数字视频混合器（精选7篇）
数字视频混合器 篇1
0 引 言
数字视频混合器VDM(video digital mixed)是目前应用广泛的一种设备,它能够实现在视频信号上叠加需要的字符和图像信息,多用于高速公路收费监控、多媒体监控等领域。对于VDM的设计,文献[1]给出了一种采用大规模专用OSDC芯片的设计方案,实现了自定义字符的显示和字体参数的控制。文献[2]改进了VDM的数字显示方式,使字符更加美观,同时增强了可读性。
以上2篇论文VDM设计,均采用RS232串行接口与计算机进行通信。采用RS232串行接口的通信方式具有使用线路少、原理简单、实现成本低廉的特点。但对于高速公路收费系统,特别是大型封闭式高速公路的收费通道数量较多,每一个通道都需要有VDM设备,传输的信息量大,这就对VDM的网络联机控制及通信传输效率提出了新要求。
本文介绍的基于以太网的VDM设备相对传统RS232串行通信VDM设备有以下几个优点:
1)传输速度快。
RS232通信最高速率为20 kb/s,而新型以太网VDM通信传输速率≥10 Mb/s。
2)传输距离远。
传统RS232通信方式传输距离较短,一般最大为15 m,而以太网传输则不存在这个问题,可以达到100 m以上。
3)联网方便。
RS232是为点对点(即只用一对收、发设备)通信而设计的。而当今以太网技术发展成熟,以太网VDM能够方便地通过以太网接口和路由器连入局域网,实现多台VDM设备由计算机系统联网控制的功能。
1 硬件设计及结构框图
VDM设备主要由视频输入模块、字符叠加模块、通信模块、控制模块、视频输出模块组成。具有双输入、双输出视频通道。
视频输入模块。其中输入模块电路包括75Ω输入阻抗匹配电路及过压保护电路及同步信号提取LM1881芯片电路,从视频信号中分离出行同步和场同步信号,提供给单片机及字符芯片。
字符叠加模块。主要由专用视频叠加芯片MB90092、字库芯片W29C040P及外围电路组成。视频字符叠加芯片为MB90092,该芯片的可以提供全屏12行24列字符显示,提供4种字符,字符有8级灰度或者8种色彩显示,字符有4种勾边方式,最大支持8 192个不同的字符。参见参考文献[1]。
控制模块。单片机W78E058P进行系统控制,X5045用来监控程序运行和存储系统掉电后配置信息。
通信模块。专用以太网芯片RTL8019AS芯片负责进行以太网通信,接收和发送网络数据。MAX232芯片进行串口通信,写入VDM的配置信息、IP地址等。
视频输出模块。对字符叠加后的视频信号进行放大,分成两路75Ω的视频输出。要求阻抗匹配。
RTL8019AS是一款高度集成的专用以太网控制芯片。它具有全双工功能,支持即插即用,内置16k SRAM ,可用于数据包存储。它具有20根地址线(SA0 -SA19),16根数据线(SD0 -SD15),兼容8位和16位操作,通过管脚/IOCS16的高低电平决定。其主要管脚有/TPIN+、/TPIN-(网络信号差分输入端),/TPOUT+、/TPOUT-(网络信号差分输出端),/AEN(地址使能脚),/LED0 - LED2(功能检测LED脚,可根据配置寄存器实现不同的功能检测)。RTL8019AS与单片机连接,实现对网络数据的发送和接收。图1为硬件连接框图。
2 通信协议部分
2.1 以太网协议部分
TCP/IP通信协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为: 应用层:如简单电子邮件传输(SMTP)、文件传输协议(FTP)、网络远程访问协议(Telnet)等;传输层:在此层中,它提供了节点间的数据传送服务,如传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)等;网络层:负责提供基本的数据封包传送功能,让每一块数据包都能够到达目的主机(但不检查是否被正确接收),如网际协议(IP);链路层:对实际的网络媒体的管理,定义如何使用实际网络来传送数据。
由于支持全套TCP/IP协议会占用大量系统资源,对于CPU的存储器、运算要求较高,而单片机的性能相对较低,所以本人使用的现在比较流行的嵌入式TCP/IP设计,即有选择的使用TCP/IP协议的子集簇完成所需要的功能[3]。
本文使用的协议层示意图如图2所示:
