互联网协议摄像机和H.264压缩技术在安全监控系统的应用

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　摘要：本应用笔记介绍了安全视频监控系统中高级互联网协议(IP)摄像机与模拟摄像机的应用差异。与传统产品不同，IP摄像机能够支持高清(HD)图像、本地数据存储、图像分析以及远程控制功能。本应用笔记还详细描述了H.264视频压缩技术在IP摄像机网络中的应用，简单介绍了Maxim的Mobicam3 IP摄像机参考设计。
引言
　　闭路电视系统(CCTV)中的IP摄像机按照互联网协议(IP)通过以太网链路传输音频、视频数据以及控制信号。与传统的模拟安全监控摄像机相比，它们具有众多优势。模拟摄像机一般通过同轴电缆传输模拟NTSC/PAL信号。与模拟摄像机不同的是：IP摄像机支持高清(HD)画面、智能分析、本地视频存储和远程控制。
　　在带有图像分析、视频加密(防止黑客攻击)以及能够将视频数据打包成以太网数据的IP摄像机中，通常采用视频压缩技术。压缩后的视频数据流发送到混合型数字视频录像机(DVR)或网络视频录像机(NVR)进行存储、回放和显示。IP网络视频监控系统允许安全监控人员进行远程监控，通过IP网络发送平移/倾斜/缩放(PTZ)命令，控制中心可以对跨区域或多地点安全监控摄像机进行控制。
　　低功耗摄像机设计可通过以太网供电(PoE)，无需额外电源。采用同一电缆传输数据和电源，PoE安装可大大降低布线成本。有些情况下，也可以由无线网络(例如Wi-Fi?)代替以太网，方便了摄像机布局。这一点对于那些还没有提供以太网的家庭安全监控摄像机尤其重要，此时采用“云计算” DVR代替物理DVR。
多媒体流H.264和运动JPEG压缩技术
　　在同等图像质量情况下，H.264视频压缩标准的压缩比大约是早期MPEG-4标准的2倍。H.264标准中，“高端类”定义为以最低码率获得最高视频质量，特别适合视频安全监控等相关应用。响应时间(延迟)较短的编码方案有助于缩短安全监控人员的等待时间。另外，高清视频编码能够使IP摄像机采集图像的细节，例如，面部特征、汽车牌照等，改善安全监控的图像质量。由于网络带宽有限，要求系统能够通过局域网(LAN)对一路HD数据流进行编码/录像，同时还要通过广域网(WAN)把一路清晰度较低的图像传送到远端显示。





Mobicam3 720p H.264/M-JPEG IP摄像机参考设计
                          
                       
                          
                               
　　除了H.264，许多安全监控系统还要求后向兼容现有的、不支持H.264的设备。运动JPEG (M-JPEG)标准为此类系统提供了后向兼容能力以及采集高清、无损图像的能力。特别是它在支持H.264编码用于不间断视频录像的同时，也可采集JPEG静止图像，静止图像采集可由特殊事件触发控制。
图像分析
　　图像分析是分析视频数据并据此做出决策的过程。利用软件分析功能可以根据特殊事件采取相应操作，无需安全监控人员输入指令。例如，如果摄像机检测到有人穿过安全区域，即可发出报警信号。图像分析功能包括运动检测、绊网和图像跟踪。所有这些功能都需要在基于PC的安全监控管理软件中利用直观的图形化用户界面(GUI)进行配置。




IP摄像机框图
嵌入式Linux?软件和网络
　　IP摄像机需要具备将视频数据流传送到多个客户端的能力。例如，Maxim的IP摄像机参考设计(Mobicam3)支持多达16个客户端，并支持实时传输协议(RTP)和实时数据流协议(RTSP)。此外，该参考设计还支持以下以太网协议：HTTP、DHCP、SMTP、TCP/IP、UDP、TFTP、FTP、NTP和UPnP?。能够采用AES或SHA加密技术对数据流进行加密。