５结语
本文介绍的基于ＩＰ网络的采用通用计算机结 合视频采集卡的数字视频监控系统，已成功应用于 某大型仓库的无人看护，使用情况表明其性能良好。 今后，随着相关技术的发展，基于ＩＰ网络的功能更 强大和体积更小巧的嵌入式数字监控系统将得到越 来越广泛的应用。
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｖｉｄｅｏ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｍｅｔｒｏ Ｌｉｎｅ ９ Ｍｏ Ｚｈｉｇａｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｎａｌｏｇｕｅ ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｌｏｓｅｄ－ｅｌｆ－ ｃｕｉｔ ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｖｅｒｙ ｑｕｉｃｋｌｙ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｎｅｗｌｙ ｅｍｅｒｇｉｎｇ ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｄｅｏ ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ ｓｙｓｔｅｍ ｓｅｅｍｓ ｔｏ ｈａｖｅ ｍｏｒｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ．Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｒｅｍｏｔｅ ａｃｃｅｓｓ ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ·ａｎｄ ｉｓ ｖｅｒｙ ｅａｓｉｌｙ ｔｏ ｓａｖｅ ａｎｄ ｍａｎａｇｅ ｖｉｄｅｏ ｄａｔａ，ｉｔ ｃｏｕｌｄ ａｌｓｏ ｂｅ ｅａｓｉｌｙ ｕｐｇｒａｄｅｄ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｄｅｏ ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ ｓｙｓ— ｔｅｒｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＩＰ ｎｅｔｗｏｒｋ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｄｏｐｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｓｔｕｄｙ ｓｔａｇｅ ｏｆ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｍｅｔｒｏ Ｌｉｎｅ ９。ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｅｎｔｉｒｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｃｏｎｔｒ０１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｍｅｔｒｏ；ａｎａｌｏｇｕｅ ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ ｓｙｓｔｅｍ；ｄｉｇｉｔａｌ ＳＵ· ｐｅｒｖｉｓｏｒｙ ｓｙｓｔｅｍ；ＩＰ ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｕｔｈｏｒ’Ｓ ａｄｄｒｅｓｓ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｍｅｔｒｏ Ｎｏ．３ Ｌｉｎｅ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，５１８１７２。Ｓｈｅｎｚｈｅｎ，Ｃｈｉｎａ