在以太网中,每个VDM设备都具有惟一的IP地址和MAC地址。2台设备要进行通信,必须知道目标设备的MAC地址。链路层ARP(address resolution protocol)协议,负责地址解析,把IP地址解释成MAC地址。在网络层中,运用IP和ICMP协议。其中ICMP协议主要用于在主机与VDM设备之间传递控制信息,包括报告错误、交换受限控制和状态信息等,实际中可用Ping命令发送ICMP回应请求消息并记录收到ICMP回应回复消息,通过这些消息来对网络或主机的故障提供参考依据。
UDP(user datagram protocol)协议是一种无连接的传输层协议,提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。与TCP不同, UDP并不提供对 IP 协议的可靠机制、流控制以及错误恢复功能等。传输层使用UDP协议而没有使用TCP协议,这是因为高速公路收费系统中要求传输速度快,资源耗费少。因此,这里使用的是UDP无连接的传输方式,避免了TCP建立虚电路连接及3次握手确认的资源耗费。
在应用层中,采用了自编的字符发送协议。命令具体格式为<命令符+参数+空格+显示字符>。其中,“<”为命令开始;“>”为命令结束;命令符用来表示执行的命令,如叠加、清屏等,参数用来选定显示通道,显示字符即欲叠加于视频显示的文字或者图像。
2.2 串口协议部分
RS232串口通信主要用于写入VDM设备的配置信息。具体的有IP地址、MAC地址、网关、UDP通信端口等。要注意的是,在同一子网内,每台VDM设备的IP地址和MAC地址都是惟一的,不能重复。
串口通信采用以下协议:波特率为9.6 kb/s,8B UART,1位起始位,8位数据位,1位停止位。命令格式为<命令符+参数+空格+写入信息>。其中,“<”代表命令开始,“>”代表命令结束,命令符和参数决定写入的信息类型,写入信息即IP地址、MAC地址等具体内容。
3 软件设计要点及流程图
VDM的字符叠加部分已经在参考文献[1]中有所介绍,所以本文软件设计主要集中在通信实现部分。通信程序设计中有几个要点:
1) RS232串口写入配置信息采用中断方式进行,且中断优先级为最高,执行串口中断命令时屏蔽其它中断。
2) 网络部分采用中断查询方式。由定时器T0计数产生中断,查询是否接收到网络数据包,如有,判断数据包的类型:若为ARP包,进行ARP处理,生成动态ARP表;若为IP包,判断为ICMP请求或者UDP包,再执行相应的处理命令。查询时间间隔要短,本程序中设计约为20 ms。
3) 动态ARP表的映射表项从第1次ARP请求时,会被赋予一个生命值,每次T0中断程序自动将该ARP表项的生命值减1,当一条动态ARP映射表项生命值被减为0,即在规定时间内没有被使用时,主机将其从ARP映射表中删除掉,以便节省内存空间和ARP映射表的查找时间。软件流程如图3所示。
4 测试数据及显示效果图
4.1 通信测试
设置1台VDM设备的各项配置信息,然后以电脑主机以UDP方式向VDM设备发送数据,检查接收情况。通信测试数据如表1所列。
经检测,接收到数据与发送完全一致,通信功能实现。
4.2 联网测试
把3台VDM设备通过路由器连入局域网,设置3台VDM的IP分别为192.168.0.2-192.168.0.4,用主机分别向不同的IP发送数据,测试接收情况。
由表2可看出,VDM设备能够成功实现联网功能。主机可根据不同VDM的IP地址发送不同的数据或指令。且掉电后VDM设备IP地仍然储存在VDM设备中,方便使用。
4.3 叠加显示效果
VDM设备能实现全屏幕汉字、字符叠加显示,显示效果如图4如示。
5 结束语
本文介绍了一种基于以太网通信的VDM的设计思路及实现方法,在以往的VDM基础上实现了VDM设备的以太网通信功能,使VDM设备进行计算机的联网控制成为可能,并且具有信息传输速度快,传输距离远,联网方便的特点,可以运用于高速公路收费系统、大型超市等场合。
参考文献
[1]袁杰,沈庆宏,都思丹,等.采用大规模专用OSDC芯片的数字视频混合器研究[J].南京大学学报,2003,39(4):510-516
[2]黄勇才,沈庆宏,刘毅,等.改进数字显示方式VDM的OSDC设计实现[J].交通与计算机,2006,24(4):95-97
[3]范诚亮.基于AT89C55WD单片机的网络通信设计[J].现代电子技术,2006(9):56-60
[4]曹立进,沈庆宏,都思丹,等.ITS中VDM设备的研究与实现[J].交通与计算机,2000,18(2):18-20
数字视频混合器 篇2
教学目标：
知识与技能
会用超级解霸进行视频剪辑。
会用会声会影进行视频剪辑。
过程与方法
学生通过动手实践，学会对视频素材进行简单地加工、处理。
情感态度与价值观
学生通过实践，进一步提高自己的动手能力。
