h.264标准在轨道交通视频监控系统中的应用

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1、H.264标准在轨道交通视频监控系统中的应用摘　要　主要介绍H.264编码标准的技术优势,以及它在城市轨道交通视频监控系统中的应用前景。H.264编码标准通过将每个视频帧分离成块,剩余空间冗余,与其他现有的视频编码标准相比,在相同带宽下提供更加良好的图像质量。使用H.264标准,在同等图像质量下的压缩效率比以前的标准提高2倍以上,因此该标准被普遍认为是最有影响力的行业标准。关键词　H.264标准　编码压缩　视频监控系统　城市轨道交通1H.264编码概况2003年5月,国际电联(ITU)和MPEG标准组织ISO共同发布了H.264/MPEG4AV

2、C视频压缩标准。在2004年,H.264作为技术标准,不仅应用在不同的行业中,而且涉及各个国家、各个组织。到2004年底,业内领先的一些大公司(如Cisco、Apple、Envivio、Tandberg、Poly等)陆续发布了支持H.264编码标准的媒体服务平台及解决方案,而其他半导体公司(如Broad,Conexant,LSIlogic,STM)也陆续发布了H.264专用解码芯片的样片和最新成果。H.264/MPEG4AVC(H.264)是1995年自MPEG2视频压缩标准发布以后的最新、最有前途的视频压缩标准,其主要目标是:与其他现有的视频

3、编码标准相比,在相同带宽下提供更加优秀的图像质量。通过标准,在同等图像质量下的压缩效率比以前的标准提高了2倍以上,因此被普遍认为是最有影响力的行业标准。2H.264编码的技术优势H.264标准压缩系统由视频编码层(VCL)和网络提取层(Net的差分编码,即混合编码结构。同时,H.264在混合编码的框架下引入了新的编码方式,提高了编码效率,更贴近实际应用。H.264没有烦琐的选项,力求简洁的“回归基本”,它具有比H.263++更好的压缩性能,又具有适应多种信道的能力。H.264与以前的国际标准(如H.263和MPEG4)相比,最大的优势体现在以下

4、四个方面:(1)将每个视频帧分离成由像素组成的块,因此视频帧的编码处理过程可以达到块的级别。(2)采用空间冗余的方法,对视频帧的一些原始块进行空间预测、转换、优化和熵编码(可变长编码)。(3)对连续帧的不同块采用临时存放的方法,这样只需对连续帧中有改变的部分进行编码。该算法采用运动预测和运动补偿来完成,对某些特定的块,对一个或多个已经进行了编码的帧执行搜索,决定块的运动向量,并由此在后面的编码和解码中预测主块。(4)采用剩余空间冗余技术,对视频帧里的残留块进行编码。例如,对于源块和相应预测块的不同,再次采用转换、优化和熵编码。H.264的应用目

5、标广泛,可满足各种不同速率、不同场合的视频应用,具有较好的抗误码和抗丢包的处理能力。3视频编解码在视频监控系统中的应用城市轨道交通视频监控一般分为两级监控:在地铁站端要求监视所有本站图像,另外在监控中心要求可以监视下属各地铁站的情况。考虑到资金投入的问题,在中心端,一般不要求同时看到所有地铁站的所有图像,而是采取两种方式监视:一是同时监视各地铁站的某几路图像,二是要求可同时看到某一个地铁站的所有图像或大部分图像。需要从各地铁站向监控中心传输视频数据。在各车站,各电视监控摄像机视频信号通过同轴电缆将图像上传至本站控制室,控制信号通过双绞线实现对摄

6、像机的控制。视频图像经过视频分配器、视频控制矩阵,传送至车站控制室的监视器(本地监控用)和地铁通信统一传输平台,然后传送至控制中心(控制中心远程监控);在控制中心和各车站均需设置视频编解码设备;利用轨道交通通信的传输平台,视频图像经过编解码设备,将模拟视音频信号转换为数字信号传输。结合H.264的技术优势,视频编解码标准在视频监控系统中有以下几个方面应用。1)压缩率和图像质量城市轨道交通中的视频监控在传输系统中,为能和公务电话、调度电话、低速数据、IP数据等业务共同占用传输带宽,在保证视频图像的质量下,传输视频所占用的带宽需要尽可能少,要求视频

7、编解码高效、压缩率高。H.264能提供连续、流畅的高质量图像(DVD质量)。在同等的画质下,H.264比上一代编码标准MPEG2平均节约64%的传输码流,比MPEG4ASP要平均节约39%的传输码流。这是全球数百名优秀专家6年多的工作成果,也是自MPEG2以来视频编码技术又一次真正革命性的突破。对传统的帧内预测、帧间预测、变换编码和熵编码等算法的改进,使H.264的编码效率和图像质量在以往标准的基础上进一步提高。2)抗丢包和抗误码视频监控系统要求稳定的图像质量,对丢包和误码严重的情况下需要具备一定的抗干扰能力。H.264提供了解决在不稳定网络环

8、境下容易发生丢包等错误的必要工具。参数集、片的使用、灵活的宏块次序(FMO)、冗余片等关键技术的使用,可以大大提高系统的抗丢包和抗误码性能。3)网络适