视频监控论文范文

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2网络准入控制系统

虽然安全技术多年来一直在发展且安全技术的实施更是耗资数百万美元，但病毒、蠕虫、间谍软件和其他形式的恶意软件仍然是各机构现在面临的主要问题。机构每年遭遇的大量安全事故造成系统中断、收入损失、数据损坏或毁坏以及生产率降低等问题，给机构带来了巨大的经济影响。

3网络视频监控系统

在控制室及调度室看不到现场的生产情况，对生产现场缺乏直观了解，为了加强生产管理，及时发现各种异常情况，可以采用工业电视技术来加强生产和安全管理。企业信息化建设中，视频监控系统是一个重要组成部分，其经济效益是潜在的，通过视频监控系统的建设，对企业的生产和经营存在潜在的、巨大的推动力，提高公司的管理水平。实施数字监控系统是一个很有利的管理手段，通过该系统，公司领导及管理人员可以很方便的监控到整个企业的运行状况，按照保证系统先进、实用、安全、可靠、经济、易扩展、易维护和高性价比的原则，为企业有效的进行生产管理和决策分析提供有效的手段。网络视频监控系统应当采用国际最先进的网络视频监控技术作为企业尤其是生产型企业的首选方案，以网络化、整合化、灵活化的特点搭建企业生产监控平台，同时将嵌入式网络视频技术与视频服务器技术进行有机的结合，通过与网络系统的结合保护用户的投资。对于不同特点的监控点位采用不同的监控方案，对于位置相对分散，监控主体比较多的点位采用数字网络视频监控方案，提高监控系统部署的灵活性和整合性，节省了大量布线工程，为企业节省了大量的资金。对于位置相对集中，图像的清晰性要求高，监控主体相对较少采用模拟视频监控系统，最大程度的减少视频信号的损失，保证视频图像的清晰性。

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引言

随着拖动技术的不断发展以及大功率电力电子器件的不断更新，交流异步电机V/f控制PWM变频电源在工业上的应用越来越广泛。传统的SPWM变频调速技术理论成熟，原理简单，易于实现，但其逆变器输出线电压的幅值最大值仅为0.866Ud，直流侧电压利用率较低；而采用空间矢量PWM(SVPWM)算法可使逆变器输出线电压幅值最大值达到Ud，较SPWM调制方式提高了15％，且在同样的载波频率下，采用SVPWM控制方式的逆变器开关次数少，降低了开关损耗。为此，本文运用SVPWM算法，将逆变器和电机作为整体考虑，并综合三相电压，通过实时计算，利用MR16单片机实现了电机的恒磁通变频调速控制。

1空间矢量PWM基本工作原理

图1所示为三相电压型逆变器的工作原理图，它由6个开关器件组成。逆变器输出的空间电压矢量为

根据同一桥臂的上下两个开关器件不能同时导通的原则，其三相桥臂开与关可以有8种状态。在这8种开关模式中，有6种开关模式输出电压，在三相电机中形成相应的6个磁链矢量，另外2种开关模式不输出电压，不形成磁链矢量，称之为零矢量。各种状态形成的矢量在空间坐标系中的位置关系如图2所示。括号内的二进制数依相序A，B，C表示开关的不同状态，“1”表示上桥臂功率器件导通，下桥臂器件关闭；“0”表示的工作状态与此相反。任意一个电压空间矢量的幅值和旋转角度都表示此刻输出PWM波的基波幅值及频率大小，它的相位则表示不同的脉冲开关时刻。因此，三相桥式逆变器的目标就是利用这8种基本矢量的时间组合，去近似模拟合成这样一个磁链圆。

通常将一个圆周期6等份，并习惯地称之为扇区。每一扇区又可继续划分为任意的m个小等份。当理想电压矢量位于任一扇区之中时（如图2所示），就用该扇区的两个边界矢量和两个零矢量去合成该矢量，例如：当理想电压矢量处于第一扇区时就由和两个非零矢量以及零矢量合成，其他扇区依此类推。假设理想电压矢量位于图3所示的位置，依据正弦定理可以得到式（2）—式（4）。

式中：Us为逆变器输出电压矢量的幅值；

U1为非零矢量的幅值；

U2为非零矢量的幅值；

Ts为PWM周期；

t1为的作用时间；

t2为的作用时间；

t0为零矢量的作用时间；

|U1|=|U2|=…=Ud。

由于理想电压矢量是由位于该扇区边界的两个非零矢量和零矢量合成，在实际合成时可采用每一个非零矢量分别发出两次，零矢量则依次插入各个分割点的方法。例如：理想电压矢量为，其合成步骤可以是：先发非零矢量作用t1/2时间，再发零矢量作用t0/4时间，而后发出非零矢量作用t2/2时间，接着发出零矢量作用t0/4时间。然后再依此次序重发矢量一次，就完成了整个合成过程。之所以采用这种合成方法是因为系统工作到低频时，控制周期变长，而每个周期内非零矢量的作用时间又是一定的，也就是说零矢量的作用时间相应的变长了。于是就将一个周期中太长的零矢量分开成几个零矢量，而后把它们均匀地插入到非零矢量中去，这样既满足了合成的要求，又有效地抑止了低速转矩脉动。对于理想电压矢量位于扇区边界的这种情形，可以把它作为扇区的特例来处理，即有一个非零矢量的作用时间为0。

2系统实现

2.1主电路拓扑结构

主电路采用三相全桥逆变电路，其拓扑结构如图4所示，逆变DC/AC部分为全控式逆变桥，电容C为滤波电容，其电容值的选择与负载额定功率及直流侧输入电压有关。交流电机变频调速不仅要求输出电压为正弦波，而且要求电压和频率协调变化，即要求电压V和频率f要同时变化并满足一定的规律，如V/f为常数，这样才能保证异步电机转子磁通在变频调速过程中保持恒定。采用空间矢量PWM控制法驱动逆变桥，可以实现输出电压和频率分别按各自规律变化，而且正弦波畸变小，响应速度快，控制简单。2.2控制芯片

本系统采用MOTOROLA公司的电机控制专用单片机68HC908MR16（以下简称MR16）作为主控芯片，它是一种高性能，低成本的8位单片机。MR16内部集成有16K字节的可擦写片内闪速存储器FLASH，768字节的RAM；具有10位精度的10通道ADC模块，其AD转换时间最快仅需2μs，能够在极短时间内完成多路采样并进行高精度转换；同时MR16含有一个可编程时钟发生器模块(CGM)，系统时钟不仅可以直接由外部晶振输入分频得到，也可以先将晶振电路的输出信号缓冲后再经内部锁相环(PLL)频率合成器提供；具有串行通信模块SCI，它有32种可编程波特率，可以工作在全双工或半双工模式，通过SCI模块能方便地实现系统与外部的实时通信。

MR16中颇具特色的部分是专门用于电机控

制的PWMMC模块。该模块可以产生3对互补的

PWM信号或6个独立的PWM信号，这些PWM信

号可以是中心对准方式也可以是边缘对准方式。

6个通道都有一个12位的PWM计时器，PWM分辨率在边缘对准方式时是一个时钟周期，而中心对准方式时是两个时钟周期，这样边缘对准方式的最高分辨率是125ns（内部工作频率为8MHz）而中心对准方式的最高分辨率为250ns。当PWMMC模块工作于互补模式时，模块功能部件自动地将死区时间嵌入到PWM的输出信号中，并可以根据感应电机的相电流极性轻易地翻转PWM数据。PWMMC模块还含有4个故障保护引脚FAULT1～FAULT4，当任意一个故障保护端口为高电平时就封锁相应的PWM输出引脚。例如,当系统过流时，就置位FAULT引脚封锁所有PWM输出，这样就封锁了IGBT的驱动电路，从而实现了过流保护功能。为了避免由干扰引起的误操作，MR16的每个故障引脚都带有一个滤波器，并且所有的外部故障引脚都可由软件配置来再使能PWM，这些都给软件设计带来了极大的方便。

2.3PWM波形成本系统利用MR16单片机中的PWMMC模块，实现PWM波形的生成。在初始化时将其设置为3对互补工作模式，即同一桥臂上的两路PWM信号是互补的。为了防止同一桥臂上的2个开关管直通，在无信号发生器DEADTIME的死区时间寄存器DEADTM中设置了2.5μs的死区时间。系统采用4MHz的外部晶振，由程序选择内部锁相环频率合成器产生8MHz内部总线时钟。同时设置载波频率为9kHz，并将其写入PMOD(H:L)寄存器。PWM波的实时脉冲宽度的计算都是在中断服务程序中完成的，每当PWMMC模块中的PCTN(H:L)计数器计数至PMOD(H:L)中的数值时就引起一次中断。预先将一个扇区（60°）的正弦值扩大一定倍数后制成正弦表格存入FLASH中，每次进入中断后都从表中取出一个正弦值，经过相?的计算后将结果送入PVALX(H:L)寄存器中，单片机将PCTN(H:L)中的值与PVALX(H:L)中的值进行比较后自动产生PWM波，而后依次送入相应的PWM输出通道，完成PWM波的输出。采用软件方法实现PWM波的原理如图5所示，它对应于图1的第1扇区。当位于不同的扇区，不同的PWM周期时，它们的值都不相同，都是实时变化的。同样，赋给每一个PVALX(H:L)寄存器的值也就不尽相同。这种产生对称PWM波形的方法，每个PWM周期都开始和结束于零向量，并且000和111的持续时间相同；同时，除了占空比0％和100％外，每个周期内各桥臂通断两次，而且对于一个扇区来讲，桥臂的通断都有一个固定的顺序。

