基于流媒体技术的网络视频监控研究.pdf

收稿日期：!#$%$!；修返日期：!1/12 -? *,1- ABC1*DD2+=1 AE/F1G H2/1, -+ AF+-D-IE JKL M1+I，NOLP Q*+I$?1+I，RLPS J-+I$T2*，AO8 R*+I$IB- （!#$% 3A4。流媒体技术在远程教育、 远程医疗、 视频点 播、 电子商务等领域都有着广泛的应用前景， 蕴含着巨大的商 机， 因而吸引了众多企业参与竞争。当前流媒体领域存在的三 个主要的竞争对手是 ;12DP1F.- （ V )A$ R S ;?2IA$=6/$=6/A$ R S T%T?%6T?%#） ； G G 增加一个 “听众” 4 B ;T?%# R S ;?2IL6%8 59!D+IFHDQFHDQ /L6%0:T?%# R S 1T?%# R S ;?2IL6%T?%# R S ;?2IL6%83 4 B ;T?%# R S ;?2IL6%T?%# R S ;?2IL6%T?%# R S ;?2IL6%A$ R S L0/6%02(#Q; R S ;?2IA$=6/A$） ） ； G G 设定源组使用该配置文件 （） 设置分发方法。指定编码后的流数据以 JJA 协议广 播发送， 由于大多数防火墙都允许 JJA 数据包通过， 因此使 用流媒体构建的视频监控系统可以轻易突破防火墙限制。 4 B ;!#$%U%#82） ； G G 创建 59!#U$0%#082 对象 4 B ;U%#82 R S ;?2IA$2D?:_!#$%0!#$%： G G AI0%$23 ! 试验结果及讨论 按照前面的系统构建， 我们在局域网中进行了远程监控的 相关试验。被监控端采用 H8;8 的带宽下以N=;8 的速度编码分辨率为Waa bNaa 的视频信息。监控端解码得到的图像质量基本接近源信息， 效 果非常令人满意。但系统也存在一个明显的问题， 就是监控端 回放被监控现场时存在有比较明显的滞后， 通常为 -P8 左右。 流媒体技术所产生的滞后现象是由于编码端和播放端的数据 缓冲造成的 ， 图 N 是缓冲过程的示意图。 图 N. 流媒体的数据缓冲 （-） 编码器缓冲。所有的视频压缩算法都是基于帧内压 缩和帧间压缩的。为了去除帧间的冗余信息， 视频编码器需要 缓存一段时间的帧数据用作分析， 从而以尽可能低的比特率产 生高品质的图像输出。默认情况下， 56%$78 9/$/$&， T +EDE/00-/-$ $/%/E%/-$ #-M %-9-0 ! E$5 6& 3Y AB 6D-M/=M =/$8MD-./0/%KM&MHH %， OHH2N U VEW/0， ! #$/=/$8MD-./0/%KMD60%/D&5/EMH2 ,&5/E #0EK& 同样维 持有缓冲区。无序到达的数据流会首先在缓冲区中排队， 若接 收到的数据出错或丢失则请求服务器重新发送。由于播放端 缓冲的存在， 即使接收数据暂时中断， 客户端也可以使用缓存 中的数据回放。这样即使在网络拥挤时， 客户端播放出来的音 视频也表现得连续而平滑。,&5/E #0EK& 默认的播放器缓冲也 是 。 由上面的分析可见， 数据缓冲是为了平衡网络带宽和图像 质量的矛盾而作的妥协。缓存越大， 延迟越长， 但得到的回放 质量也越好。要减小回放的延迟就必须适当减小编码端和播 放端的缓冲区大小。完全去掉缓冲是不可能的， 4/$5-C ,&5/E 组件在没有缓冲的情况下无法工作。对于稳定高速的 互联网用户来说， 减小缓存一般不会带来大的影响， 但对低速 网络则会造成音视频回放质量的大幅下降， 这时就只能在延迟 与视频质量之间做一个折中了。 我们在局域网做的实验中， 编码器和播放器的缓冲都降到 了最小 （缓冲区尺寸都设为 2） ， 最终得到的回放延迟约为 PN I。虽然这个数字对那些实时性要求比较高的场合 （如视频 会议） 还是显得太大， 但在实时性要求不太高的视频监控应用 中还是可以接受的。