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1、第31卷第1期西安工业大学学报Vol.31No.12011年02月JournalofXianTechnologicalUniversityFeb.2011文章编号:16739965(2011)0107806*一种新型网络视频监控系统的设计与实现杨永侠,何波(西安工业大学电子信息工程学院,西安710032)摘要:针对传统视频监控系统运算量大、实时性差的缺点,提出采用嵌入式H.264视频压缩技术设计的网络视频监控系统.以TI的高性能双核数字多媒体处理器TMS320DM6467和嵌入式Linux操
2、作系统为平台,利用DaVinci技术研究了H.264压缩算法,基于硬件平台,对改进的H.264视频压缩算法进行验证,设计了网络视频监控系统的硬件平台,分析了改进前后的H.264对图像压缩情况.结果表明,经过改进的H.264压缩算法可以在编码质量和编码效率基本不受影响的前提下减少系统的运算量,使编码速度提高大约30%,改善了视频监控系统传输的实时性.关键词:H.264压缩算法;网络视频;监控系统;达芬奇技术中图号:TP752文献标志码:A随着社会的发展和科学技术的进步,以网络为制部分,中心控制部分是基于Davinci芯片[3]基础的嵌入式数字视频
3、监控系统成为当前视频监TMS320DM6467和Linux的嵌入式系统作为平控系统发展的主流.而目前的主流嵌入式视频监控台,对监控端采集到的视频信号进行编码压缩,并[4]系统方案有基于ARM平台上实现的视频监控系完成对压缩后的视频信号的存储以及传输,把客统,专用视频压缩芯片的视频监控系统和基于户端的控制信号送到相应的外部设备,客户端主要[1]RTP的传统H.264视频监控系统.这些方案都完成视频信号的接收和解压缩,用户可以通过客户存在着不足,基于ARM平台上实现的视频监控设端软件观看采集到的视频,同时可以通过客服端软[2][5]计压缩算法的运行速度成为保证监控视
4、频实时件把相应的操作转换成相应的控制信号发送到性的瓶颈,而采用专用视频压缩芯片的价格昂贵并中心控制部分,如播放、停止、快进、快退、视频抓拍且还不利于压缩算法的升级换代,基于RTP的传等.统H.264视频监控系统虽然有效地解决了采集后视频的编解码问题,而且也便于软件的升级,但是由于传统的H.264的运算复杂度很高,编解码速度也不快.为了解决传统视频监控系统的不足,提出一种改进的嵌入式H.264网络视频监控系统方法,并详细研究系统设计的原理与改进措施.1视频监控系统工作原理图1系统总体方案设计系统总体方案设计如图1所示,系统由监控Fig.1Theoverall
5、designofthesystem[6]端、控制中心、客户端组成.监控端的摄像头负责对基于开放式模块化架构的DaVinci技术是现场的视频进行采集,并把视频信号传送到中心控一个集优化的DaVinci系列处理器、各种应用软*收稿日期:20100930作者简介:杨永侠(1962),女,西安工业大学教授,主要研究方向为信号处理与电磁兼容.Email:yyx_1399@163.com.第1期杨永侠等:一种新型网络视频监控系统的设计与实现79件/算法、开发工具/开发平台、以及第三方技术支支持.DaVinci平台的标准化、模块化、开放性架构
6、持环境于一体的完整开发平台.DaVinci软件架构保证了可最大程度地重复利用现有的工程资源,从涵盖底层的驱动程序和应用API,屏蔽了数字视频而可以方便快速地升级应用.实现的复杂性,大大缩短了产品的开发周期,降低2H.264压缩编码算法的改进技术了系统的成本.DaVinci支持的这种架构,可以在应用层(ApplicationProgramLevel,APL)与信号2.1H.264的编码原理处理层(SignalProcessLevel,SPL)之间保持一个[7]图2是H.264编码器的框架结构,其中Fn统一的接口.有了统一的接口,APL与SPL的开表示当前要编码
7、的帧;Fn-1表示帧间编码的参考发就成了并行过程,嵌入式平台上的算法的动态更帧;D表示预测残差;P表示预测结果;uFn表示未换成了现实,只要移植基于相应平台及操作系统的经滤波前的重建帧;Fn表示重建帧;X表示量化后DSPLink及CMEM,就可实现对上层应用研究的的系数.图2H.264编码器结构Fig.2ThestructureofH.264encoder从数据流向上可以将编码框架分解成编码流复杂度成为影响H.264编码速率,实现实时性应的前向通道和形成的后向通道,下面分别说明.用的瓶颈问题之一.1)前向通道目前减小帧内预测运算复杂度的方法可以分输
8、入待编码帧Fn,对其每个