2.4串行通信

系统采用串行通信设计了相应的监控系统，使其具有良好的人机界面。其中逆变系统和监控系统均采用MAXIM公司的串行接口芯片MAX3082，通过标准RS485总线准确实时地实现了相互的串行通信。同时，运用光耦隔离的办法增强了系统的抗干扰能力，提高了通信的可靠性。双方约定波特率9600bps，工作于半双工模式，并采用校验和的校验方法检验数据通信的准确性。MR16工作频率设为8MHz，初始化程序如下：

MOV＃＄50,SCC1；每一帧10位数据，

启动SCI模块

MOV＃＄0C,SCC2；发送器和接收器使能

MOV＃＄00,SCC3；屏蔽出错中断

MOV＃＄30,SCBR；设置波特率为9600bps

2.5软件设计

系统软件采用模块化设计，包括初始化模块，读X5043模块，保护模块，通信显示模块，PI调节模块，软启动模块以及中断模块等。其中除中断模块在中断服务程序中完成以外，其他均放在主程序中完成。主程序流程如图6所示。

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当采用理化检验技术对食品质量进行检测时，要遵循随机原则对需要检测的食品进行抽样，最好是从具有代表性的各个食品中进行取样。在取样过程中，要确保取样工具的清洁，避免引入有害物质[2]。在抽样过程中，要确保样品保持原有的微生物状态和及其理化指标，同时要使抽样的数量满足检验需求。在样品备制过程中，需要保证样品均匀。对于液体样品，在检测之前，需要充分摇晃，例如酱油、醋等食品，使液体达到均匀状态。而检测可溶性无盐固形物体时，应该震摇，便于接下来的过滤工作。在备制固体样品时，例如挂面、大米等，则需要粉碎和混匀后取样。

1.2控制实验试剂

化学试剂的质量直接影响食品安全检测实验中的化学结果，因此需要对试剂的存放与保存有足够重视。在食品理化检验实验室中，有些化学试剂溶液有“保质期”要求，例如，金属元素的标准溶液的存放时间是一年；标准的滴定溶液需要两个月进行一次标定；而对于淀粉和碘化钾等溶液则需要在使用时当场调配。还有些溶液有特殊的储存要求，比如在测定食品中亚硝酸盐时使用的萘胺盐酸盐溶液，就需要在低温环境下存放，而且当这种显色剂的颜色变深时则不能继续使用，需要重新进行配制[3]。另外，对于那些容易发生氧化反应的溶液，则需要定期对其进行检查，并要根据实际需要合理配制。例如，在测定纯净水中高锰酸钾耗氧量时，需用到草酸钠标准溶液和高锰酸钾标准溶液，但这两种溶液存放时间过长，就会发生氧化反应，其浓度也会发生改变，当样品中加入是适量的草酸钠标准溶液之后，不会出现正常的化学现象，从而影响了检测实验的顺利进行。再如，对当检测食品中的SO2进行检测时，则应该尽量避免碘标准滴定溶液接触到空气，否则试验的差异就会超出标准规定的限制要求。

1.3控制分析方法

在食品理化检验实验中，要根据实验的目的与要求科学选择分析方法。无论使用何种方法，都必须使用国家统一规定的方法。在常规的食品质量控制检验时，对样品实验结果进行分析时，需要采用空白试验、平行样品测定以及加标回收率的测定方法来对检测质量来进行控制[4]。

1.3.1空白试验测定

空白试验的主要目的是分析出食品样品中被测物质外的各种因素的影响，并将这种影响进行排除，从而保证检验结果的准确与可靠性。通常空白试验可以用水来替代被测溶液进行测定。

1.3.2平行样品测定

在食品测定过程中，为了防止随机误差性过大，需要增加对同一个样品进行测定的次数，从而使平行样品的测定结果，出现的偏差应能够保持在最大允许值范围之内。2.3.3加标回收率测定这种方法是需要向样品中放入一定数量的标准物质，这样可以与样品测定形成对照，进而可以观察到新加入的需要检测物品的回收率。通常情况下，加标回收率应控制在95%～105%。

1.4实验环境控制

在进行理化实验时，需要对实验室进行合理布局，要最大程度的避免不一样的食品测试项目出现交叉污染、进而相互干扰。不同类型的检验设备应该按照检验分析的要求，放置在不同的检验场所或者合适的环境中，同时食品检测实验室内及其周围环境要时刻保持整洁，而且实验室内的空气洁净度、温度、湿度等相关要素都应该符合相应检验与分析的要求，从而为食品理化检测实验的顺利进行创造出安全的环境。

1.5检验分析后的控制

当食品样品检测完成之后，需要对检查分析数据进行检查，判断其记录是否准确，查看计算结果是否保持在误差允许范围内，分析计算结果有效数据的处理程序是否符合相关规则，检验报告是否准确出具和签名等，确保食品安全检测的结果有效。

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卫生监测以及食品检验等工作都属于疾控中心重要的工作职能，食品检验的相关工作能够为疾病的预防以及控制提供相应的数据，同时，对提升疾控中心具体的食品检验工作能力也是社会的基本要求，提升食品的质量能够有效的保证人们的生活。

一、食品检验工作的现状以及作用

目前，我国大部分食品检验的相关机构，都存在一定的问题，例如，检验基本的技术具体的覆盖面不够全面，硬件条件达不到要求，工作人员自身的综合素质比较差等。因此，存在的诸多问题直接影响了检验机构自身需要履行的基本义务，无法发挥机构的重要作用。我国的部分食品检验机构可能还存在不合理设计等问题，内部的工作部门缺乏紧密的连接，最终导致食品检验机构内部缺乏全面的协调等。大部分食品检验机构内部的工作人员综合素质存在较大的差异再加上设备不够完善，最终很可能会导致实验结构出现一定的偏差，从而影响了食品检验报告具有的准确性。加强检验相关的工作，不仅需要进行全面的管理，同时能够有效的提升检验的准确性，保证公正执法，最终为人们自身的生命安全提供有效的保证，维护社会的和谐与稳定。

二、疾控中心具体食品检验工作存在的主要问题

（一）硬件设备比较滞后

与上级的疾控中心进行比较，一些县级的疾控中心，自身拥有的实验建设仍然比较落后，这一情况受到多种因素的影响，但是关键的因素还是当地具体的经济发展情况。疾控中心是食品检验重要的机构并向社会出示相应的检测数据，自身具有公共服务的基本职能。以往的疾控中心大部分都是自筹建设，国家的政府机构一般只会投入很少的资金支持。但是现如今，随着县级疾控中心自身需要承担的各种公共服务的基本职能逐渐提升，政府具体的投入增量无法满足实际发展的内在需求，因此，实验室具体的建设无法得到政府的财政保障，疾控中心内部的实验室建设无法顺利开展，还存在部分县级的疾控中心没有比较完善的硬件设施，只是基本的满足一些正常运行与维护等工作。

（二） 人力资源存在的问题

随着我国社会经济的不断改革与发展，疾控中心内部的预防控制体系也在不断完善，部分疾控中心具体的人员配置无法满足现代社会不断发展的内在需求。从疾控中心基本的人员资源进行分析，食品安全检验具体工作人员自身的素质存在较大的差异。并且，食品安全检验的相关工作人员长期得不到有效的改善，缺乏基本的人才培养机制，限制了对食品安全监测能力的不断提升。

（三） 检测能力需要完善

食品检验机构包括对食品进行的检测以及对各种添加剂的检测等，具体的检测指标主要可以分为一般性和特殊性，其中包含了理化指标以及具体的微生物指标等。检验能力就是相关的机构按照具体的标准与法律对食品进行全面检验出示的各种数据具有的能力。县级的疾控中心，对食品进行检验的所有的项目比较小，并且少量项目的检测并不够全面和具体。尤其是食品检测中具体的理化指标，县级的疾控中心进行相应的食品检验实验，需要申报的各种项目一般情况下都比较少，出现这一问题的主要原因可能是由于疾控中心具体面向的检测市场存在一定的内在关联，但是，主要还是由于县级疾控中心基本的检测能力还需要不断的提升。对食品进行检测的主要能力体现了一个疾控中心内部检验机构具有的真实水平，疾控中心需要特别关注这一问题。

三、对疾控中心出现食品检验问题的几点建议

（一）加强政府相关部门对食品检验工作的指导以及管理

政府内部具体的有关部门，需要坚持将食品检验机构与以往的检验机构相互分离，进行独立的资质认定，满足我国法律规定中相关内容的要求，认识到对食品检验机构进行及时的机构认定将会直接关系到质量体系的重新修订，加强对疾控中心相关工作人员的专业培训，只有不断提升工作人员自身拥有的综合素质，才能有效的提升整个食品检验机构自身具有的检测能力。我国卫生部门逐渐颁发各种政策以及标准等，对所有的疾控中心具体实验室的建设工作提出了非常具体的要求与标准。虽然大部分疾控中心都非常积极的建设内部的实验室，但是在整个建设的过程中，经常会出现各种问题或者是困难，主要的原因还是无法得到财政及时的支持。如果没有政府一定的经济投入，县级疾控中心很难只依靠自身拥有的实力达到检验机构具体的资质认证的所有标准和要求。如果在财政资金得不到及时的供给情况下，想要利用有效的资金资源发挥最大的功能对于县级的疾控中心来说是一个非常棘手的问题，需要充分结合疾控中心具体的食品检查建设的情况，尽量避免出现项目重复建设的情况，利用比较合适的方式完成具体的费用支付，可以利用向需要检测的一方进行合理收费的方式，从而为建设实验室做好充足的资金储备。