另外， ,&5/E 3$9-5& 允许在视频编码过 程中加入时间戳， 因而可以在一定程度上弥补这个缺憾。 参考文献： 2 武进霞， 林晓明， 游文霞 N 基于流媒体技术的多媒体课件设计 ? 计算机应用研究， OHHP， OH （R） ： SHMS2， ISN O 陶洪久， 柳健， 田金文 N 在网络中的流媒体实时传输技术 ? N 系 统仿真学报， OHH2， 22 （2P） ： RRQMRRI P 国勇， 邱学刚， 万燕仔 N 网络视频 , 北京： 北京邮电大学出版 社， OHH2N R Y/00 Y/$&K% )&0EK 3Y AB D&5/E :-C%-E%/90& Y-E59E%)&M 0EK=， OHHPMHR 作者简介： 岳峰 （2GQQM） ， 男， 博士研究生， 主要研究方向为计算机辅助测试； 陈凌 峰 （2GSRM） ， 男， 讲师， 博士， 主要研究方向为网络远程测控技术； 邓勇 开 （2GI2M） ， 男， 硕士研究生、 主要研究方向为计算机辅助测试； 沙定国 （2GRPM） ， 男， 博士生导师， 主要研究方向为计算机辅助测试与装调。 G2O第 O 期焦燕鸿等： 基于 !# 协议的移动 $%&$&% 解决方案 万方数据 基于流媒体技术的网络视频监控研究基于流媒体技术的网络视频监控研究 作者：岳峰， 陈凌峰， 邓勇开， 沙定国 作者单位：北京理工大学,光电工程系,北京,100081 刊名： 计算机应用研究 英文刊名：APPLICATION RESEARCH OF COMPUTERS 年，卷(期)：2005，22(2) 被引用次数：14次 参考文献(4条)参考文献(4条) 1.武进霞.林晓明.游文霞 基于流媒体技术的多媒体课件设计期刊论文-计算机应用研究 2003(04) 2.陶洪久.柳健.田金文 在网络中的流媒体实时传输技术 2001(13) 3.国勇.邱学刚.万燕仔 网络视频 2001 4.Bill Birney Reducing Broadcast Delay 2003 相似文献(10条)相似文献(10条) 1.学位论文 胡书卫 H.264流媒体无线传输研究实现及其在嵌入式视频监控中的应用 2009 在当前社会，多媒体信息已经成为网络上重要的传输内容，为了更方便更快捷的传输视频流，流媒体技术应运而生，并且凭借其自身的优势在网络上得到 了广泛的使用。无线流媒体技术是无线网络技术、视频编码技术和流媒体传输技术的结合。在无线网络方面，基于IEEE802.n系列的Wi-Fi网络理论上已经能达 到108Mbps的速率。在视频编码方面，H.264已经得到学术界和工业界的广泛认可，也成为当前视频编码领域最为热门的研究领域之一。而流媒体传输协议也日 趋完善。当前，基于无线网络的流媒体传输技术是无线网络应用的一个研究热点，同时也是难点。 本文的研究由无线网络多媒体应用中的视频传输需求提出，旨在研究基于H.264编码标准和RTP/RTCP协议的视频流封包格式和视频流传输控制方法，使之 能够尽可能提高传输效率和适应网络状态的变化。本文研究了无线网络中H.264流媒体传输的各项关键技术，重点分析了流媒体传输中H.264视频流的RTP载荷 封装、差错控制机制和拥塞控制机制，给出了一套基于H.264无线流媒体平台的视频监控方案，并实现和测试了这套系统。 本文的主要研究成果和设计特点集中体现在以下四个方面： (1)研究了目前的视频传输概况，分析了无线网络多媒体应用中常用的流媒体技术、视频编码技术、传输信道和网络通信协议，并最终根据实际需要选取 H.264视频编码标准，IEEE802.11无线局域网标准和RTP传输协议进行传输。 (2)给出了一种基于RTP协议的H.264视频流传输框架和封装策略。结合H.264编码标准和RTP协议，着重讨论了H.264视频流参数集传输方法和H.264视频流 封包机制，并且对RTP协议加以实现，构成无线网络视频流媒体传输的核心部分。 (3)通过对比和研究目前常见的传输控制机制，结合无线通信信道中流媒体传输特点，给出了一种适合于H.264流媒体传输的时域误码掩盖方法、交织编码 及RTCP传输控制算法(丢包率的低通滤波平滑和改进型AIMD算法)，从而保障本系统的健壮性、可靠性和服务质量。 (4)根据视频监控的需要，构建了简单的无线网络，并且在无线视频监控中实现流媒体传输，在确定传输控制中各参数后，对传输进行测试。经测试，本 论文设计的H.264无线流媒体传输丢包率控制在1以内，接收端收到的每个发送端有效数据量在95kbps，并且接收端接收到的视频YUV分量的PSNR值均达到了 35dB以上，传输性能有了较好的质量保障。 2.期刊论文 耿健 流媒体在网络视频监控中的应用 -科技资讯2009(26) 随着社会经济和计算机技术的快速发展,数字视频技术随之迅速发展,近年来,数字视频监控发展迅猛,视频监控已深入到社会生活各个领域,在经历了模拟 监控、数字监控时期,视频监控正在向大规模网络监控发展. 3.学位论文 袁尧 基于流媒体传输的视频监控平台的研究 2006 3G技术的蓬勃发展为无线流媒体传输提供了可能，同时流媒体服务也为第三代移动通信系统提供了许多应用领域和运营商的增值服务。如何将流媒体技术 和3G技术结合起来实现任何时间、任何地点，多种数据形式的通信传输，已成为当今急需解决的问题之一。 本文提出了基于3G网络的流媒体视频监控平台，具有视频监控，数据采集，网络实时传输，报警检测，网络管理等功能。满足实时监控，网络电子地图 ，产品供应需求，应用工程使用等需求。 本文以H.264算法为基础，选用海康公司的DS-4008图像采集卡为硬件平台，对如何实现基于H.264的视频监控服务器进行了较深入的研究，在此基础之上 ，完成了视频数据的采集和H.264编码。 为了论述清楚基于H.264的3G流媒体监控系统，在论文的开头，文章叙述了视频监控的现状和意义，对目前主要产品的市场现状和发展的制约因素做了介 绍。在分析目前监控系统的发展和研究现状的基础上，选择H.264来作为网络视频监控系统的视频压缩方法。文章详细介绍了常用的视频编码技术，并对当前 的一些视频编码标准作了较详细的介绍。接下来，论述了H.264压缩标准的主要内容，流媒体主要关键技术，进而着重分析了它适合于3G通信的一些关键技术 。 在这些技术的基础上，论文提出了一种3G流媒体视频监控方案，也就是H.264标准在3G流媒体监控系统中的应用。此方案是基于流媒体传播技术的，容易 实现监控的实时化和网络化，进而将监控发展成一项增值服务来经营。论文给出了基于3G流媒体的监控系统大致结构。 视频监控系统分为服务器、工作站、客户端三个部分。在工作站端，主要是视频数据的采集部分，编码压缩部分；服务器端主要是网络服务器部分。在远 端客户端主要为数据的网络接收部分和解码播放部分组成。本文基于Winsock完成端口网络编程，通过VC+.net设计并实现了视频监控系统中的网络传输部分 。 4.学位论文 李晓光 流媒体视频监控系统研究与设计 2006 近几年来，计算机网络技术、图像处理技术与通信技术的飞速发展，极大的推动了监控技术的发展与更新。视频监控系统作为安全生产防范体系中的一个 重要组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统。它可以通过遥控摄像机及其辅助设备(镜头、云台等)直接观看被监视场所的一切情况；可以把被监 视场所的图像内容、声音内容同时传送到监控中心，使被监控场所的情况一目了然。视频监控的另一特点是它可以把被监控场所的图像及声音全部或部分地记 录下来，这样就为日后对某些文件的处理提供了方便的条件及重要依据。 本论文主要阐述了多媒体数字视频监控系统，设计实现方案，并在此基础上开发相关的软件系统。该系统实现以下主要功能：视频采集、连续录像、视频 文件的存储，网络视频传输，实时视频解码播放等功能。