学生通过自主探究、互助学习，增强积极探索、小组协作的意识和培养他们的探究能力。
教学重点：
用超级解霸进行视频剪辑。
教学难点：
用会声会影进行视频编辑。
教学过程：
一、导入课题：
利用多媒体网络教室，通过自制的多媒体课件，分别演示编辑前和编辑后的两段视频，引导学生体验编辑的作用。
二、新课：
（一）截取视频片断
引导学生打开“超级解霸”软件。
引导学生尝试按钮的使用。
将提前准备好的视频文件提供给学生，布置操作任务及要求，学生练习视频的截取。
（二）视频编辑
提示“超级解霸”对于视频的整段截取操作方便，但是无法实现片头、片尾以及特殊效果的制作„„引导“会声会影”的使用。
引导学生启动“会声会影”。
通过演示简单介绍“会声会影”的窗口界面。
出示本节课的第二个小任务，提出任务要求。
组织同学交流个人作品，选出典型作品展示。
三、拓展延伸：
布置任务：阅读本节的“加油”，了解视频格式的转换。
四、课堂小结：
数字视频混合器 篇3
大量准确可靠的动态交通信息是ITS(智能交通系统)得以顺利实施的基础。与其他检测技术相比,视频检测技术最显著的优点是具有丰富的信息量,因此为复杂检测任务的执行和交通信息的获取提供了可能[1]。
背景差分法是最常用、最有效的交通视频处理模式,而背景估计正是背景差分法的基础和核心环节。背景估计方法是视频交通信息采集领域的研究热点,近年来有大量的新方法出现,但目前尚没有1种被普遍接受的模型方法。常见的模型方法有统计学模型[2,3]、卡尔曼滤波法[4]、混合高斯分布模型[5,6]等。统计学模型中最常用的方法为序列均值法[3],该方法将运动对象的像素纳入背景估计,存在一定的偏差,适用于背景大部分时间未被遮挡,即交通占有率很低的情况。基于卡尔曼滤波的背景估计模型能够适应光线均匀、有序的变化,但卡尔曼滤波法在光线不稳定的情况下难以建立有效的状态转移矩阵,而对于目标像素常被遮挡(如交通繁忙时)的情况也难以适应。基于混合高斯分布的背景估计模型可以很好地适应光线的变化,对于缓慢移动的目标有较好的鲁棒性,但该方法对每个像素点都需要用相应的模型来进行描述,每个模型由多个高斯函数加权得到,因此模型的建立、参数的确定相当困难,算法的时空复杂度很高,对照明突变(如在公路隧道中)的应变能力较弱,不适合用于城市实时交通信息视频采集和处理。
针对城市道路实时交通信息视频信息采集和处理,笔者在综合考察现有方法的优缺点,并充分考虑算法的实时性的基础上,提出了1种基于单高斯分布假设、图像分块处理、利用帧差法进行样本选取的混合模型对图像背景进行快速估计。
1 模型描述
1.1 背景像素亮度高斯分布假设
高斯分布满足自然界的许多现象,许多学者认为背景像素亮度值分布符合混合高斯分布的特点[5,6]。多高斯混合分布的缺陷是模型参数获取困难,样本需求量大,不能满足实时交通信息采集的要求。鉴于此,笔者提出了如下模型假设[7]:在主照明光源没有明显变化,且无遮挡的时间段内,数字图像上任意像素点的亮度值满足单高斯分布,即:
式中:p(x)为像素取某个亮度值x的概率;标准差σ>0;最大概率
本模型中,在没有遮挡的情况下,要获取背景图像某像素点在一段时间内的真实值,采用数节学期望E(N(μ,σ2))来表示,该方法与序列均值法一致。但是实际上,城市的道路常常会被车辆遮挡,单高斯分布假设并不存在,若直接按照此方法进行计算,误差将会很大。
为了处理干扰信息,将车辆对背景上某像素点的遮挡看作为随机干扰,由于车辆本身颜色、反射度等光学特征的差异,这些随机干扰一般不构成单一的高斯分布。即车辆遮挡下背景像素的亮度概率函数为:
对于车道上任意点的像素,其亮度值概率函数可描述为:
式中:Occ为系数,对应交通工程中的占有率指标。一般来说,Occ越小,表明道路的交通占有率越小,采用数学期望方法估计出来的结果越接近于真实值。因此,在进行样本采集时,应尽量将像素点被遮挡的图像筛选出来,不作为背景估计的样本。
直接采用数学期望作为估计值,将会干扰信息纳入背景值中,因此本文采用最大后验法,此时的背景估计模型为:
式(4)成立的前提是“真实背景值出现概率最大”的情况不被遮挡像素所改变。当观测时间内车辆遮挡的情况较少时,即占有率Occ较小时(极端情况下当Occ=0时式(3)等于式(1)),式(4)能够成立。
但是,当经过的车辆大部分与路面的颜色、反射度等光学特性相近时,就会影响到μ的取值;随着占有率Occ的增大,由式(3)可知,车辆亮度值对最终估计结果的影响也会变大(极端情况下当Occ=1时,则背景上的像素完全被淹没),此时μ具有较大的偏差。
综合考虑光源突变时(如隧道照明改变、多云天气、路边树荫等情况)能够实时更新背景,改进的算法如下:
式中:a为累加器;T为最大累加次数;D为亮度突变阈值;t为第t次进行背景图像获取;t从0开始取值,
1.2 基于帧差法的样本分块选取
在求取
假如将图像(高H、宽W)平均划分为r行、c列,那么共有r×c个分块,任意像素(x,y)所属的区域为
式中:WLS为
1.3 算法流程
在以上分析的基础上,可得到1种快速的、融合了高斯分布模型和帧差样本选取的背景估计方法,其流程如图2所示。其中图像输入按照一定的采样间隔来进行,常用的频率有25帧/s,为了降低算法的复杂度,也可以设为10～15帧/s;图像分块数量与具体的道路环境有关,一般取40～70个比较适宜;统计样本数直接决定了背景估计的效果和效率,为同时兼顾算法的精度和速度,一般取30～50个比较适合。
图2中,获得最新的图像背景后,清空样本集继续进行图像采集。背景图像根据一定的周期不停地进行更新,因此算法对于环境变化的适应能力较强。
2 实 验
实验地点为广州市广园东快速路,分别采用文献[3]所介绍的序列均值法、文献[10]所介绍的多颜色模型法以及本文提出的样本选择高斯估计模型对白天交通场景和夜间交通场景进行背景估计,结果如图3所示。
采用本文方法时,背景更新间隔是5 s,背景估计所采用的样本数为30个。实验结果表明,序列均值法、本文方法均能在10 s内获取图像背景,而多颜色模型法需要约25 s才能做到。对于白天的背景图像估计,序列均值法受运动车辆的影响较大。
3 结束语
背景估计是视频交通信息采集的基础技术之一,对于环境多变情况下的实时交通信息采集,目前仍没有足够高效、稳定的背景估计方法。笔者提出了1种基于单高斯分布假设、图像分块处理、利用帧差法进行样本选取的背景图像混合估计方法。单高斯估计模型符合像素在无遮挡情况下的亮度分布特性,与现有多数方法相比该模型参数简单,算法的实时性好;为了提高单高斯估计模型的应用效果,对图像进行帧差分块选取,从而提高了样本的纯度,削弱了运动物体和噪声对于像素分布的影响。实际道路环境下通过与序列均值法、多颜色模型法进行实验比较,证明了该方法的正确性和有效性。
摘要：为适应交通环境多变情况下实时交通信息动态采集的要求,提出了1种基于单高斯分布假设、图像分块处理、利用帧差法进行样本选取的动态混合模型对交通信息的图像背景进行快速估计,并在实际道路环境下对多种方法进行实验比较,证明该模型有效地削弱了运动物体和噪声对于背景估计的影响,具有较好的正确性和有效性。
关键词：智能交通系统,动态交通信息采集,图像处理,背景估计,高斯分布
参考文献
[1]林培群.道路交通参数及交通事件智能检测关键技术研究[D].广州:华南理工大学,2008
[2]Triantafyllidis G A,Tzovaras D,Strintzis M G.Occlusion and visible background andforeground ar-eas in stereo:a bayesian approach[J].IEEE Trans-actions on Circuits and Systems for Video Technolo-gy,2000,10(4):563-575
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[5]李全民,张运楚.自适应混合高斯背景模型的改进[J].计算机应用,2007,27(8):2 014-2 017
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[8]Lucke R L,Stocker A D.Filteringinterpolators forframe differencing signal processors[J].IEEETransactions on Signal Processing,1993,41(8):2 574-2 582
[9]Tanaka K,Saji H.Vehicle extraction from aeriali mages using voting process and frame matching[C]//Proceedings of IEEE Intelligent VehiclesSymposium,2007
数字视频混合器 篇4
据Instat的2011年报告, 视频监控设备市场容量将在2014年达到150亿美元, 且市场有望快速向IP和高清 (HD) 设备转变。IP摄像机市场增长关键在于提供可减少视频延迟并能利用现有电缆基础设施的解决方案。Intersil的SLOC (Security Link over Coax) 能够利用现有的同轴线网络毫无延迟地在同一根同轴线上同时传输模拟视频和高清的IP视频, 并且提供完整的功能。