（二） 开发人力资源，发挥工作人员自身的作用

县级的疾控中心需要充分认识到开发相应的人力资源具有的重要作用，并制定科学合理的人才培训的相关计划等。目前，由于薪酬或者是其他的各种因素，存在大部分县级的疾控中心内部的工作人员经常流动，不稳定，因此，需要为相关的工作人员建立比较良好的工作环境。对于疾控中心内部具体的食品检验工作人员，需要充分的掌握专业的理论知识，同时，需要拥有较强的动手能力，并能够完成一些具有创造性的各种科研活动。虽然，一些疾控中心内部食品检验的相关工作室拥有一些比较实用的硬件设施等，但是，这些设施并没有被充分的利用，没有发挥设备自身具有的重要功能，造成了非常严重的资源浪费情况，这就需要不断提升相关工作人员自身拥有的专业水平。食品检验的相关工作人员需要不断提升自身拥有的业务水平。县级的疾控中心在人才选拔的过程中也应该注重工作人员自身拥有的专业水平以及综合能力，并建立完善的选拔机制，不断培养专业的实用型人才。开展各个实验室工作人员自身的能力竞赛，组织人员之间进行定期的交流与互动，让食品检验的相关工作人员参加更多的锻炼，从而提升人员自身具有的专业水平。

（三） 检验机构完成资源的整合

我国部分食品检验机构内部仍然存在着资源分散或者是各项职能相互交叉等主要问题，这也是所有食品检验机构都需要面对的问题。目前，我国产品具体的质检工作可以分为三个模式，企业自检、中介机构检验、相关政府机构的公正检验。我国食品检查的所有工作都是通过机构共同承担管理，并且机构都拥有自己的系统，很容易会出现职能交叉的现象，因此，需要对机构进行系统化管理的基础上，对检验机构完成内部资源的相互整合，建立网络平台，最终能够实现资源的共享，有效的减少出现各种重复检验等情况，避免出现资源的浪费。

四、结束语

综上所述，我国的疾控中心具体的食品安全工作正在不断的改革与完善，疾控中心需要肩负重要的历史使命，直接关系到我国人们的生命安全。随着社会的进步与发展，为食品安全检验的相关工作提出了更好的要求与机遇，需要相关的工作人员能够抓住新时代的机遇，转变以往的传统观念，对食品检验进行完善的管理工作，不断提升检验工作具体的工作效率，并提高为公共服务的水平，推动我国疾控中心的不断进步与发展。

参考文献：

[1]朱后林，顾树芳.如何提高基层疾控机构食品检验资质认定质量 [J].中国卫生质量管理，2012，19（1）：58-60.

[2]苏忠鑫，马宁，谢洪彬，等.中国疾病预防控制中心公共职能的界定 [J].卫生研究，2005，34（3）：257-260.

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中图分类号：TP311.52

1 论文研究背景及意义

如今嵌入式系统在电子信息领域的发展已经越来越获得了国内外各类厂商和用户的一致关注，嵌入式系统已经越来越多的影响到人类的日常生活、工业自动化生产、高科技产业等诸多领域。嵌入式系统以其特有的专用性和便宜性大大冲击了传统以PC机位主导的电子信息产业，是的电子产业的发展出来了新的契机，在市场上获得了普遍的认可和追捧，其价格低廉，操作个性化、简易化，符合针对不同用户不同的需求，而且由于嵌入式系统这些年来的不断发展和成熟，尤其是微软公司专门针对嵌入式系统开发的Windows CE系统和目前普遍使用的开源的嵌入式Linux系统都在对硬件的支持和图形界面的应用方面取得丰厚的成果，使得嵌入式系统的竞争优势越来越突显出来。而本文之所以选择嵌入式Linux系统作为开发的软件系统平台，也是从其开放性的角度考虑的，嵌入式Linux系统基本上是免费的，所以大大降低了开发成本，搭建了一个更为可靠的、实用的、高效的管理平台，为后期的软件开发奠定了坚实的基础。

2 监控系统技术应用现状

视频监控系统在通信、医疗、金融、安保等诸多领域有着广泛的使用。视频监控系统在国内也获得了广泛的推广，国家以及企业、个人的投入越来越多，视频监控技术的发展对于金融安全、人身财产、社会治安等方面的贡献也越来越大。随着社会的发展视频监控系统也越来越多的获得厂商的青睐，在国内也出现很多具有国际竞争力的知名品牌，如海康威视、大华、天地伟业等，以其一流的技术占据着国内大部分市场。视频监控系统一般有两个部分组成，即视频服务器和视频客户端，在研究的过程中必须对这两部分进行软件的开发和管理，建立好通信机制，设计好正好工作流程。按照视频流的数模特性来划分，模拟视频监控系统和数字视频监控系统构成了视频监控系统目前最主要的两个技术方向。视频监控系统技术在未来的发展中得到更多功能方面的扩展，如无线视频网络、智能识别视频系统等方向。

2.1 平台选择

本论文的硬件平台选用s3c2410开发板，操作系统内核采用Linux2.6内核，本论文硬件平台采用的主要硬件是s3c2410开发板。该板是韩国三星公司已经比较成熟的产品，在硬件配置方面基本满足本文的需要。采用Linux2.6内核的主要原因是这个内核版本经过较长时间的推广和完善，无论是对本文所需的视频监控系统硬件驱动还是软件系统的开发，都会有很好的支持，而且运行稳定，符合视频监控系统的要求。

2.2 USB视频设备驱动的实现

本论文的USB视频设备驱动运行在嵌入式环境下，对视频图像处理能力有限，所以本驱动程序不支持V4L中VIDIOCGPICT和VIDIOCSPICT接口。原始的图像格式与摄像头采集到的格式是一致的。

2.2.1 USB视频设备驱动实现待需解决的问题

USB视频设备驱动的实现需要解决如下几个问题：对USB视频设备的端点类型和端点号、一副图片的结束等具体数据的判定。

（1）确定USB视频设备的端点类型和端点号

从开发板的硬件支持角度来分析，使用USB接口作为视频监控系统的数据接口是比较合适的选择，而Linux系统也为USB接口提供了强大的支持，通过视频监控系统的USB驱动对USB设备的操作实际就是对某一端点的操作，而端点又进一步的被定义为控制、中断、同步、块四个种类，每一个USB设备都具有特定数日的端点、特定类型的端点以及端点号确定的特点。因此在进行USB视频设备驱动开发之前，USB视频设备的端点类型、端点数日以及端点号需要在设计时设置。

（2）判断一副图片的结束

图像数据在于USB核心是连续的数据流，而一副图像的开始和结束并没有严格的界定出来，如果没有对这些数据进行标识，那么在系统看来这些数据就是一些单纯的数据流，是没有意义的数据，对图像就不能进行正确的识别和存储，因此需要利用缓存技术，工作的原理就是USB视频设备驱动从连续的数据流中获取图片信息，通过缓存保存起来。而保存在缓存中的数据流并没有提供图片信息的开始和结束的标识，这个时候摄像头的数据格式有对图像信息的开始和结束的定义和标识，虽然不同厂商的芯片对标志有不同的定义，导致没有一定的规律可循，但是在没有统一的标准的情况下，具体的定义可以由对应的驱动程序来代替，通过不同的数据格式的定义对标识过的图像信息逐一提取，就获得我们所需要的图像，如使用JPEG格式的图像，就可以从标示符Oxff Oxd8开始认定一副图片的起始。

（3）提高USB的数据传输速度

在Linux系统中urb来实现USB的数据通信。通过扩大urb的缓冲，提高速度，提高有效数据的传输速度。

2.2.2 USB视频设备驱动具体实现

视频设备驱动层处于上层应用和USB子系统之间，不同的USB设备在软件上的差异主要体现在该层。该层主要要完成两个方面的工作：上层应用所需接口函的调用、接口函数供USB子系统回调。在本视频设备驱动函数中，如open函数、read函数、close函数和ioctl函数，构成了USB子系统主要的数据传输，而probe函数和isoc irq函数实现了子系统的回调。上层应用和USB子系统的通过函数调用接口的关系如图1所示。

图1 接日函数的调用关系

图2 接日函数关系图

图2是这几个接口函数的关系图，参数信息，如分辨率、帧速度、图像格式等数据存在全局内存空间1中。而图像数据的相关内存空间则保存在全局内存空间2中。同时以环形缓冲区的方式保存图像的存储空间，环大小为两帧图片大小。

2.3 网络视频监控系统的软件设计

本文主要通过Linux的多线程机制和Socket机制实现了视频服务器。视频压缩采用了H.263压缩标准，压缩以后的数据以AVI文件格式保存。视频服务器主要向USB视频驱动发出读取数据的请求，数据发被服务器送给需要数据的客户端。主要体现出处理多个客户端的同步和共享的问题，而采用Linux的多线程机制就可以解决这儿问题，在Linux的多线程机制中一个主线程、一个读取视频数据子线程、其他客户端通信子线程构成了视频服务器主要组成部分。

2.3.1 主线程逻辑

首先通过主线程对摄像头进行初始化，同时读取视频数据子线程将被启动，进一步打开服务器端Socket，等待客户端的连接，客户端发送请求并由服务端接收，这样客户端通信子线程就生成了，用于和客户通通信的线程就生成了。