建立了基于局域网的视频监控系统网络模型，使用视频服务器作为监控系统的终端数据采集设备并对 整个视频监控系统进行功能模型设计和功能分析。运用COM技术实现Filter的设计，并使用Directshow提供的开发包和工具进行监控系统视频播放器的开发 ，并对播放器上的多路视频监控、视频画面的切换、视频图像和声音的处理等功能进行了说明。最后本文还介绍了云台模块的相关开发和设计，即通过串口发 送相关的指令实现云台的控制。 5.期刊论文 马永军.何伟.王劲松.MA Yong-jun.HE Wei.WANG Jin-song 基于流媒体的网络视频监控系统设计 -天津科 技大学学报2009,24(3) 针对网络视频监控系统具有数据量大、实时性要求高等特点,采用DirectShow视频采集技术、Windows Media编码技术、MMS实时流媒体传输协议及 ActiveX控件技术,实现了一种基于流媒体实时传输技术和B/S结构的网络视频监控系统.系统采用面向组件开发方法,可实现视频采集、视频编码、视频录制、 网络发送和视频回放等功能.实验表明,该系统满足实时视频监控的要求,实时性高、视频流畅性好. 6.学位论文 陈义钦 嵌入式流媒体视频监控系统的设计与实现 2007 近年来，随着多媒体技术及无线传输技术的发展，基于嵌入式流媒体技术的视频采集传输系统作为远程视频监控、可视电话会议和工业自动控制领域的一 项核心关键技术得到了飞速的发展。因此研究在嵌入式平台上实现国际上流行的视频编解码技术、流媒体传输技术将有着广阔的应用前景和巨大的社会效益及 经济效益。 本文以一个实际的嵌入式视频监控系统开发为背景，对嵌入式系统实现的关键技术，嵌入式硬件平台的选型及嵌入式视频监控服务器端的软件系统设计及 实现方法都进行了重点研究。 通过研究国际上流行的嵌入式流媒体通信系统结构框架，结合本系统设计时所要求的性能指标，在硬件平台的选择上，基于freescale推出的ARM926EJ- S内核的i.MX处理器所具有的实时MPEG4和H263编解码能力及其在多媒体应用上的诸多特点，因此本文选用i.MX21系列MC9328MX21VM微处理器作为系统硬件平 台的核心部件；在软件平台上选用源代码开放的ARM Linux操作系统；在选择视频压缩标准时，通过相应的仿真测试分析，综合考虑压缩性能及运算量的因素 ，选用现阶段流行的MPEG4视频压缩标准；在多媒体数据传输协议上，本文选择了实时流媒体传输协议RTP/RTCP及RTSP。 嵌入式流媒体视频监控系统的设计与实现本文对设计裁减嵌入式ARM Linux内核及构建文件系统、设计移植图形用户界面、相关外围硬件设备在ARM Linux系统上驱动的开发均做了详细介绍，并就多媒体数据的采集、编码及传输模块在嵌入式系统中的实现做了重点研究，系统体系结构清晰，可方便地进行 移植和扩展，利用本系统可实现无线视频监控，具有小型化，低功耗，稳定可靠等特点。 7.学位论文 汪理虎 基于流媒体的网络视频监控技术研究与系统实现 2006 随着网络和多媒体技术的不断发展，网络视频监控系统的应用越来越广泛。而一直以来网络监控系统的实时性不高和视频数据的网络传输效率低下等缺点 限制了它的发展。流媒体技术的兴起较好的解决了这个问题，它将连续视频流封装后按照一定的时序要求发给接收端,保证接收端可以一边接收数据一边实时 播放，提高了系统的实时性。 本文以网络视频数据流为对象，研究了将流媒体技术应用于现代网络监控系统中的技术和实现方法。重点讨论了系统架构、视频捕获和播放、网络传输模 块设计以及相关软件开发方法。同时，针对实际网络中存在的服务不稳定性特点，分析了视频流在网络传输过程中的QoS保证技术，并在系统中提出了基于数 据封装、缓存技术以及网络拥塞控制机制的综合QoS解决方案。该方案使系统在充分利用网络带宽的情况下最大程度上避免出现大的延迟或拥塞，保证了视频 传输的最佳服务质量。 