Intersil公司将携手索尼公司和Altronix公司加快基于IP的混合式监控系统在安防视频监控市场的应用。并将在美国西部国际安防产品博览会 (ISC West) 上演示支持无延迟模拟及全高清IP视频功能的混合安防传输解决方案。
数字视频混合器 篇5
政务服务中心现有的视频监控系统, 已运行了多年, 此系统对规范市级行政部门的审批行为、加强市政务服务中心管理、提高整个中心的工作效率发挥了积极作用, 但现在此系统已经瘫痪, 不能使用。因此需建设一个兼容性好、运行稳定、扩展灵活、统一管理的高清视频监控系统, 以满足政务服务中心多方面的需要。
一、项目概述
政务服务中心目前有10个办事大厅, 为了提高整个中心的工作效率, 利用数据通讯技术、网络技术、数据库技术等高科技手段对整个中心实行有效管理, 于2009年组建了覆盖中心的视频监控系统。但在具体使用过程中, 还存在以下几个方面的问题:一是现有系统中的视频存储服务器配置较低, 性能不足, 而且8块硬盘有6块先后出现故障进行返修, 目前视频服务器工作很不稳定, 经常死机, 导致录像数据不完整, 视频监控系统已形同虚设;二是现有的视频监控系统是模拟视频监控系统, 图像质量差, 只能看到监控区域的模糊影像, 不利于大厅的人员管理, 也有悖于建设视频监控系统的初衷;三是一楼监控电视墙的两台工控机的硬件性能不足, 仅能同时打开3个监控软件窗口, 不能满足同时打开4个监控软件窗口的需要, 导致电视墙左右两边各有一台显示器空白;四是目前的视频监控系统录像保存时间短, 只能保存3天左右, 系统操作不便;五是中心一楼、二楼、六楼、十楼、十一楼办公区域、楼梯间、电梯口存在监控盲区, 室外停车场和外墙未安装摄像头, 存在安全盲区, 经常发生车辆刮擦、物品被盗事件。但监控系统不能正常发挥作用[1]。
二、需求分析
政务中心现有视频监控系统监控范围主要覆盖了10个办事大厅, 以及一楼、二楼、六楼的部分楼道、电梯口, 中心办事大厅的人员管理监控和中心安保监控合二为一。随着监控系统设备的技术进步, 监控系统手段已经从传统的模拟视频监控发展到了高清网络数字视频监控, 百万像素网络摄像机的大规模普及在解决了传统模拟视频监控系统清晰度不足的尴尬局面的同时, 也带来了业务数据泄密的风险。因此本项目将建设一个综合监控管理系统。此系统分为两个子系统:一是安保子系统, 主要负责公共区域的监控, 供政务服务中心保安使用, 一是大厅监控管理子系统, 主要负责工作监控, 用于中心办事大厅的人员和环境的管理。此部分监控内容作为内部资料进行记录, 按权限调取, 供政务服务中心管理处使用。
综合监控系统要求在现有环境条件下能够看清监控区域内的人员活动和现场安全情况及行人体貌特征, 在实现政务服务中心安全防范的同时, 又能通过高清视频监控系统对办事大厅服务窗口进行集中视频监控管理, 同时通过视频传输专网将相关视频资源传输到上一级部门实现远程联网监控, 充分利用计算机、视频压缩、网络通信等领域的稳定的、先进的技术, 实现对安全、环境、生产、人物等各类信息资源科学有效的管理和应用, 进一步提高中心的安全防范管理工作和生产效率[2]。
此次升级改造将整合现有监控资源, 充分利用现有的监控设备、网络资源, 实现对中心的综合监控管理:将原有设备移植用于安保子系统, 办事大厅新建一个高清数字视频监控系统, 以提高中心管理和业务的科学性、规范性、时效性、灵活性和标准化程度, 实现资源共享和传输畅通, 完善安全防范体系结构, 提高综合服务能力。
大厅监控管理子系统设立88个监控点位及相关音频及报警监控点位, 主要覆盖10个办事大厅的业务办理柜台及办事环境。主要功能是以实时综合监控管理为主, 配合本地视、音、警联动为辅, 做到远程、本地一体的监控管理模式, 为下一步视频扩展及应用、监控管理拓展做好准备。
市纪委监控中心可对中心办事大厅进行远程监控管理, 能实时调看、存储或抓拍前端监控点的图像, 对历史图像等进行远程回放, 并与各管理负责人实时对讲, 并且满足在有专用网络线路的情况下, 支持移动查询。
三、系统设计
视频监控系统通常由前端监控资源采集、视频传输、监控中心、后端平台组建等几个重要部分组成。图1给出了政务服务中心高标清混合视频监控系统的总体架构图。前端采用模拟摄像机或高清网络摄像机进行视频采集, 传输主干网采用内部局域网或者光纤网, 后端通过管理平台软件来完成整个视频监控系统的集中预览、控制、管理、存储以及视频分发等功能, 实现中心高标清网络视频监控系统集中管理。该设计充分兼容了与原有的标清视频监控系统, 通过在原有系统的基础上增加了相应的设备实现与高清视频监控系统的连接[3]。