2.3.2 两类子线程序通信逻辑

视频服务器包括了两类子线程：读取视频数据子线程、客户端通信子线程。就像正常的程序的读写功能一样，视频服务器对数据的读写分别依靠读取视频数据子线程和客户端通信子线程，两类子线程的通信逻辑是读写功能的扩展，读取视频数据子线程完成写的功能，户端通信子线程执行读的功能，这样在视频服务器中就完整的体现了读写的逻辑功能。

2.3.3 读取视频数据的子线程

读取视频数据的子线程的主要功能是从设备驱动中用read方法读取一幅图片的数据，并把数据拷贝到环形共享缓冲区当中。

2.3.4 客户端通信的子线程序

首先把视频数据看作是一幅幅图片数据的重复，为了在客户端能够定位一幅图片的结束和下一幅图片的开始，在每幅图片数据的开始前插入定长的picwe header结构，其中的size字段告诉客户端当前图片数据的长度。从设计的角度来看我们希望客户端能够随时、方便的控制服务器端，控制摄像头的方位、摄像头的焦距、图片的分辨率等因素，只要在客户端到服务器端的方向上定义一个数据流，负责两端的通信和数据的控制，而从数据流的结构来看，我们可以认为这个数据流是message结构的重复。

2.4 视频客户端的实现

2.4.1 视频客户端功能需求

由于C/S架构的一些特性，如C/S架构管理模式更加规范和高效比较适合视屏监控系统的应用，所以本论文选择了C/S架构作为客户端的实现方法。视频的播放、视频的压缩存储的功能就是在采取C/S架构的客户端下实现的。在windwos下有两种类型的线程：窗口线程和工作线程。窗口线程有自己的消息队列，而工作线程在系统看来就是调用执行函数的过程，系统为线程提供接口、缓存等系统资源，线程在执行函数的结束后就自动释放占用的系统资源。

2.4.2 图像的显示

本论文选择VFW作为客户端的视频开发技术，VFW在微软公司的不断开发下，已经成为一个很强大的软件开发包，能为视频监控系统提供一整套的功能服务，其功能模块主要包括AVICAP，MCIAVI，MSVIDEO，AVIFILE，ICM，ACM等6个模块，在VFW的支持下，包括视频图像的捕捉、播放、压缩和存储等功能都可以逐一实现。客户端利用AVICAP模块执行捕获视频的函数为AVI文件输入输出和视频设备驱动程序提供一个编程接口，AVICAP模块获取到屏幕上的视频操作以后需要通过MSVIDEO模块来处理，而MSVIDEO模块主要调用的函数是DrawDib函数，而MSVIDEO模块把通过网络接收到的图像数据以特定格式进行显示。MCIAVI包含对VFW的MCI命令的解释器。AVI文件则通过AVIFILE支持标准多媒体I/O函数所提供的更高的命令来访问。ICM管理用于视频压缩、解压缩的编解码器。ACM功能模块用于波形音频压缩、解压的编解码器的管理。DrawDib可以把DIB画在屏幕上，使用了BITMAPINFO数据结构。

2.4.3 图像的压缩

图像的压缩采用H.263标准，H.263压缩算法的核心函数包括了对帧内压缩的CodeOneIntra函数和对帧间压缩的CodeOneOrTwo函数。CodeOneIntra函数实现了图像像素宏块的划分。CodeOneOrTwo函数一首先定义了一个二维数组MV，其变量类型为MotionVecto：结构体，用来保存每一宏块的运动矢量。

参考文献：

[1]刘富弧.数字视频监控系统开发与应用[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]康军，戴冠中.基于Internet的工业以太网远程监控系统设计[J].控制工程，2004.

[3]FERRAIOLO D F，SANDHU R S，GAVRILA S，et al.Proposed NIST standard for role-based access control[J].ACM Press，2001.

[4]Jerry D，Gibson，Toby Berger.多媒体数字压缩原理与标准[M].北京：电子工业出版社，2000.

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目前，国内外对基于嵌入式网络视频监控系统的研究，一般集中于嵌入式视频监控系统的设计、嵌入式操作系统的研究、视频图像的网络传输以及视频图像处理等几个方面。

在嵌入式视频监控系统设计方面一般是考虑系统的整体结构和功能，例如小型网络摄像机，系统由图像传感器、嵌入式处理器、图像处理器、网络接口组成，通过压缩优化算法和背景差分算法可以使摄像机实现实时的图像压缩、传输，并能跟踪目标，该系统的主要特点是实时性的提高[1];在嵌入式操作系统方面，一般集中于嵌入式操作系统在视频监控系统中的应用研究。随着压缩编码技术、计算机网络技术和嵌入式系统的发展，以嵌入式视频服务器为核心的视频监控系统开始在市场上崭露头角，该系统不需要处理模拟视频信号的PC，而是把摄像机输出的模拟视频信号通过内置的嵌入式视频编码器直接转换成数字信号，通过计算机网络传输出去，嵌入式视频服务器具备视频编码处理、网络通信、自动控制等强大功能，直接支持网络视频传输和网络管理，使得监控范围达到前所未有的广度[2]。

嵌入式系统设计

嵌入式视频监控系统是一款前端采集并通过网络传输至后台从而实现视频监控功能的嵌入式视频系统，前端采集采用当前流行的嵌入式开发平台实现，后台宿主机为普通PC机，通过宿主机上客户端软件来浏览前端采集的图像数据[3]。

本系统硬件系统设计方法是前端采用S3C2440，由CMoS和DSP集成一体的摄像头通过USB控制器接入至S3C2440，S3C2440在外围电路配合下共同完成前端采集工作，然后通过以太网与宿主机相连最终以实现视频监控功能。摄像头与PC机只要分别通过.USB线与以太网直接与开发平台相应的接口连接即可。所以本系统硬件设计将主要围绕嵌入式处理器与外围电路而进行设计。

本系统对操作系统的要求是需要有网络的支持，并且有良好的实时性，嵌入式Linux符合本系统的这些需求，并且嵌入式Linux是免费的，遍布全球的众多Linux爱好者又能给予Linux开发者强大的技术支持，综合考虑，本系统将采用嵌入式Linux操作系统来进行开发[4]。

经过对本系统的应用背景和具体要求，对硬件和软件的选择进行了周全的考虑，最终制定出一套前端嵌入式采集并基于TCP协议发送至后台显示的网络应用监控系统[5]。

功能实现

本系统采用基于ARM920T的S3C2440。补可以使用常用的ARM交叉编译器。要成功构建完整的交叉编译环境，需要在宿主机上创建一系列的工具，包括C/C++编译器，汇编器，链接器，嵌入式系统的标准C库和GDB代码级调试器。成功建立好开发环境后便可以运用这些工具进行嵌入式系统开发了[6]。

BootLoader采用由友善之臂提供的supervivi,ivi 的源代码包vivi.tgz 位于光盘的/OpenSourceBootloader 目录，把vivi.tgz 复制到某一个目录，进入该目录，运行以下命令：

#tar xvzf vivi.tgz –C /opt/FriendlyARM/mini2440

执行该命令将把vivi 源代码解压到/opt/FriendlyARM/mini2440 目录，进入vivi 源代码目录，执行：

#cd /opt/FriendlyARM/mini2440/vivi

#make clean

#make menuconfig

采用的Linux内核版本为Linux-2.6.13进入内核源代码目录，然后执行“make menuconfig”输入以下命令，开始编译内核：

#make zImage

编译结束后，会在 arch/arm/boot 目录下生成linux 内核映象文件：zImage

制作 yaffs 文件系统映象需要使用mkyaffsimage 工具程序统映象的制作。

(1)把mkyaffsimage.tgz 文件拷贝到某一个目录，进入该目录，然后执行以下命令：

#tar xvzf mkyaffsimage.tgz -C /usr/sbin

这将把制作工具 mkyaffsimage 安装到系统的可执行路径/usr/sbin

(2) 拷贝光盘中的root_default.tgz 到某一个目录，进入该目录，然后执行以下解压命令：

#tar xvzf root_default.tgz -C /opt/FriendlyARM/mini2440该命令将把root_default 文件系统目录解压到/opt/FriendlyARM/mini2440 目录[7]。

USB摄像头的驱动应当与内核提供的视频驱动挂钩。即首先在驱动中声明一个vidco_device结构，并为其指定文件操作函数指针数组FOPS，向系统注册。在应用程序发出文件操作的相关命令时，核心根据这些指针调用相应函数，并将该结构作为参数传递给它们。这样，就完成了驱动和核心之间的通信[8]。

将配制完成的系统移植入硬件平台中，测试的结果如下图所示：

结语

基于嵌入式技术的网络视频监控是当前一门十分活跃的技术，它包括了嵌入式技术、网络技术、信息技术等多种前沿学科。目前有多种的应用方案，没有形成统一的技术标准，因此对于其中关键技术，如网络视频监控系统的设计、嵌入式操作系统在系统中的应用、视频图像的压缩传输等都是当前迫切需要研究的。

参考文献：

[1] 郝荣霞 ，徐旭东，陈文博.基于网络摄像机的第三代视频监控系统的研究信息技术 [J].2005年总第9期.

[2] 江潮，苏祥芳，刘立海，牟旭东等.基于网络的数字视频监控系统[N].武汉大学学报(自然科学版).46卷第5期.

[3] 梁春雁，谢剑英.智能大厦的视频监控系统设计[J].测控技术.1999年18卷第10期.

[4] 陈莉君著.Linux操作系统内核分析[M].北京:人民邮电出版社.2000.