本系统软件采用基于IP网络的C/S通信模式，使用C+语言在Visual C+/Windows 2000平台上开发而成。该语言占用系统资源小，执行效率高，可以直接 对系统底层进行操作。在软件开发过程中，从分析、设计、编码到调试均采用面向对象的分析和设计方法，保证了软件的质量。 8.期刊论文 陈凡存.牛军.CHEN Fan-cun.NIU Jun 基于流媒体服务的视频监控系统设计 -电脑知识与技术（学术交流） 2007,2(11) 本文提出一种基于流媒体服务的视频监控系统方案.采用流媒体服务机制,在现有C/S模式的视频监控系统基础上,通过部署流媒体服务器,在多个用户并发 访问同一路视频信号时,始终保证在流媒体和前端编码器链路上,只有一份数据拷贝在网络中传输,最大限度减小冗余数据包,提高数据传输效率,避免大容量的 视频数据传输引起的网络拥塞. 9.学位论文 邵亮 基于移动通信技术的视频监控系统研究 2008 Internet和移动通信是目前信息技术的两大热点技术，移动互联网正是这两大热点技术的结合，而可移动的个人多媒体业务则被认为是未来信息交流的主 要特征，基于移动设备的安全监控就属于可移动的个人多媒体业务的一个重要的应用方向。随着人们安全意识的提高，视频安全监控的应用越来越广泛，但是 传统的安全监控系统已无法满足各种新的需求，像传统的监控系统需要大量的网络线路、客户端要求比较高、使用不方便等等。然而近年来，随着移动通信技 术的不断发展，网络接入速度的飞速提升，移动终端的越趋智能化，以及数字压缩技术的日益优化，移动终端已从简单的通信、联络工具，发展为一个多媒体 智能平台。与此同时，传统的彩信、图铃下载等增值业务已无法满足用户的需求。移动流媒体的出现将改变这种状况，它能为用户提供包括移动视频点播、移 动视频聊天、移动视频监控等服务。于是人们开始需求利用掌上电脑(PDA)或智能手机(Smart Phone)进行监控，它最大的优越性就在于它的实时性和方便性 ，例如用户出差在外也能够看到办公室或家中的情况，并能在发生紧急情况进行报警和通知用户，移动流媒体是移动通信和流媒体传输的结合，它通过移动网 络在移动终端上采用流媒体技术进行数据传输。然而，移动终端的多样性，无线网络的波动性以及移动终端的处理能力有限这些因素制约了移动流媒体的发展 ，需要研究相应的技术来解决这些问题。 本文首先介绍移动视频监控系统的发展状况，并对其中所涉及到的主要技术进行较为深入的研究，主要包括目前比较流行的几种视频压缩编码协议以及在 GPRS网络实现视频监控所涉及的移动传输技术和协议的改进。其次，基于山东网通宽视界平台，研究了移动视频监控系统的整体架构。为了提供更好的服务与 移动通信网络，我们采用了动态多码率技术、无线码流自适应技术和QOS控制技术。最终，在网通宽视界平台上结合GPRS和无线分组网络进行测试，给出了实 验数据和分析。实验表明，基于网络状况的码流率自适应控制能较好地解决无线网络情况下的视频传输问题，获得较好的图像质量。 10.学位论文 韦韡 流媒体代理在IP视频监控系统中的应用 2007 为实现建设我国和谐社会的伟大目标，我国政府提出了建设“平安中国”的长远目标。网络视频监控软件平台是“平安城市”工程实施的关键，它需要解 决城市级的网络视频监控环境下跨多个区域的实时流媒体互访问题。本文通过分析国内外流媒体代理技术的实际应用情况和发展方向，结合实际需求，建立了 具备实现多级级联和多路分发能力的实时流媒体代理服务模型，最终实现在大型城市级网络视频监控系统中实时视音频数据的跨区域互访功能。主要研究内容 如下： 结合我国实情，以某市“平安城市”项目为基础，详细论述了流媒体代理技术在大型复杂IP监控系统中的应用，并描述在各种不同网络结构和环境下 ，如何构建智能化的、具备多路分发能力的多级流媒体代理传输系统。 通过对RTSP协议及流媒体代理原理进行剖析，论证了流媒体代理服务在技术上的可行性。 结合“平安城市”