1. 前端图像资源采集。
前端图像资源采集主要是指现场视频、音频等信息的采集, 也涉及个别点位有前端报警联动信号的输入, 结构上包括摄像机、镜头、防护罩、支架和电动云台。因此本次设计中, 为了利用原有设备, 安保子系统中前端摄像机全部使用大厅现有的球形摄像机, 将办事大厅现有的吸顶网络球机及编码器移植到新的监控点位, 户外的摄像机需添加支架和护罩, 以满足防水等需求。而大厅监控管理子系统前端摄像设备全部采用高清网络球形摄像机, 选用基于标准的H.264 Main Profile@Level 4.1算法的百万像素网络摄像机来采集前端视频, 从球机出来就是网络数字信号, 通过摄像机本身的标准网络接口就可以直接接入到视频传输网络中去, 并入整个监控网络中, 实现统一管理;无须在摄像机和后端管理系统中间再增加额外的设备, 减少故障环节、简化系统结构。
2. 前端网络传输。
网络传输系统的组建对于高清网络视频监控系统的组建至关重要, 如果传输系统不能满足网络视频流的传输要求, 那么网络监控也就无从谈起。监控现场和监控中心需要有信号传输, 一方面摄像机得到的图像要传到监控中心, 另一方面监控中心的控制信号和电源要传送到现场。安保子系统中前端是模拟摄像机加装网络视频编码器, 将模拟信号转换成网络数字信号, 再通过内部局域网进行视频传输。所以本系统中心内部采用超5类双绞线进行视频信号的传输, 和市纪委监控中心的信号传输采用光纤专网[4]。
3. 监控中心。
监控中心通过监控画面, 可全面掌握整个系统的所有情况。可以对所辖区域内的监控资源进行调看与管理, 保证信息的准确及时传递。当有突发事件发生时, 可以在监控中心通过监控系统, 第一时间获取现场资料, 为领导的决策和指挥提供第一手视频资料。
本系统有3个监控中心, 按照实际需求设计二级监控中心, 在中心保安值班室设二级监控中心, 主要采用标清数字视频监控系统, 在市纪委监控中心和管理处监控中心设一级监控中心, 主要采用高清数字视频监控的设备, 并汇集二级监控中心的监控视频。
4. 智能监控平台系统。
智能监控平台系统包括中心管理服务器CMU、数据转发服务器MDU、录像服务器MSU、客户端软件CU、IP网络存储设备、IP网络设备等。该系统是一套全数字化的图像传输和处理系统, 支持H.264/MPEG4/JPEG等先进的视频编解码技术, 采用C/S、B/S相结合的架构模式, 基于面向对象的开发技术, 对信息采集、存储、传输、控制和维护的全过程进行管理, 系统以标准、开放、高质、可靠的IP技术, 能有效解决大规模网络监控所面临的诸多问题。
四、监控效果
用户可以利用客户端软件或浏览器直接通过Internet或局域网实时观看视频服务器传送的图像, 视频主机运行客户端监控软件, 可以实现1/4、1/9、1/16画面的实时视频监控, 也可通过监控中心电视墙观看。其他授权用户可通过浏览器进行一般性的监看。通过实际监控画面效果可以看出图像清晰, 而且视频存储服务器存储时间长。该系统运行稳定, 能满足用户提出的视频监控的各项指标[5]。
五、结束语
视频监控系统升级改造的关键在于能否保证系统的可扩展性并能同时兼容已有的系统, 最大程度地减少浪费, 将复杂、多样的视频监控系统纳入综合管理平台, 实现统一管理。本项目采用开放性的平台, IPSAN的集中存储模式, 总体结构技术先进、具有较好的兼容性;网络结构稳定安全、易管理, 系统具有良好的扩展性, 能提供清晰视频信号的显示和回放、支持智能化应用定制开发, 具有集中管理、远程多用户访问等优势。系统经过升级改造后, 形成了全方位、立体式的远程网络监控体系, 实现了对政务服务全过程的监督, 有效提升了作风检查工作水平, 对加强监控行政审批, 产生了良好的效果。
参考文献
[1]李根.视频监控系统平台软件的设计与开发[D].杭州:浙江大学, 2014.
[2]宋玉锋, 周泓.远程数字视频监控系统的设计与实现[J].计算机工程, 2002, 28 (8) :283-284.
[3]蔡玲玲, 陈齐.某政务办公中心的视频安防监控系统设计[J].数字技术与应用, 2014 (4) :161-163.
[4]隋玉敏.高标清混合视频监控系统的设计与实施[J].哈尔滨商业大学学报 (自然科学版) .2014, 30 (1) :93-96.