[5] 马听.视频监控系统的现状和今后发展趋势[J].金卡工程.2005年总第3期.

[6] 季兵，季晓勇，马江波.基于PC的数字视频通信系统的实现[J].计算机应用研究.2001年第4期.

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中图分类号：TP277

1 现有监控系统简介

现有监控系统采用星型网络结构，所有视频数据汇聚到安防专用核心交换机，再通过核心交换机转发给流媒体服务器、存储服务器等。管理服务器采用双机热备，流媒体服务器采用集群方式，视频存储采用IPSAN架构，并通过远程电路专线实现了远程视频信号监视及录像查看，有着较高的系统安全性。

系统网络结构如下：

但是，该视频监控系统仍存在一些问题：

现有系统采用单核心二层网络结构，在这种结构中，核心层是所有流量的最终承受者和汇聚者。同时，由于视频监控传输数据量非常大，如果接入传输链路出现问题，则与这条链路相关联的所有摄像机的录像无法查看；如果这台核心交换机出现故障，会导致整个监控系统不可用，且故障解决时间相对较长，风险较大。

2 视频监控系统的改造

2.1 网络系统的改造

增加1台核心交换机，和原有核心交换机之间采用VRRP协议实现负载均衡和双机热备。接入交换机分别引两条光纤到核心交换机。

其中任意一个核心交换机和线路出现问题，都不会影响网络的畅通，为网络运行提供了更高的安全及可靠性。示意图如下：

2.2 安防平台系统的接入

与原单核心交换机相连的安防平台系统设备主要有：管理服务器、流媒体服务器以及IPSAN存储服务器。

IPSAN存储服务器、管理服务器和流媒体服务器要求双网卡绑定，分别接入两台核心交换机。

如无法满足双网卡绑定则需增加一台接入交换机，用作双核心交换机的接入。

2.3 改造完成后系统拓扑图及说明

（1）前端摄像机、编码器接入方式保持不变；

（2）所有接入交换机采用双链路接入到两台核心交换机；双核心交换机之间采用VRRP协议实现负载均衡和双机热备，实现核心关键设备硬件冗余及主干链路冗余同时也可将2台核心的处理性能叠加，增强核心处理能力。

（3）在实际项目实施的时候，如遇到接入交换机到核心交换机尾纤不足的情况，可采用尾纤式光分路器将原有光纤信号分别接入2台核心交换机。

3 总结

随着经济的飞速发展，视频监控技术在工作生活中应用越来越广泛，对监控系统的稳定性和安全性的要求也越来越严格。

本文结合数字视频监控系统的现状，提出了基于网络数字化视频监控系统双核心交换机热备的技术解决方案，最大化规避了系统存在风险，提高了系统安全性。

参考文献：

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一、引言

当前随着城市化的不断推进，城镇居民住宅小区大量兴建，改善了城镇居民的居住条件。但由于新建小区地域广、面积大，人口高度密集，住户成份复杂，安全防范设施不完善，已成为城市刑事案件的高发部位。

居民小区安全防范工作事关社会和谐安宁，而居民小区是入室盗窃、诈骗、故意伤害等违法犯罪行为多发的地方。加强城镇居民小区安全技术防范系统，特别是视频监控系统的建设，对于提高居民小区安全防范能力，保护人民群众生命财产安全，推进平安城市建设具有十分重要的意义。

二、视频监控系统在居民小区中的犯罪预防和发现功能

1.威慑违法犯罪分子。视频监控探头可以对监控区域进行全方位扫描和小范围监视，在监视区域内不受时间、空间和天气的影响，对案件高发区进行治安巡查，及时掌握监控区域内的情况。居民小区中，在视频监控覆盖的区域，被拍摄到的人或物都会通过视频监控系统储存到电脑之中，一旦有人在视频监控范围内进行违法犯罪，那么无论他将证据掩藏的多么好，他的行为都会有迹可循，这在无形中为企图进行违法犯罪活动的犯罪分子增加了犯罪成本和风险。

2.有利于建立快速反应机制。运用视频监控，我们能够及时发现警情，有效掌握社会治安动态，实现视频监控系统与应急处置力量的有机结合。2012年12月20日，北京市公安局海淀分局西山派出所就依靠视频监控破获了一起入室盗窃未遂案件。2012年12月20日凌晨2时许，西山派出所民警在居民小区附近例行巡逻时，所内的监控室发现三名男子在居民小区内的一所超市附近东张西望，行迹可疑。民警快速反应，前往现场，发现这三名男子已进入超市正在行窃，遂对三名男子进行抓捕，从而成功避免了一起入室盗窃既遂案件的发生，保护了公民的人身财产安全。

3.重现犯罪现场，提供犯罪证据与线索。通过视频监控的合理运用，我们可以利用事后调取监控视频的方式寻找线索。视频监控系统，一方面可以对实时发现的可疑情况进行跟踪拉近拍摄和录像固定，清晰得记录车辆特征和嫌疑人的体貌特征。另一方面可以通过倒查的方式，调取案发地点相关区域和犯罪嫌疑人可能来往的路线的视频监控，发现犯罪线索，获取相关证据，追踪犯罪轨迹，锁定目标，为侦查破案提供正确的方向。2012年的2月，北京市朝阳区发生一起抢劫杀人案件，犯罪人在实施犯罪后穿过被害人所居住的社区逃跑。警方通过调取社区内的所有监控视频，发现了犯罪人的逃跑路线，并进行追踪，最终在某网吧的监控视频中获取了犯罪人清晰的面部和体貌特征，由此锁定并抓获了犯罪嫌疑人。

三、视频监控系统在当前我国居民小区中的功能发挥情况

（一）我国居民小区类型

当前我国城市居民小区从安全管理模式角度看，主要可以分为三类：开放式，半开放式和全封闭式。全封闭式小区是指四周有屏障，且小区出入口24小时有物业保安值守，非小区人员进出实行登记制度的小区。半开放式小区一般都有人力安全防范，以保安为主要力量，其他辅以义务巡逻队，还有公安机关的路面巡逻警察力量。小区有屏障将住宅区与外界相隔离，但出入口较多，无专人全天候进行安全防范，安全力度低。开放式小区则是指没有封闭围墙作为屏障的住宅楼区，主要有两种类型。一种是开放式老旧小区，另一种是采取视频监控全覆盖的开放式小区。开放式老旧小区主要是指90年代以前建成的小区，只有最简单的物防措施，如在围墙上用水泥固定玻璃片等，居民家中的安全防范主要依靠防盗窗和防盗网，房屋设施老旧、公共配套缺漏，处于无专人防范状态。另一种是采取视频监控全覆盖的开放式小区，主要是指四周没有围墙将小区与外界隔开，但是采取了全方位覆盖的视频监控设备，辅以其他人防、物防设施对小区进行安全防范的小区。

（二）视频监控系统在不同小区中的应用现状

封闭型住宅小区在犯罪预防方面大量运用技防手段，电子监控设备遍布整个区域，视频监控系统建设的规范化程度高，基本可以对整个小区的状况进行实时监控，在发生违法犯罪案件后可以及时调取监控录像，了解案发状况，锁定犯罪嫌疑人，有益于警方的深度侦查研判。

半开放式小区中视频监控的普及率相对不高，安全性相对有所下降。而且在这类小区中，视频监控设备常常只是摆设而已，对于视频监控系统的操作并没有专人来进行，没有形成规范，物业、保安人员不知道如何操作系统，不知道如何调取监控视频，有时甚至不清楚视频监控设备是否正在正常运转，视频监控系统形同虚设。

开放式旧小区内居住的居民中流动人口比例较大，发案率也相对较高。由于建设时间较早，视频监控的理念尚未普及，因此在这类开放式小区中，视频监控设备基本是空白。采取视频监控全覆盖的开放式小区中，视频监控系统的运用非常规范而全面，视频监控室24小时有专人值守，建立起了快速反应机制，有效威慑了违法犯罪分子，遏制了治安案件的发生。

（三）视频监控系统在城市居民小区现实运用中的不足

我国目前绝大部分的城镇居住区在建造之初，规划设计人员往往不了解环境设计对犯罪的影响，忽视了小区环境设计对于降低发案数，提升安全感的重要性，因此视频监控系统的安全防范功能并没有得到应有的发挥。有关统计显示，涉及到视频监控的案件的破案率不足百分之三十，这体现出我国目前的视频监控系统仍存在许多不足之处。

1.设备分布不平衡，布局不科学。由于经济发展水平的限制，视频监控系统目前在我国的普及率仍然不是很高。不仅如此，视频监控系统在布局上也存在着严重的不平衡现象。在党政机关、企业、医院、中心学校中，视频监控密布，基本可以做到零盲区。而在一些老旧城区、城乡结合部的小区，监控摄像头的设置非常少，存在大片治安盲区。

2.技术落后，对光照条件要求高。目前我国的监控摄像头虽然可以实现360度全方位的转动，但是一个摄像头一次只能监测一个方向，其余大部分的区域则是盲区，需要其他的摄像头做为补充，存在死角。而且目前监控摄像头的像素仍不够高，民警调取查看时只能了解案发的全过程，很难判断出当事人的面容特征。此外，早期的探头还存在夜晚光线不足或是干扰光较多的问题，导致夜间监控视频难以辨认使用。

3.视频安装位置不合理。许多安装了视频监控系统的地点往往安装位置都比较高，容易被树枝、树叶所遮挡。且由于所处位置太高，视频监控区域的标志太小导致人们很难注意到监控摄像头的存在，造成一种此处没有视频监控的假象，这使得视频监控设施本来具有的威慑力大打折扣。

