数字视频监控建设不能忽视的问题ppt课件.pptx

数字视频监控建设不能忽视的问题 1 模拟视频监控系统存在的问题传输距离大于1000米时 信号容易衰减 畸变 群延 易受干扰布线工程量大 系统扩展能力差缺少管理手段 权限 带宽 安全 数字视频监控系统存在的问题设备兼容性差 维护成本大 2 一个典型的传统视频监控系统 采集 传输 管理 控制 电缆 控制键盘 存储 显示 视频矩阵 DVR硬盘录像机 云台摄像机 固定摄像机 显示器 这是一个传统监控方案的基本组网 包含视频源 传输 切换和控制 视频显示 视音频存储这五部分功能模块 采用了模拟的采集 传输和显示系统 其中监控存储部分已经数字化了 多采用DVR 数字硬盘录像机 没有采用统一的管理平台 架构封闭 随着规模的扩大 扩容 管理 维护和业务增值非常不方便 采用数字监控或IP监控后 这些主要的功能组成和管理方式都将发生变化 光端机 光端机 模拟视频 模拟控制 RS485 光纤 图例 3 一个典型的IP视频监控系统 NVR网络录像机IP SAN 存储 编码器 解码器 管理服务器应用服务器 交换机 云台摄像机 固定摄像机 编码器 显示器 解码器 采集 传输 管理 控制 显示 在IP视频监控系统中 视频源完成了模数转化 传输交换采用了IP网络 本地数字录像变成了基于标准IPSAN技术的网络视频录像 显示部分实现了数模转化 增加了统一的管理服务器和平台软件 实现了统一管理 维护和增值应用 采用开放的IP网络架构 随着监控规模的扩大 IP监控的综合优势也将更加明显 客户端 交换机 模拟视频 模拟控制 RS485 IP网络 图例 4 数字视频监控涉及的技术数字视频图像编码及压缩数字视频图像格式D1CIF720P1080P数字视频压缩算法MPEG2MPEG4H 264数字视频传输网络EthernetEponxDSL数字视频显示CRTLCDPDPDLP数字视频存储DVRNVRFCSANIPSANRAID数字视频管理权限带宽安全图像 5 视频编码基本知识 视频编码的原因视频未经编码 压缩 时具有极大数据量 不利于存储 传输 实时应用 视频编码的原理 空间冗余同一幅图像的相邻像素点具有连贯性 时间冗余一组连续的画面之间存在着关联性 6 结构冗余某些场景中存在着明显的图像分布模式 有规律可循 比如 方格地板 蜂窝 视觉冗余人眼对图像细节的分辨率有限 对亮度比对色度更敏感 知识冗余许多图像的理解和某些知识有关联 比如人类面部的固定结构 视频编码的原则在保证视觉效果的前提下尽可能减少视频的数据量 7 视频编码 压缩 方式有损压缩与无损压缩有损 解压后与压缩前相比数据有丢失 丢失不可恢复 压缩比高 无损 解压后与压缩前数据完全一致 压缩比低 注 高效压缩算法往往使用有损压缩来减少数据量 帧内压缩与帧间压缩帧内 一幅帧的相邻像素点具有空间连续性 不考虑相邻帧 减少本帧冗余信息 也称空间压缩 帧间 视频具有时间连续性 只记录相邻帧之间的差异来减少数据量 也称时间压缩 8 视频编码发展 CCITT 国际电话和电报咨询委员会 ITU T的前身ITU T 国际电信联盟下属的协调制定电信标准的部门ISO 国际标准化组织IEC 国际电工委员会 9 H 264 AVC简介 10 H 264编码的特点 11 H 264的档次 12 H 264的档次 CAVLC 基于上下文的自适应边长编码CABAC 基于上下文的自适应二进制算术编码RedundantSlices 冗余片ASO 任意片次序Interlace 隔行 13 H 264编码系统结构 VCL实现视频数据的编解码 NAL定义了数据封装格式 为VCL提供与网络无关的统一接口 14 存储模式的选择 采用NAS存储视频流 采用SAN存储视频流 DAS存储方便简单不容易扩容 共享困难存储和转发未分开 对服务器性能要求高存储和转发服务器部署距离短 NAS便宜 简单扩容简单 共享简单存储和转发分离 性能要求降低基于文件存储 下效率较低 SAN性能最好 IPSAN更灵活扩容简单 共享简单空间利用率大存储和转发分离 性能要求降低支持块存储 效率高 适合监控业务 采用DAS存储视频流 iSCSI FC 15 视频信号数字化标准CCIR 601 ITU 601 1982视频信号数字化传输码率RR 13 5MHx8bit 6 75MHx8bit x2 216Mbit s视频信号每数字行取样点数每秒的取样点数 取样频率13 5MH x每行扫描时间 64us 每行取样点数PAL制每行取样点数13500kHx64us 864每帧有效行数PAL制图像分辨率 像素亮度信号720 