数据文件的存放与管理; 另一方面要为用户提供数据文件检索功能。音、视频文件数据库用于存放音视频文件的一些相关信息(录像起始时间、录像终止时间、通道地址、音视频文件的存放路径等)。该模块提供了按起始时间和结束时间相对比较简单的检索功能。磁盘管理模块负责将需要保存的媒体文件自动切割为一分钟长度的音视频数据文件，并建立相应索引文档，一起存放在硬盘相应文件夹中。5.3.4用户及权限管理模块 用户及权限管理模块可以对网络摄像机内置用户和录像服务器内置用户进行管理，可以添加、修改、删除用户并对用户权限进行控制。如:普通用户通过密码只能浏览实时监控画面，不能远程控制摄像机；超级用户除了具有普通用户的一切权限外，还可以远程调控摄像机，控制录像服务器，设置定时录像、实时录像等。5.3.5回放和剪辑生成模块 回放模块具有可以定位播放、快放、慢放视频的Windows界面，还可以剪辑音视频片断，合成AV等通用格式的影视文件。数字化监控系统在校园网上可任意扩展模块式结构特性，为进一步扩大系统的规模提供了可行性，从而使它从传统的应用控制系统演变为网络、远程、数字媒介的综合应用。5.4数字视频监控系统的视频处理5.4.1视频处理概述模拟监控虽运用了数字信号处理技术，但视频传输、存储仍为模拟方式，系统存在固有局限性，表现为：长时间监控录像需大量录像带；只能点对点监控，系统安装、布线工程量极大；监控距离较远日寸，易产生衰耗、畸变、群延时，图像质量下降；大量录像带保管、查询困难，使用寿命亦有限。显然，采用数字监控已成必然。校园数字视频监控系统的运行情况如何，直接影响到校园安全保卫部门的工作效率，关系到平安和谐校园创建活动的顺利开展，因而显得十分重要。数字监控是以计算机为核心，结合多媒体技术、网络技术的监控系统，彻底克服模拟监控缺点。系统主要由前端采集、视频压缩、监控主机、路由器、用户端、相关软件等组成。实现方式：数字化的音频、视频传输至监控主机，既可直接供近端用户使用，亦可利用通信网络传输至远端用户，实现远程监控。它对图像实BIII生、传输速度、存储容量、图像质量、并行处理能力等要求较高。数字视频处理作为数字监控系统主要组成部分，其基本特点：l 信息量大 数字视频信息量极其巨大。例如，按PAL制编码记录90分钟电影，假设分辨率为352X288、场频50Hz、每个像素24bit，则每秒数据量1217Mb，90分钟电影的数据量高达657180Mb。如此庞大数据量如不有效压缩，传输、存储都很困难。显然，运用相关技术对数字视频信号压缩是数字监控系统首先要解决的问题。l 技术综合性强数字视频处理涉及通信技术、电子技术、电视技术、计算机技术、模式识别等诸多方面理论。l 与通信理论密切相关数字视频处理是在通信理论研究基础上发展的，它把通信领域的一维信息推广到二维空间，着重研究空间域、空间频率域的关系。数字视频处理主要内容包括视频信息采集、视频信息传输、视频信息存储、视频信息输出及显示，具体指数字图像的几何处理、算术处理、图像增强、图像复原、图像重建、图像编码、模式识别、图像理解等，其处理方法主要有空域法和变换域法。5.4.2视频图像质量视频图像质量是校园数字视频监控系统的核心问题，它直接取决于视频图像处理结果的好坏。视频图像的处理一般包括压缩、传输、显示、存储和回放(调用、观看)等几个主要环节，如图5所示。压缩传输显示存储回放图5：视频图像处理的几个主要环节在这些环节中，视频图像的压缩方式、传输方法和视频录像回放的分辨率等方面基本上可以表示视频图像的处理结果。1) .视频图像的压缩方式为了尽量节省视频图像在传输和存储中的开销，并顾及其画质，必须进行压缩处理。目前最常用的是MPEG-4视频压缩技术，它是一种高效率的编码标准大大提高了视频图像的压缩比，使其在较低的比特率下获得较高的效果。MPEG4的编码系统是开放的，对多媒体应用领域的各种编码兼容。作为MPEG4的第1 0 部分，H.264标准具备超高压缩率，其压缩率为MPEG4的1.5-2倍;在相同的重建图像质量下H.264能够比H.263节约50%左右的比特率，比当前根据MPEG-4实现的视频格式在性能方面提高33%左右。H.264能以较低的数据速率传送基于IP 协议的视频流，在视频质量、压缩效率和数据包恢复丢失等方面超越了MPEG4和H.26x视频通信标准，更适合窄带传输。