4.监控视频的传输效果与实时监控存在着一定差距。监控视频通过网络传输需要一定的传输速率，由于带宽的限制，监控视频从摄像头传输到播放设备上有一定的时间差，这就造成反应时间的延迟，难以实现实时监控的效果。有的监控的系统时间和实际时间存在误差，容易误导侦查。

5.视频资源整合度低。目前，我国城市市区内的大部分住宅小区都安装了监控探头，这对于发现案件是非常好的线索，但是，由于资源的不整合，公安民警在接到报案后不能马上调取现场监控，而是要到案发现场通过物业部门才能调取监控，容易错失宝贵的最佳办案时间，降低办案效率。

四、如何有效发挥视频监控在居民小区预防和发现犯罪的作用

经调查了解到，居民小区的治安防范工作量大、面广，为了维持居民小区治安的和谐稳定，我们必须将人防、物防、技防三者有机结合，尤其是要将技防和人防有机结合好。通过对各个派出所的犯罪案件数据的分析，发现凡是安全系数高的的居民小区，人防、物防、技防三者有机结合，尤其是技防方面，合理的布建不仅节约了成本，也充分发挥了视频监控的震慑和监控作用，大大提高了小区的安全系数。

1.全面推广视频监控在小区中的应用。目前，在我国三种管理模式的小区中，由于经济发展水平的限制，视频监控系统总体来说分布不足，实现视频监控全覆盖的小区所占比例非常小，大部分小区在视频监控系统的利用上都是非常不完备的，特别是开放式旧小区和半封闭式小区，视频监控系统的利用基本是空白。在我国居民小区中，全面推广视频监控系统的使用是充分发挥视频监控在预防和发现违法犯罪功能的前提和基本保障。

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0 引言

以数字视频的采集、压缩、处理为核心的现代视频监控技术，采用先进图像处理芯片对视频进行压缩处理，把智能图像处理技术用于图像显示、监控成为嵌入式视频监控系统的重点研究方向[1]。无论是MPEG1、MPEG2或者是MPEG4、H.263都已经无法满足运动图像压缩的要求，这时新一代的H.264标准便被制定，H.264作为新一代的编码方式，有效提升了视频压缩率，仅需原先的一半带宽即可播放相同质量的视频，而且视频编码的码率更加灵活，架构主要包括，帧内预测、帧间预测、转换、量化、去区块滤波器、熵编码等模块，下面将研究H.264视频编码的关键技术及其应用前景。[2]

1 H.264压缩标准

H.264是两个组织专家ITU-T和ISO为多媒体传输设计的数字视频编码标准[3]，全称是MPEG-4AVC，翻译成中文意思是“活动图像专家组-4的高等视频编码”，或称为MPEG-4Part10。各种分辨率的视频图像格式都可以被H.264视频编码标准支持，包括sub-QCIF、QCIF、CIF、4CIF、16CIF等[4]。H.264是一种视频压缩标准，同时也是一种被广泛使用的高精度视频的录制、压缩和格式。H.264比其他编码标准有着更高的视频质量和更低的码率，被广泛用于网络流媒体数据、各种高清晰度电视陆地广播以及卫星电视广播等领域。H.264的特点是能低码率、高清晰持续提供较高的视频质量，能大大加强图像的编码效率和改善图像数据在网络中的传输效率。[1]，使网络更加灵活、适应性更强，最大的好处就是节约了成本，弥补了技术差距，让存储与视频管理变得更高效。

2 H.264编码器的结构和特点

H.264只是规定了输入码流的格式及编码之后输出比特流的句法结构，其标准的编码思路是混合编码模式，以帧间和帧内预测来清除空间和时间的冗余分量，用变换和量化编码来清除频域冗余分量。H.264视频编码在一定情况下提高了视频压缩编码性，其视频解码与编码实现的过程相反，依据帧内编码进行逆量化，反变换，重构帧，最后经块滤波器平滑滤波后得到重建图像，[1]H.264编码器的功能组成框图如1。

3 H.264编码器关键环节分析

3.1 帧内预测 比起H.263，H.264提供了更多不同的工具来降低码率，以编码单位来说，h.264中每个宏块（macroblock/mb）大小都是固定的16×16像素，能够实现高分辨率视频的压缩，对于帧间编码来说，它允许变换块的大小根据运动补偿块的大小进行自适应的调整；对于帧内编码来说，它允许变换块的大小根据帧内预测残差的特性进行自适应的调整。

3.2 帧间预测 H.264标准与早期标准不同之处在于，它所使用的是块结构运动补偿，运算精度精确到1/4像素点上。[8]不仅如此，H.264标准还使用了多帧预测的方法，能够明显改善预测增益。[5]

3.3 整数变换与量化 H.264中整型变换与之前的MPEG系列标准所采用的DCT变换都有区别：

①它是整形变换（所有的操作都为整数运算，不存在解码精度损失）。②用整数算术变换可以确保编解码之间实现零失配。③变换的核心运算部分只用到加法和移位运算，不需要乘除运算。④到量化器的缩放乘积因子为整数，减少了乘积因子的数据位数。[4]量化的目的是减小信号的值域，以更少的比特来表示信号，从而达到减少数据量的目的。H.264中量化的步长总共有52种，其按照12.5%递增，并且变换系数的读取有双扫描和之字形两种方式。

3.4 熵编码 熵编码是对数据的冗余信息进行压缩的方法，变长编码和Huffman编码相结合进行，以较短的字长表示出现概率较大的数据，较长的字长表示出现概率较小的数据来达到降低数据量的目的。

CAVLC是一种变长编码。先对变换系数进行zig-zag扫描。用行程码（L，V）表示扫描以后的数据，V代表数值，L代表该数出现的次数。因为视频块在整形变换和量化后，大部分变换系数成为0，只有很少的数据在低频部分，用行程数L代表连续出现的0的个数，V代表0串后挨着的非零值，接着对L和V分别采用Huffman编码进一步压缩，有不同的码表可以查询亮度块和色度块。行程编码大大降低了编码的码字字长。CABAC是一种二进制算术编码，其通过构建模型来预测当前的视频信号。相对于CAVLC编码，CABAC的编码效率更高，更节省码率。[4]

3.5 码率控制 H.264视频编码标准虽然对于编码器的结构实现模式没有具体的规定，但编码器实现的核心问题要解决编码器的结构、相应的视频编码如何控制。H.264编码器采用基于拉各朗日Lagrangian优化算法的率失真优化模型实现视频编码的控制，其实现方法简单而且效率高。[5]

H.264编码标准由于以上关键技术的支持，获得了较高性能编码，但编码器复杂度增加，约为MPEG2的4倍，MPEG4的2倍。其高复杂度原因有两个方面，一是编码选项复杂，二是计算量高。具体内容有宏块的划分及搜索模式的组合的选取、高精度亚像素运动补偿和多参考顿预测，H.264更细化，更精确的数据压缩导致了计算量高。[6]

4 应用前景

H.264作为一种具有高效压缩性能的视频压缩编码技术，其在制定的过程中就充分参考和吸收了H系列和MPEG系列的优秀研究成果，修改或重新制定了其中不合理的部分，使其有很好的压缩性能。H.264能够比H.263和MPEG-4大约省去50%的码率。[7]H.264的高效的视频压缩能力和优异的网络适应性，为视频数据传输的可靠性提供了保障，其可广泛应用于数字摄像、英特网、数字视频录像、DVD及电视广播等领域的图像压缩。

5 结束语

网络视频监控系统要达到良好的监控效果，仅提高摄像头的分辨率是不行的，只有通过改善数字视频的压缩技术，降低视频传输的误码率，提高视频的质量，才能推动网络视频走向智能化。[1]H.264标准的推出是视频编码标准的一次重要的进步，尽管其算法复杂，但是能够大幅度提高编码效率，使得应用范围更加的广泛。

参考文献：

[1]李红京.基于H.264视频压缩技术的网络视频传输系统设计[J].河北工业科技，2011，28（4）：236-239.

[2]齐淋淋，向健勇，唐巍.H.264视频压缩关键技术及其应用前景[J].电子科技，2005（10）13-16.

[3]党晓军，尹俊文.基于H264的嵌入式视频监控系统研究[J].计算机技术与应用进展，2008：407-412.

[4]刘继红，孙海龙，屈鹏.TD-MBMS中H.264视频压缩的实现过程[J].信息通信，2008，4：14-16.

[5]牛建民.H.264视频压缩算法应用研究[M].同济大学工程硕士学位论文，2007，5.

