基于mpeg-4的嵌入式网络视频服务器的设计方案

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1、本文讨论了基于MPEG-4的嵌入式网络视频服务器的设计方案，包括图像压缩、存储方式、通信和操作系统。这4个系统分别实现视频节目的压缩、大容量视频存储、快速的传输通道和节目检索与服务等功能。由于人们对VOD不断提出新的要求，所以提出了在设计时应该注意的问题。关键词视频服务器嵌入式MPEG-4存储体系   1 引言     视频监控系统是日常生产生活中的重要辅助设备，应用十分广泛。当前视频监控系统正逐步由模拟化走向数字化。随着视频压缩技术和网络技术的发展，开发新一代的基于计算机网络和多媒体MPEG-4压缩算法的视频监控系统已成为整个行业技术发展的主要

2、方向之一。视频服务器是视频监控系统中最关键的组成部分,主要负责视频资源的存储播放，其工作能力极大地影响着视频监控系统的服务能力和服务质量。本文提出并研究设计了一种基于MPEG-4的嵌入式网络视频服务器。该系统采用目前计算机领域最为活跃的嵌入式系统技术，以高性能嵌入式处理器、DSP处理器和嵌入式Linux操作系统为核心对嵌入式视频监控模块进行设计,并采用流媒体MPEG-4技术，通过IP多播技术、RTP/RTCP协议实时传送视频监控流。服务器外部有多种网络接口，可方便地接入网络。可实现通过Internet或Intranet对任意一个监控点进行实时监控

3、，实现一个监控中心，多个监控点的控制。非常适合对那些有众多的监控单元，又分布比较松散的对象进行集中和即时监控。在监控端，工作人员只需一台与视频服务器联网的计算机即可观看实时图像。视频服务器每秒钟所传输的帧数可以根据网络情况自动调节，以适应通信网情况的变化。如图1所示为视频监控系统的基本结构。                    图1 视频监控系统的基本结构2 视频服务器采用嵌入式Linux的优点   从目前的监控系统来看，监控系统产品都是基于通用PC平台的。与嵌入式平台的系统相比，PC平台的系统普遍存在着一些问题：首先，当前PC操作系统的主流W

4、indows主要是针对个人的办公应用，面向通用目的的没有专用系统的针对性，在资源的使用上不一定能做到物尽其用、按需配置，可能会存在资源配置的浪费，因此，PC系统价格上与嵌入式系统相比处于一定的劣势；其次，在实践中Windows存在稳定性较差和实时性不够强的问题。使用嵌入式Linux操作系统是我们设计视频服务器的最大特色。它既不同于大多数的监控系统使用商业化的操作系统存在版权、高价位、非开放性等问题，又不影响监控系统使用上的可靠性、面向用户开发的灵活性和用户承受能力。这使其真正适合于有高可靠性要求的监控场合。操作系统由于其源代码的完全开放和免费，通

5、过研究Linux其内核代码，可对它的可移植性、可裁剪性、良好的稳定性和可靠性有比较透彻的了解，内宽的网络和强大的Linux团体的支持可以作为我们开发监控系统的最佳选择。3 视频服务器的设计   我们设计的视频服务器分为4个部分：视频压缩系统、存储系统、通信系统和操作系统。这4个系统分别实现视频节目的压缩、大容量视频存储、快速的传输通道和节目检索与服务等功能。以下对所设计视频服务器的这几个方面分别进行论述。1.1 视频压缩系统   视频服务器的工作主要是编码和解码。图像视频压缩的标准有H.120、Ｈ.261、Ｈ.263、JPEG、MPEG-1、MP

6、EG-2等。以上标准均偏重于某几个应用领域，交互性较差，不能提供对各种网络的一致性访问，容错性、灵活性和可扩展性比较差。1998年11月MPEG-4成为国际标准。与MPEG-1和MPEG-2相比，它对于传输速率要求较低，在4800～64000bits/sec之间。MPEG-4利用很窄的带宽，通过帧重建技术来压缩和传输数据，以求利用最少的数据获得最佳的图像质量。   MPEG-4引入了基于对象表达的概念，用来表达视听对象AVO(audio/visualobjects)；它具有高效编码、高效存储与传播及可交互性的特性。MPEG-4允许已有的AVO生成

7、复合的AVO,由此生成AV场景，并采用SNHC的方法来组织这些AVO。对于AVO的的数据还能灵活地多路合成与同步，以便选择合适的网络来传输这些AVO数据，并允许接受端的用户在AV场景中对AVO进行交互操作。图2简单描述了MPEG-4视频编码原理。通过对输入视频序列的分析，确认n个视觉目的的对象为编码对象，将其认定为n个VO（n＝1,2…），对每一个VO编码后形成的这个VO的VOP数据流。VOP的编码包括对运动（采用运动预测方法）及形状、纹理（采用变换编码方法）的编码。由于VOP具有任意形状，因此要求编码方案可以处理形状和透明信息。除去VO的图像的

8、其余部分¬－背景，仍采用传统的矩形DCT变形编码。最后VO场景描述信息的编码、VOP流、背景一起送入MPEG-4帧复合器，形成MPEG-