由此可见，采用视频压缩技术H.264不仅提高了视频图像的压缩效果，而且还适宜于低宽带、低速率情况下的视频图像传输，有利于校园数字视频监控系统运行性能的进一步改善。2) .视频图像的传输目前视频图像的网络传输主要有下载和流式传输两种方式。由于视频文件通常比其它类型文件大，加之网络带宽的限制，下载往往要花费数分钟甚至数小时，延时很长，不能实时传输视频图像，严重影响了校园数字视频监控系统的运行效能。 为此，在校园数字视频监控系统中，应用流媒体技术对视频 图像进行传输。流媒体指在Internet中使用流式传输技术的连续媒体，它在播放前并不下载整个文件，只将开始部分内容存人内存，流式媒体的数据流随时传送随时播放，只是在起初有一些延迟，作为缓冲以维持播放品质。流式媒体具有连续性、 实时性和时序性等三个特点。为了适应校园保卫部门的实际工作需要，便于视频录像的长片段或随机观看，甚至现场广播，宜用实时流式传输方法。实时流式传输方法不同于顺序流式传输方法，它需要专用的服务器和播放器以及合适的传输协议来实现。同时利用IP组播技术构建具有组播能力的网络，允许路由器一次将数据包复制到多个通道上。采用组播方式，单台服务器能够对几十万台客户机同时发送连续数据流而无延时。所有发出请求的客户机共享同一数据包，并且数据可以发送到任意地址的客户机，从而大大减少了网络上传输的数据量。这样，网络利用率显著提高，成本明显下降。由此可见，将流媒体技术应用于校园数字视频监控系统，能在低带宽的情况下提供高质量视频图像，而且实时、连续，有效克服了常见的播放等待问题。3) .视频录像的回放视频录像回放的质量除了与传输技术有关外， 与图像分辨率密切相关。图像分辨率是指在计算机中保存和显示的每一幅具体数字图像所具有的分辨率，其表达方式为 “ 水平像素数x 垂直像素数”( 即总像素)。显然，图像分辨率是校园数字视频监控系统的一项重要技术指标。如何选择合适的图像分辨率，在不增加成本和数据容量的前提下，提高视频监控录像的回放图像画质，值得研究和探索。目前监控行业主要使用Qcif(176*144)、CIF(352*288)、Half D1(704*288)、D1( 704*576) 等几种录像分辨率，而CIF是主流，但其视频图像质量并不理想。Half D1可以用于解决CIF清晰度不够高，D1存储量高、价格高昂的缺点，而其视频图像质量的提高不特别明显，且码流增加很大。因此，建议使用一种比较有效的监控视频编码分辨率DCIF，主要利用Half D1来寻求CIF与D1之间的平衡。具体作法如下:将奇、偶两个Half D1经反隔行变换，组成一个D1；接着对其作边界处理，变成4CIF(704*576)；4CIF 经水平3/4缩小、垂直2/3缩小，转换成的像素数为528*384，总像素数正好是CIF像素数的两倍。为了区别于2 CIF，故称之为DOUBLE CIF，简称DCIF。很明显，DCIF在水平和垂直两个方向上，比Half D1更加均衡。经过业内人士测试，DCIF分辨率在目前的软硬件平台上，能很好地保证系统能长时间和稳定实时的网络传输，提高回放图像的清晰度。5.4.3期工程视频服务器的工作效率视频服务器的工作效率主要指视频服务器磁盘存储访问效率问题。目前，校园数字视频监控系统在存储视频信息时大多采用磁盘轮巡方式，即将所有磁盘组成一个循环链表，先将存储在一个磁盘中，等该磁盘存满后再存储到下一个磁盘，如此循环，直到链表最后一个磁盘存满，在将第一个磁盘的视频信息覆盖。这种方式容易造成多路存储长时间同时访问同一个磁盘，而其他磁盘却长时间不被访问，容易降低磁盘存储访问效率，使系统的存储数据丢失，从而成为整个系统的瓶颈，降低系统的可靠性和稳定性。为了改变这种现象，切实提高视频服务器磁盘存储访问效率， 解决存储异常中断问题，建议采用一些实用的多磁盘存储调度算法，对视频信息的存储进行有序管理。如多磁盘存储调度和定时检测增加磁盘剩余空间算法充分利用了多个磁盘存储容量大的特点，将多路存储“平均”分配于各个磁盘中，解决了多路存储集中于一个磁盘带来的存储效率低下问题；同时保证了磁盘剩余空间在某一给定值，使存储能在设定时间内顺利进行，避免了因存储空间不足而造