x576色度信号360 x576 16 H 263标准图像格式图像格式亮度信号分量色度信号分量Cb CrSub QCIF128x9664x48QCIF176x14488x72CIF352x288176x144DCIF582x3844CIF704x576352x28816CIF1408x1152704x576 17 数字视频监控实施要点传输带宽2Mbit s4Mbit s6Mbit s8Mbit s传输距离90m传输介质SYVUTPFiber网络设计背板带宽交换容量包交换率核心汇聚接入专用 共用容量设计天数实时效果可靠性显示设计视角亮度清晰度拼接控制器性能管理设计 权限 带宽 安全 图像 性能评估时延吞吐量差错率监控平台负载兼容需求ONVIFPSIA 18 高清的定义 HighDefinition 720p格式720条可见垂直扫描线分辨率1280 x720逐行扫描 60HZ行频45HZ1080i格式1080条可见垂直扫描线分辨率1920 x1080隔行扫描 60HZ行频33 75HZ1080p格式1080条可见垂直扫描线分辨率1920 x1080逐行扫描 60HZ行频33 75HZiinterlacescan 隔行扫描 pprogressivescan 逐行扫描 19 Y Pb PrDVIHD SDIHDMI端口数量3111传输格式720p720p720p720p1080i1080i1080i1080i1080p1080p1080p1080p传输模式模拟信号数字信号数字信号数字信号音频传输不支持不支持支持支持传输带宽30MHz80Gbps1 45Gbps50Gbps传输距离50M5M100M20M 20 视频存储设备容量速查表存储容量 GB 码流 1024 1024 8 xCBR影响系数x3600sx24h码流 Kbps 每小时容量 GB 每天容量 GB 2560 1212 9005120 2425 8017680 3638 70110240 48311 60215360 72517 40220480 96723 20330721 45034 80540961 93446 406 21 RAID级别013510别名条带镜像专用分布镜像奇偶位条带奇偶位条带容错性没有有有有有冗余类型没有复制奇偶校验奇偶校验复制读性能高低高高中间随机写性能高低最低低中间连续写性能高低低低中间可用容量100 50 n 1 nn 1 n50 22 什么是ONVIF 2008年5月 由安讯士 AXIS 联合博世 BOSCH 及索尼 SONY 公司三方宣布将携手共同成立一个国际开放型网络视频产品标准网络接口开发论坛 取名为ONVIF OpenNetworkVideoInterfaceForum 并以公开 开放的原则共同制定开放性行业标准 是一个提供开放网络视频接口的论坛组织 截止到2011年3月 已有279个公司加入ONVIF成为会员 2008年11月 论坛正式发布了ONVIF第一版规范 2010年11月 论坛发布了ONVIF第二版规范 规范涉及设备发现 实时音视频 摄像头PTZ控制 录像控制 视频分析等方面 23 ONVIF规范作用 ONVIF规范描述了网络视频的模型 接口 数据类型以及数据交互的模式 并复用了一些现有的标准 如WS系列标准等 ONVIF规范的目标是实现一个网络视频框架协议 使不同厂商所生产的网络视频产品 包括摄录前端 录像设备等 完全互通 24 ONVIF规范的实现 ONVIF规范中设备管理和控制部分所定义的接口均以WebServices的形式提供 ONVIF规范涵盖了完全的XML及WSDL的定义 每一个支持ONVIF规范的终端设备均须提供与功能相应的WebService 服务端与客户端的数据交互采用SOAP协议 ONVIF中的其他部分比如音视频流则通RTP RTSP进行 25 ONVIF规范的优势 协同性 不同厂商所提供的产品 均可以通过一个统一的 语言 来进行交流 方便了系统的集成 灵活性 终端用户和集成用户不需要被某些设备的固有解决方案所束缚 大大降低了开发成本 质量保证 不断扩展的规范将由市场来导向 遵循规范的同时也满足主流的用户需求 26 WebService与视频监控 ONVIF规范向视频监控引入了WebService的概念 设备的实际功能均被抽象为了WebService的服务 视频监控系统的控制单元以客户端的身份出现 通过Web请求的形式完成控制操作 27 WebService与视频监控 WebService能给视频监控系统带来什么 设备的无关性 任何一个设备接入系统 不会对其他系统造成影响 设备的独立性 每一个设备只负