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智能大厦监控系统不同于一般的室外环境的监控。首先，大厦内部的监控布线要结构话，其次，要考虑系统的：技术先进性;方便灵活性；实用；高效；运行成本低性；经济性等特点。论文大全。所有视频监控点在方案设计初期要全部考虑在内，尽量避免以后增加监控点的现象。本文主要对该系统中的门禁系统、防盗报警系统、闭路电视监视系统和停车场管理系统等的设置进行研究。

1.门禁系统

1.1门禁机(读卡器)的设置

根据需要在门外设置(含房间、楼梯间、通道等)距地1.2～1.3m选型一般为感应卡式,根据重要性可选指纹型或瞌孔型门禁机,可双面门禁,也可单面门禁(室内设出门按钮)。

1.2从控制器

门禁机和门禁主机的连接设备,根据需要从控制器可连一、二、四、八个门禁机。从控制器电源设备选定:AC220V50Hz/DC12V,l-5A。

1.3主控制器

主控制器由计算机硬件和软件组成,安装于中央控制室。其中包含各种控制扩展板,遥控程序设置器,机上显示板,数据存储转移模块等。

1.4巡更系统读卡器

读卡器(读头)就是门禁机(巡更开关)。此部分可纳入门禁系统一并设置。

1.5电梯门禁系统

在部分电梯设置读卡器,持有效卡可前往相关楼层。

1.6特别说明

(1)智能大厦可实行-卡通门禁管理,还可进入-卡通消费系统。

(2)门禁系统应能在火灾时自动开启相应的门。可利用火灾联控装置来完成此功能。

2.防盗报警系统

防盗报警系统就是用探测器对建筑物内外重点区域、重要地点布防,在探测到非法入侵者时,信号传输到报警控制器:声光报警,显示地址,有关值班人员接到报警后,根据情况采取措施,以控制事态的发展。防盗报警系统除上述报警功能外,尚有联动功能。诸如:开启报警现场灯光(含红外灯)、联动音视频矩阵控制器、开启报警现场摄像机进行严视,电视矩阵控制器一系列联控:使监视器显示图像、录像机录像、多媒体控制器自动或人工操作等等这一切都可对报警现场进行声音、图像等进行复核,从而确定报警的性质(非法入侵、火灾、故障等),以采取有效措施。

2.1各种探测器的设置

根据需要把防盗双鉴探测器、被动红外束射探测器、玻璃破碎探测器、各种开关等布置于大厦出入口、楼梯间、电梯厅、需要防护的门窗、重要办公室、重要机房等场所。按照不同的布设环境选择不同报警器和安装方式(如壁挂、吸顶)。

2.2声音复核装置的设置

在需要声音复核的场所设置微型监听器(电子监听器),一般采取壁挂方式距地2m左右,监听器与音频矩阵箱间线路多为二芯屏蔽对绞线,如RVVP2×0.5mm2。在控制中心设有音频矩阵箱,该箱与视频切换/控制主机间采用RS485接口,采用对绞线RVVP2×0.5mm2连接。

2.3报警控制中心设置

在小容量系统(路数≤64):通常按分区设置八路报警接口箱,八台箱使回路可达64个。报警头与报警接口箱间,通常为3芯屏蔽线,RVVP3×0.5mm2。报警接口箱与视频切换/控制主机间采用RS-485串行接口,对绞线RVVP2×0.5mm2。

当系统≥64回路时,有两种解决方案:

其一:选择大容量系统,该系统配置128路报警输入卡,系统容纳8～16台报警输入卡,则容量可达2048路报警。如还不够,可多系统组合。

其二:采用门禁/报警管理系统。系统参数:持卡人数65000;门禁机16320;报警防区(路数)130560;报警输出130560;本地打印机225台;报警状态屏1020个;且支持计算机间加密传输技术……。各设备间连接方式为RS-232/RS一485接口,对绞屏蔽线RVVP2×0.5mm2。

3.闭路电视监视系统的设置

在保安系统中越来越多的应用电视监控系统。它使管理人员在控制室便能看到大厦内外重要地点情况,给保安系统提供视觉效果,为消防、楼内各机电设备的运行及人员活动提供了监视手段。

3.1摄像机的设置

根据不同环境选定不同摄像机以及不同的安装方式,如摄像机是黑白的还是彩色的,镜头配置的选择,焦距多大范围,自动调焦、光圈、聚焦是手动调节,固定焦距,摄像和镜头尺寸的配合,是否设置云台,安装方式的确定,是否选择球型、半球型摄像机(尺寸的确定),在大厅和电梯轿厢内选择广角镜头,摄像机防护罩的选取、照明灯具的选取等都随功能的不同而异。

摄像机(含镜头)的控制:由控制器解码器完成。解码器因功能不同而种类很多,但都是在接收矩阵主机传来的信号后去遥控云台,镜头和辅助设备的动作。解码器与矩阵/控制主机间的连接有二种方式:“C',型(同轴控制)和“D型"(对绞线控制)。前面已述及,同轴控制“C?quot;因设备造价高昂而应用较少。对绞线控制“D型",即RS485方式可控距离达3km。且这种方式可用于光纤、微波以及其它传送方式。

特别提示:保安监控系统的线路因现场设备安装位置一般是在走廊、大厅和房间的上部,有的紧贴吊顶,而且同轴电缆和对绞线也较便宜L运行管理独立,所以一般不宜与大厦综合布线电缆合用。当然其它数据、图像的传输就另当别论了。

3.2中央控制室的设置

为了保安工作的方便,一般中央控制室随保卫部门设于大厦首层。其设备主要包括:视频矩阵切换/控制主机,报警接口箱,音频矩阵箱,字符发生器,录像机,主控键盘,副控键盘,音视频监视设备,多媒体终端以及电源设备等。

视频矩阵切换/控制主机,目前有各种输入/输出规格,如8×2,8×4,16×6,96×8,还有视频96人/8出,音频96入/8出一64路报警8控制键盘等。论文大全。特大型系统有视频4096入/4096出一报警2048路,32台键盘的切换/控制主机。在设计和安装实施中,根据需要留有余量,设置规模,选定设备。论文大全。

视频主控制器根据报警系统输入信号,完成云台控制,摄像机移动控制,灯光控制,镜头的控制,以及联动音视频监视器、录像机等等。门禁系统通过网关接人主机形成防盗报警、电视监控、出入口控制三合一的集成系统。借助于多媒体技术一声、图并茂的信息传播能力与计算机的交互性相结合的技术,使智能大厦的保安系统智能化,从而确保大厦的安全。

4.停车场管理系统

一般的智能大厦地下室均设有停车场,对停车场进行自动化管理是必要的,停车场管理系统的功能大致有:出、人口控制、泊车位导向、摄录车辆外形、特征、牌号、记时收费。其中车牌影像识别系统具有保安功能,它可防止偷车事件发生。当用户人场取票或使用月票、储值票时,电脑会通过人口处的摄像机,将车型、车牌号码的彩像记录,同时也记录下该入场票或月票、储值票的编号。当用户离场付费或验票时,电脑会自动将该车编号票证持有者拥有的车辆的车牌、车型等与在入场时留下的录像的车牌、车型等同时显示在显示屏和闭路电视监视器上,工作人员确认后,自动开启闸门放行,同时这些图像存入计算机硬盘备查。

以上设备有机结合,一般将音视频监视器设于“电视墙&quot”,其余集中设于控制台上。控制室的面积由系统规模确定,电源可靠,能温湿度控制,地面设防静电活动地板。

随着网络技术的不断深入，视频监控技术只有沿着网络化、智能化的方向发展，才能满足智能建筑等对视频监控高稳定性，高可靠性和便于安装维护的要求。

参考文献：

[1]贺建权.数字化视频监控系统集成工程设计[D].湖南大学, 2007.

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中图分类号：TP 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）06-0038-01

1 引言

网络视频监控系统是一种以计算机技术、图像视频压缩技术和视频数据实时传输技术为核心的新型数字视频监控系统，具有附属设备少，造价低、操作简单、维护方便等特点。以结构分为摄像部分、传输部分、控制部分和图像处理与显示部分。

网络视频监控系统是一种典型的网络视频实时传输系统。不仅符合信息产业的未来发展趋势，而且代表了监控行业的未来发展方向，成为目前信息产业中颇受关注的数字化产品。

2 设计原理

2.1 系统硬件的实现

（1） 铺设线槽，PVC穿线管

铺设的线槽采用塑料槽40㎜×20㎜，PVC穿线管选择φ16mm。

设计好线槽铺设的“工艺”后，就先将线槽在墙面上进行比划或用米尺进行测量后，裁取合适长度的线槽，用电钻在线槽上打孔并用螺丝把线槽固定在墙上。

（2） 电源线

电源线的规格： RVVP2×0.5；

线缆的铺设是先分别量取四个摄像机所在位置到主控制器所在位置之间的长度，最后分别在这四个长度的基础上加上在摄像机处预留出的15公分和在控制器处预留出的2m，这样得出的四组数据即为实际的线缆长度。按照测量的数据分别量取四组电源线，并对四组线缆分别进行标记，以表示出该组线缆是从哪一个摄像机引出的到达控制器的线缆，方便安装。

（3） 视频电缆

视频电缆的规格：SYN 75-5-1；

视频电缆的铺设和电源线相同。

（4） 硬盘录像机

硬盘录像机选择的是海康威视DS-7200HV-ST系列。

DS-7200HV-ST网络硬盘录像机是海康威视自主研发的最新款高性价比网络硬盘录像机。

安装好硬盘后就可以把硬盘录像机放在主控制柜中，按照实验室摄像机所在的房门号依次连接好视频线，并连接好电源线、鼠标、网线等。

（5） 摄像机

摄像机的产品型号为JZY-8556；像素为PAL： 752H×582V，NTSC： 768H×494V；工作电压为DC 12V；红外距离（根据镜头匹配）为10米～60米。

先安装支撑摄像机用的支架，摄像机的安装要考虑从线槽里面引出的连接摄像机的线缆尽量少，尽量整齐。在安装好支架后，再用螺丝把摄像机固定在支架上就完成了。

2.2 系统软件的实现

（1） 网络设置

在网上邻居中打开属性对话框后选择“Internet协议（TCP/IP）”，修改IP地址为192.168.129.103；再点击“开始”菜单，选择“运行”，输入“ping 192.168.129.130_t”来检查网络是否正常。