据此目标，ＭＰＥＧ．４引入ＡＶ对像（Ａｕｄｉｏ／ Ｖｉｓｕａｌ Ｏｂｊｅｃｔｓ），使得更多的交互操作成为可能。 尽管ＭＰＥＧ－４并不是专为视频监控压缩领域而设 计的，但同样也适合ＣＩＦ（常用标准化图像格式，３５２ ×２８８像素）或者更高清晰度（７６８×５７６像素）情况 下的视频压缩。
实现压缩算法的方式有２种，即软件压缩和硬 件压缩。其中硬件压缩的实时性好、性能可靠，市场 上也存在专用的ＭＰＥＧ．４压缩芯片或板卡。 ２．２信道环境以及实时性的考虑
ＩＳｏ组织制订的ｏＳＩ网络参考模型中，运输层 建立在ＩＰ层之上，包含２种传输协议：一种是传输 控制协议ＴＣＰ，它是面向连接的网络协议；另一种 是用户数据报协议ＵＤＰ，它是无连接的。其中ＴＣＰ 不适合实时传输音视频资料，常用的是基于ＵＤＰ
万方数据
的ＲＴＰ协议。由于ＵＤＰ没有差错控制，属于不可 靠的分组递交，为了实现可靠交付和流量控制， ＩＥＴＦ（互联网工程部）提出了ＲＴＰ和ＲＴＣＰ两个协 议。所有的实时媒体资料都使用ＲＴＰ进行传输， ＲＴＣＰ提供接收方向发送方反馈信息的功能。它们 都是基于ＵＤＰ的。
３数字视频监控系统的设计
３．１系统原理框图 图２的数字视频监控统由９个模块组成，其音视
频采集和压缩处理由视频采集卡硬件完成。视频采 集卡通过附带的ＳＤＫ函数接口同网络传输模块之间 通信。当视频采集卡完成视频捕捉和压缩处理后， ＲＴＰ协议封装模块对数据块进行封装和排序，然后 交给ＵＤＰ网络传输模块在ＩＰ网络上传输；对于接收 端所做的工作和发送端基本类似，只是负责把网络传 输过来的音视频资料包重组和译码回放出来。
一种技术方法是利用现有的数字网络，对音视频 信号进行数字化压缩，将压缩码流组成ＩＰ报文，通过 Ｒ】）／ＩＰ协议，把这些ＩＰ报文传到监控中心实时解码
出 ＶＰ视Ｎ，频可图以像是，专以网进行 ，集也中可监以控是。公这网个，数如字硎网、络Ｉ可ＳＤ以Ｎ、是
ＧＰＲＳ、ａ）ＭＡ、螂Ｉ，、宽带城域网、互联网等。
而监控系统大多数的应用场合是在一个相对较 小的地域内进行视频监控，因而可以使用已经广泛 使用的以太网作为数字硬盘录像系统视频传输的信 道。目前１００ＢБайду номын сангаасＳＥ－Ｔ以太网的带宽已经达到１００ Ｍｂｉｔ／ｓ，可以满足数字硬盘录像系统提供高质量清 晰图像、多路视频同时传输的要求。 ２．３网络协议和传输机制的控制
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图３数字视频监控系统硬件组成
４软件设计
数字视频监控系统工作为Ｃ／Ｓ（客户／服务器） 方式，包括采集、传输、服务器显示和控制三部分。
数字监控可以利用现有的网络，不需要为图像 监控再建传输网络。只要ＩＰ网络能够覆盖相应的 范围，都可以进行集中监控，包括通过互联网进行集 中监控。 ２．１数字视频压缩标准以及压缩方式的选择
现有的压缩算法有Ｈ．２６３系列，Ｍ－ＪＰＥＧ， ＭＰＥＧ－１ ＶＣＤ压缩标准，ＭＰＥＧ－２ ＤＶＤ压缩标 准，ＷＡＶＥＬＥＴ小波变换，ＭＰＥＧ－４标准等。这些 算法各有优缺点，也决定了其应用于不同行业的适 用性。ＭＰＥＧ－４视频压缩技术的出现引发了压缩 领域的一场革命，基本上克服了其他压缩算法的缺 点，可利用很窄的带宽，通过帧重建技术压缩和传输 资料，以最少的数据获得最佳的图像质量。ＭＰＥＧ－ ４试图达到以下２个目标：①低比特率下的多媒体 通信；②多媒体通信的综合。
在使用ＲＴＰ协议对音视频复合流进行封装时， 通行的做法是：在Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统中装载ＲＴＰ 协议的动态链接库（ＤＬＬ），然后将发送端的视频编 码器输出的数据流进行相应的成帧算法，形成适合 于ＲＴＰ协议格式的视频流封装，递交给ＲＴＰ协议 分组处理模块，加上此协议的分组报文头；并根据当 前的采样时钟打上时间戳，标记顺序号，并给定帧 频、分辨率、相应的压缩格式等参数，经多目地址传 输来完成。在接收端，当实时视频资料到达后，去掉 该层协议的头标，根据套接字应用的埠号向上层递