数字视频混合器 篇6
某矿务局始建于上世纪50年代, 属国有大型露天煤矿, 同时也是监狱与工厂混合一体的大型企业。其地理位置位于市郊, 点多面广, 人员构成复杂。矿区视频监控系统是提高矿务局安防、技防水平的重要工具, 它对于监督劳改人员的改造、防范矿区内突发事件的发生能起到不可替代的作用。此方案采用最新的视频监控技术, 依托监狱系统现有的数据网络或为监控系统新建高带宽网络, 对监控图像进行网络传送, 以达到信息共享、远程监控和管理的目的。同时加强矿区安全防卫, 更好地为生产经营服务。
矿区监控系统主要功能有:
(1) 对矿区的出入口的物流、车流、人流进行记录和监控。
(2) 对突发事件进行录像, 便于事后查询和取证, 提高安保部门处置突发事件的能力。
(3) 对要害部位实施实时图像分析、处理和录像, 使突发事件具备实时性报警功能, 提高系统的智能性。
(4) 提升矿区监控系统的集成度、智能化和网络化程度, 将报警、对讲等功能与智能监控系统有机结合。
(5) 信息共享, 将监控信息的管理并入监狱管理部门统一的办公平台中, 充分实现信息共享、远程调度, 提高管理效率。
设计采用国内、外先进设备, 力求充分发挥所选设备的功能, 做到相互联动, 成为统一的整体。所选监控设备应具有良好的环境适应能力, 防爆、防尘、防水, 对温度和湿度、电磁场以及建筑物的震动等的适应能力强, 具有红外线夜视功能等。
2 建设目标及整体框架
以创新科技带动信息化建设, 以信息化推动执法规范化建设, 建设集视频监控、智能自动报警、监督管理, 远程调度指挥为一体的多层次、全方位、立体化的数字化安全防范系统和应急指挥系统, 有效提高监控管理水平和应急指挥能力, 创建部级现代化文明监狱, 努力实现“科技强警”的发展目标。系统整体框架如图1。
3 系统设计方案
3.1 设计原则和要求
系统建设应与公安信息化 (金盾工程) 总体规划相适应, 同时遵循先进性、实用性、开放性、集成性和可扩展性、标准化和模块化、安全性和可靠性、服务性和便利性、可维护性、经济性原则。具体设计要求为:
采用分布式设计, 设两级控制中心, 方便管理, 提高效率;对重要区域和部位采用冗余备份存贮方式, 防止灾难损坏或人为破坏造成的数据丢失;采用全数字监控组网方式, 保证视频数据的高保真传输和存储, 实现远程传输、查询、调看, 并留有与管理信息系统的接口;具有先进的智能监控系统, 部署于矿区的重点部位、区域如物资贮存要点和武器库等进行智能布控, 及时触发报警事件, 将安防从事后追溯变为事前预警。
3.2 系统设计指标
摄像机水平清晰度不低于480线;图像回放质量按不低于DVD画质;图像灰度等级不低于8级;系统各路视频信号, 在监示器的输入端电平值应为1Vpp土0.1;系统在低照度使用时, 监视画面应达到可用图像, 其系统信噪比不得低于25d B;系统各部分信噪比指标分配应为:摄像机>48d B、传输部分>42d B、监视部分>38d B;其余指标均符合国家及行业相关标准和业主的具体要求;系统的显示及录像画面中可附加日期、时间、摄像机编号、摄像机部位等信息。
3.3 设计方案
3.3.1 系统结构
(1) 前端监控点:前端监控点包括各大队、值班室外、出入口、生活生产区、重要路段等场所。选配固定/云台/日夜型摄像机, 选配高效节能灯、红外线等辅助照明设备。监舍特定场所需考虑监控摄像头的隐蔽性和安全性, 摄像头的安装需合理布置, 不留死角。
(2) 下属单位 (分控) 监控中心:下属单位 (分控) 中心, 负责前端监控场所的实时监看和录像资料的存储、回放, 实现本地和局监控中心监视、存储和控制等功能。重点部位经局中心智能图像分析控制系统进行设防, 可将现场报警联动、报警相关的音视频信息进行编码传送, 还可将报警信息同步回送。配备监视器墙、分控键盘、实现对接入信号的实时监看、监听和预警, 可查询历史录像、报警信息等。
(3) 矿务局监控指挥中心:矿务局控指挥中心负责整个监控系统所有监控网络设备的统一配置、维护、监控和处理突发事件的紧急调度、指挥功能。配置智能监控报警管理服务器、智能图像分析终端、IPSUN集中存储主机及磁盘阵列、流媒体服务器、远程视频解码器、视频管理服务器、大屏幕液晶显示屏及网络电话主机。对整个系统的接入用户进行权限设置和接入验证;对前端设备工作状态进行巡检;对网络负荷进行管理;显示监控网点上传的压缩数据;核实远程智能视频报警信号后采取相关措施;对各个监控网点实施实时监控, 按照需要远程调看录像资料, 并可以将重要录像资料转存、备份;
3.3.2 系统结构图
系统划分为前端视频布点部分、分控中心系统、卡点无线网络传输部分、防雷系统、网络传输及布线系统、指挥中心系统、智能视频监控系统、数字存储及视频管理平台系统等8个系统进行建设。
3.4 系统设计的优点和特点
(1) 操作简单, 便于使用。维护运行成本低。
(2) 安全性好:以光纤网络为主要传输手段。
(3) 具有先进的智能图像分析系统, 能充分提高重点部位监控功能的安全性、实时性和有效性。
(4) 实时监控图像清晰程度高:能达到Full D1 (720×576) 分辨率, 图像清晰流畅, 接近DVD图像质量。