（2） 监控软件的安装

双击安装程序显示初始化对话框，初始化完成后按提示安装监测软件。首次运行监测软件需要注册一个软件的管理员。

配置好设备后，点击标题栏“预览”，回到监控软件预览界面。点击左侧默认显示设备列表，双击设备即可显示摄像机传输的图像。

3 设计方案

3.1 网络视频监控系统的功能需求

（1） 实验管理

利用该系统老师可以在管理中心清晰的同时观察多个学生的实验。通过控制摄像机的焦距和云台可以仔细观察学生实验过程，录像资料将作为课件被保存。

（2） 远程指导

利用安装在实验室的语音对讲系统可以实现对学生的远程指导。教师通过登陆校园网实现网络教学目的，对学生实验的准备情况、过程进行详细了解和指导。

4 网络视频监控系统主要实现功能

4.1 多画面播放界面的预览

DS-7200HV-ST系列支持移动侦测录像。

4.2 回放录像

DS-7200HV-ST系列支持录像资料的检索和回放；支持回放时对任意区域进行局部电子放大；支持回放时的暂停、快放、慢放、前跳、后跳，支持鼠标拖动定位；支持最大4路同步回放。

5 结束语

网络视频监控系统可实现本地监控，硬盘文件管理，录像与回放，网络功能，资料备份等功能，更好的实现了自动化监控与管理。不足之处在系统只研究了网络视频监控系统的本地监控和录像回放，还没有实现报警与异常管理等功能，但在本系统研究的基础上完全可以实现报警与异常管理的优化设计。

参考文献：

[1]马少华.《建筑安全防范监控系统及应用》[M].北京：化学工业出版社，2008.10

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中图分类号:TN141.9文献标识码:B

The Analysis of Video Surveillance System

LIU Gang-li,WU Fei

(Chengdu Electromechanical college, Chengdu Sichuan 610031, China)

Abstract: Embedded video surveillance system is a new digital video surveillance system based on embedded system technology, video technology and real time network transporttechnology. Compared to the old video surveillance system, it has many advantages, such as stability, real time performance, functions and price etc. It is also the direction of research and development in video surveillance system.

Keywords: vedio surveillance; embedded system; artificial intelligence

引言

近年来,视频监控系统得到了广泛应用。从功能上讲,视频监控系统可用于安全防范、信息获取和指挥调度等方面,可以提供生产流程控制、大型公共设施的安防、医疗监护、远程教育等多种服务。从应用领域上看,视频监控系统在各行各业都得到了应用,例如军事领域的基地安防、公安侦破、监狱法庭监管等;档案室、文件室、博物馆、金融等机要部门的监视、控制和报警;交通领域的高速公路收费管理、交通违章、流量监控、车辆牌照管理和公路、桥梁、铁路、机场等场所的远程图像监控;电信领域的交换机房、无线机房、动力机房等的远程监控;电力领域的变电站、电厂等的远程无人值守监控;社区物业管理中的住宅小区、办公室安全防范和智能大厦、停车场的无人监控等[1]。

1模拟视频监控系统

早期视频监控方案中的视频、音频信号的采集、传输、存储均为模拟形式,没有实现数字化,更不能通过网络来交换数据。模拟视频监控系统通过微处理器或者PC机对模拟视频系统实施数字控制以及多媒体管理,具有良好的实时性和图像质量,然而这样的系统灵活性差。以下是模拟监控系统的主要缺点:

(1)监控的范围很有限,通常只适合于小范围的区域监控。同轴电缆是模拟视频信号的主要传输工具,而同轴电缆传输模拟视频信号的距离比较短,往往不超过一千米,双绞线的距离更短。由于模拟线路不可能很长,所以信号传输距离有限且无法联网,仅局限于同一建筑物或工厂内[2];

(2)模拟信号占用通讯线路较多,而且开放性较差;

(3)监控质量不高。由于模拟信号很容易受干扰,所以监控图像质量不好;

(4)维护管理复杂。没有良好的用户操作界面,非专业人员无法正常操作;

(5)成本较高。对于每个监控中心都需要配置一套监控设备,而且信息的存储方式是利用录像带、磁带等设备,这些存储设备成本较高。

由于存在以上缺点,所以传统的模拟视频监控系统己远远不能满足越来越高的生产和管理监控的需求[3]。

2数字视频监控系统

上世纪90年代,由于视频压缩编码技术、多媒体技术、网络通讯技术的出现,数字视频监控系统迅速崛起。目前,数字视频监控系统主要有两种类型:一种是以基于PC的数字录像设备为核心的视频监控系统;另一种是以嵌入式视频WEB服务器为核心的视频监控系统。

2.1基于PC的视频监控系统

基于PC的多媒体监控系统的结构一般是在远端监控现场,有若干个摄像机、各种检测、报警探头与数据设备,通过各自的传输线路,汇接到多媒体监控终端上。多媒体监控终端可以是一台PC机,也可以是专用的工控机。除了处理各种信息和完成本地所要求的各种功能外,系统利用视频压缩卡和通信接口卡,通过通信网络,将监控信息传到一个或多个监控中心。

相对于模拟传送,基于PC的多媒体监控具有以下优点:

(1)数字监控系统把监控录像保存在大容量硬盘上,数字信号长期存储,信息永不丢失,图像质量不下降;

(2)数字视频容易被计算机处理,可以在监控图像中设定报警区域,计算机对报警区域的图像进行分析和处理,当有目标在该区域内活动时,计算机及时采取预定操作,在一定程度上做到自动监控,无人职守;

(3)数字视频经过压缩之后,占用带宽较小,而且数字信号在传输时容易进行加密,非法截取的信号无法还原为视频图像;

(4)数字录像存储在计算机硬盘上,可以用计算机来检索和管理,摆脱了手工管理和检索的复杂繁琐[4]。

2.2基于嵌入式技术的网络视频监控系统

随着网络带宽、计算机处理能力、大容量存储和嵌入式技术的快速发展及各种实用视频处理技术的出现,视频监控步入了全数字化的网络时代。以目前嵌入式处理技术、视频压缩及解压技术、网络通信技术等构成的视频监控系统称为基于嵌入式技术的网络视频监控系统。基于嵌入式技术的视频监控系统的优点是:性能稳定,便于安装,易于实现系统的模块化设计,便于管理和维护,能够充分利用网络资源[5]。

3国内外研究现状

智能视频监控具有广泛的应用前景和潜在的经济价值,引起了国际上许多著名科研机构以及研究人员的兴趣。就目前而言,国际上对智能视频监控的研究已经达到了一定的水平,智能视频也受到越来越多的重视,一些重要的学术期刊和重要的学术会议已经将智能视频监控作为主题内容之一。同时也有不少的原型系统被研制出来,如在上个世纪90年代末,美国国防高级研究计划局(DARPA)资助卡内基梅隆、戴维SARNOFF研究中心等著名大学和科研机构,联合研制出了智能场景监视与监控系统VSAM,应用在未来战争中人力监控费用昂贵、危险系数高或者人力无法实现的场合的监控;美国ISS公司研制出的AUTOSCOPE 2004是一种大区域视频监控系统,已经作为北美铁路运输监视系统实际应用。

在国内,智能视频监控的研究也已经有了长足的进步,2002年5月,第一届“全国智能视觉监控学术会议”在北京召开,迄今为止,已经举行了三届,得到了广泛的关注[6]。此外,中国科学院自动化研究所模式识别国家重点实验室已经成立了智能视频监控研究小组,正在开展智能视频监控方面的研究,研究内容包括:快速准确的运动检测;实时性的基于三维模型的车辆与行人的定位、识别和跟踪;基于移动摄像机的视觉监控技术;多摄像机的协作监控;事件的机器学习方法;异常现象的检测、报警与目标的行为预测;对目标运动情况给出语义上的解释的方法以及远距离的身份识别等等,其目标是实现一个包括以上研究内容的动态场景集成分析演示系统[7]。

4发展方向

经过十多年的发展,智能视频监控技术在组网结构、视频信息压缩与存储、视频流传输以及人机界面上都已经比较成熟,但总体而言,智能视频监控技术还远远达不到完美,今后在以下几个方面值得探索和研究:

(1)采用新的视频图像编码标准提高视频图像的质量,以利于视频观看以及图像检测;

(2)提高视频流的压缩与传输速度,以增强视频监控的实时性;

(3)视频检测与识别技术,包括从监控摄像机所捕捉的序列图像中检测是否有运动物体存在的运动检测以及异常现象的检测、报警与目标的行为预测等;

(4)全方位的视频监控,单个摄像机的视野有限,要监控大范围的动态场景就需要多个摄像机,此外,多个摄像机也有利于解决遮挡问题,多摄像机的定标与数据融合是两个关键问题;

(5)人工智能在智能视频监控系统中的应用。

参考文献

[1] 胡永红. 智能多路视频监控系统的设计[J]. 微机发展,2001, 11,75-76.

[2] 施裕丰,陈坚,陈启转,梁炯达. 网络式多媒体监控系统[J]. 计算机工程,2000,3,74-76.

[3] 夏惊涛,卢娜等. 视频监控系统浅析[J]. 测控技术,2006, 25,84-85.

[4] 季兵,季晓勇,马江波. 基于PC的数字视频通信系统的实现[J]. 计算机应用研究,2001,4,102-104.

[5] 袁毅. 基于嵌入式Web服务器的网络视频监控[J]. 电网技术,2000,5,71-73.