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莫志刚
（深圳市地铁３号线投资有限公司，５１８１７２，深圳∥工程师）
摘要基于闭路电视的模拟监控系统已经发展得非常成 熟，但当前兴起的数字视频监控系统与之相比，有许多优点。 数字视频监控系统具有高智能性和高可靠性，能提供远程访 问能力，视频资料的管理、保存方便，而且可以开发升级。深 圳市地铁９号线在可行性研究阶段提出采用基于ＩＰ网络的 数字视频监控系统的设计方案，使数据采集、传输、终端控制 实现了全过程数字化，为提高运营效率及降低运营成本提 供了强有力的保障。 关键词地铁；模拟监控系统；数字视频监控系统；ＩＰ网络 中图分类号Ｕ ２３１＋．９２
交。ＲＴＰ分组模块处理递交的资料分组，根据其会 话标识和序列号进行鉴别，将有效的分组传递给相 应的译码缓冲区，实现视频流内部的同步。
为了避免引起广播风暴，采用了在ＰＣ平台上 实现ＩＰ组播，为此量身定制了一个基于微软基本类 库ＭＦＣ的ＩＰ组播类ＣＭｕｌｔｉｃａｓｔＳｏｃｋｅｔ。ＩＰ组播 类ＣＭｕｌｔｉｅａｓｔＳｏｃｋｅｔ是在异步Ｓｏｃｋｅｔ类 ＣＡｎｓｙｃｓｏｃｋｅｔ的基础上派生出来的，分组中的每一 个成员都可以动态地加入和退出；组中的某个成员 发出的信息，分组中其他所有的授权成员都能收到， 它是ＵＤＰ Ｓｏｃｋｅｔｓ的一个分支。由于数字硬盘录像 系统（ＤＶＲ）还需要给客户端提供网络控制功能和 传送系统信息，在具体的网络编程应用中，采取 ＵＤＰ Ｓｏｃｋｅｔ和ＴＣＰ Ｓｏｃｋｅｔ并存的编程机制。
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ＩＰ网络
图２数字视频监控系统原理框图
３．２系统硬件构成 图３所示是整个数字视频监控系统的硬件组
成，包括摄像头、前端采集计算机和中心服务器３个 主要部分。前端采集计算机中装有视频采集卡，根 据采集卡的路数多少可以配备相应数量的摄像头。
ＰＣ管理主机可以通过ＩＰ网络，对前端的每一 台视频服务器进行配置、管理、控制，可以实时监控 每一台视频服务器的视频图像。如果视频图像的数 量太多，整个网络太大，一台管理主机可以同时监控 很多台视频服务器的图像，通过ＰＣ机的显示器显 示视频图像，并通过事先设定的规则切换图像信号。 如１５ Ｓ切换１次，要求１ ｍｉｎ进行一次循环。以１ 台ＰＣ机能同时进行１６路解码计算，１台ＰＣ机可 以同时监控６４路视频图像，２台ＰＣ机就可以监控 １２８路视频图像。依此类推。如果在ＰＣ机中插人 多片视频解码卡，视频解码卡支持ＡＶ输出，可以组 成电视墙；多台ＰＣ机可以组成巨大的电视墙，方便 集中监控、管理。
１）视频压缩技术的发展、视频图像实时压缩的 实现，使视频图像压缩码流大大降低，对网络带宽的 要求也降低；
２）网络技术的发展，ＩＰ网络覆盖的范围还在 不断扩大，网络传输成本在不断降低；
３）流媒体技术的发展，使可控性更强。
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万方数据
１模拟信号方式视频图像监视系统的组成 原理及特点
传统的视频图像监视系统中，视频信号总是以 模拟信号的形式出现。图１中Ｍ路视频图像输入、 Ⅳ路图像输出。Ⅳ路输出视频图像可以接到监视 器上，供监控人员实时监控，也可以连接到录像机 （硬盘录像机）上，实时记录视频图像。Ⅳ路输出图 像中的任何一路，可以来自Ｍ路图像中的任何一 路。切换规则是可事先编程的，由微处理器控制。 模拟切换矩阵的特点是实现比较容易，使用非常方 便。现在在１台切换矩阵中实现的切换路数已经非 常高，可以做到１ ０００路以上。