(5) 系统架构能力强:采用分层设计理念, 管理服务器仅转发控制指令。视频、音频数据通过高效IP专网传输, 降低了管理服务器工作压力, 提高可靠性。现可接入200路视频图像并可扩展。
(6) 系统权限管理简单化:可实现全网监控设备的统一管理, 可按用户组赋予不同的使用权限。
(7) 可管理可维护能力优:设备出现故障之后, 系统能够自动告警, 可迅速定位故障点, 可在中心集中配置前端设备, 从而实现高效运行与维护。
(8) 图像共享能力好:通过流媒体转发服务器完成视频信息转发工作, 不会造成前端设备的性能瓶颈, 可实现1路实时视频图像同时供16个用户访问。
(9) 业务集成能力强:整合报警系统、语音传输系统, 实现前端报警与监控中心的视音频信息的联动;一遇报警, 在监控中心会发出声光报警, 并切换至相应视频报警画面, 做到主动预防与处理。
(10) 高可靠视频图像存储和高效历史数据调阅方便:采用IP SAN进行网络实时集中存储, 支持各种RAID技术, 能进行数据的容灾备份。支持硬盘热备和在线维护, 保证硬盘损坏时不会丢失数据;可快速查询历史数据。
数字视频水印攻击浅析 篇7
视频水印的出现最初是为了保护数字视频产品 (如VCD、DVD、Vo D等) 的版权, 但因为其具有不可感知性、健壮性和安全性等特点, 近年来其应用领域得到不断地扩展, 在广播监视, 拷贝控制、视频点播系统和卫星数字视频传输等等领域都有应用, 已经成为一个重要的研究课题。
2 数字视频水印的特点
视频通常看成是时间上连续的图像序列, 这使得视频不但具有图像的性质, 而且还增加了时间维度上的特性。因此, 视频水印较图像水印又有一些特有的要求。概括起来主要有以下几个要求:
2.1统计不可见性:由于视频是运动图像序列, 因此要求在嵌入水印前后, 每两帧之间的相似性尽量不发生变化, 这就是视频水印的统计不可见性[1]。2.2盲检测:由于视频的数据量太大, 在接收端进行非盲检测是无法接受的, 因此要求是盲检测的 (至少是半盲检测) 。2.3同步性:在同步方面, 除了视频帧空间上的同步以外, 还要考虑视频时间上的同步。由于视频本身拥有着大量的帧 (甚至是相似帧) , 这也使得视频内部的共谋攻击很容易发生。2.4实时处理:由于视频数据量巨大, 水印嵌入和提取应该具有低复杂度, 对于不同的应用有不同的要求。如果水印是用于追踪, 每个接收端都必须提取水印, 则水印提取应该容易。如果为不同的接收者嵌入身份标识, 水印处理分布在大量的视频序列上, 而水印提取只是在出现版权冲突时才进行。因此, 为了考虑水印上所有可能的攻击, 水印提取比较复杂, 而水印嵌入在这种情况下复杂度应该低。2.5随机检测性:可以在视频的任何位置、在短时间内 (不超过几秒钟) 检测出水印。随机检测性比实时性具有更严格的要求, 一个水印方案是实时的, 但是如果只能从视频的开始位置按播放顺序一步步检测出水印, 则不具有随机检测性, 如果跳转到视频的任何一个位置, 也能够在很短时间内检测出水印, 则具有随机检测性。
3 对数字视频水印的攻击
数字水印攻击和数字水印是“孪生”的, 二者同时产生, 相互促进发展, 缺一不可。随着水印技术不断的发展, 针对水印的攻击也不断推陈出新, 如伪造攻击、共谋攻击、拷贝攻击、替换攻击等。新的攻击的出现对水印的鲁棒性不断提出新的要求, 从另一个侧面促进了水印的发展。为了保证攻击后的媒体仍然能够使用, 对于攻击同样有“不可见性”的要求, 也就是说攻击要尽量不对媒体产生质量上的影响。相对于传统的文本水印和图像水印, 视频水印的攻击方法更多。其中有很多是作者为了更好的管理资源而对视频进行非恶意的处理, 包括视频压缩格式转换、帧率调整、视频编辑等。另外, 视频水印还会受到各种各样的恶意攻击, 包括加噪、帧去除、帧平均等。在这里我们按照攻击的方式把攻击分为:3.1去除水印的攻击, 它主要是以破坏水印为主 (如中值滤波、共谋攻击、替换攻击等) , 一般情况下, 这种攻击先找到水印的所在或估计出水印来, 然后将水印去除, 从而达到在媒体中不能够检测到水印的目的。3.2隐藏水印的攻击, 这种攻击并不检测水印的具体所在, 也不对水印进行任何破坏, 只是通过相应的手段破坏水印和载体之间的关系 (如同步性攻击:旋转、剪切等破坏水印与载体之间的空间同步性:丢帧、帧交换、帧插入等破坏水印与载体之间的时间同步性) , 从而在不去除水印的情况下, 使水印不能够被检测出来。3.3混淆水印的攻击, 这种攻击的目的并不是让水印无法检测, 而是使水印失去版权保护的能力 (如伪造攻击、拷贝攻击等) 。
摘要：在对数字视频水印研究的基础上, 对数字视频水印的特点做了归纳总结, 并对数字视频水印的攻击做了简要的分析, 对数字视频水印抗攻击能力的提高具有一定的意义。
关键词：视频水印,特点,攻击
参考文献
[1]K.Su, D.Kunder and D.Hatzinakos, A Novel Approach to Collusion-Resistant Video Water-marking, Proceedings of SPIE on Security and Watermarking of Multimedia Content IV, 2002, 4675:491-502.