基于H.264的远程视频监控系统的设计与实现

基于H.264的远程视频监控系统的设计与实现

论文摘要

城市的现代化建设和经济的快速发展,对城市公安系统的视频监控工作提出了许多新的要求和课题。同时,计算机技术、多媒体技术和网络通信技术的发展也为现代城市视频监控提供了有力的技术保证和条件。目前,数字视频监控系统解决了传统模拟监控系统对距离敏感、扩展性差等弊端,成为安防市场的主流产品。但是,数字化后的视频数据具有海量性的特点,给信息存储和传输造成了很大的困难,已经成为人类有效地获取和使用信息的瓶颈问题之一。随着监控系统规模的不断扩大和人们对视频图像质量要求的不断提高,视频监控实时性与图像质量之间的矛盾也越来越显著。尤其是多用户同时访问同一监控点时,广域网带宽往往低于局域网带宽,大量重复视频通过Internet传送到每个用户,造成了广域网带宽的拥挤和浪费,严重影响了视频监控的效果。为了解决以上问题,本文综合利用了H.264视频压缩技术、TCP、UDP、IP协议、IP组播等网络传输技术、多线程和双缓冲区技术、DirectShow流媒体显示播放技术,以邯郸市涉县道路监控项目为课题背景,设计并开发了基于H.264的远程视频监控系统。首先,对视频监控的关键技术进行了追踪,重点分析了H.264视频压缩算法的新特点及在视频监控系统中的应用。其次,分析了典型远程视频监控系统模型的不足并提出了一种改进系统模型,该模型在局域网内设置了总控中心,增加了流媒体服务器,这样硬盘录像机只需要向Internet发送一路视频,再由流媒体服务器向局域网用户转发相同的视频信息,从而解决了多用户同时访问同一视频时,广域网带宽拥挤和浪费的问题。再次,根据改进后的远程视频监控系统模型,对涉县道路监控项目进行了总体方案设计,重点设计了双缓冲区和过滤器,并实现了客户端子系统的软件开发。最后,对系统进行了性能测试,新系统解决了原涉县卡口道路监控系统经常无信号、死机、延时等问题,在性能上有较大改善。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究背景和科学意义
  • 1.2 国内外研究现状和应用前景
  • 1.2.1 视频监控系统的发展历程
  • 1.2.2 国内外研究现状
  • 1.2.3 存在的问题
  • 1.2.4 发展方向
  • 1.2.5 应用前景
  • 1.3 论文研究的主要内容
  • 1.4 本章小结
  • 第2章 远程视频监控系统的理论基础
  • 2.1 视频图像压缩技术
  • 2.1.1 视频图像压缩的理论依据
  • 2.1.2 视频压缩的一般方法
  • 2.1.3 视频压缩技术的分类
  • 2.1.4 视频压缩编码标准简介
  • 2.2 网络传输技术
  • 2.2.1 网络传输协议
  • 2.2.1.1 TCP和UDP协议
  • 2.2.1.2 RTP和RTCP协议
  • 2.2.2 网络传输模式
  • 2.2.2.1 单播方式
  • 2.2.2.2 广播方式
  • 2.2.2.3 组播方式
  • 2.3 多线程技术
  • 2.4 DirectShow技术
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 H.264标准在远程视频监控系统中的应用研究
  • 3.1 H.264编码算法的分层体系结构
  • 3.1.1 H.264标准中的VCL层技术
  • 3.1.1.1 编解码原理
  • 3.1.1.2 帧内编码
  • 3.1.1.3 帧间编码
  • 3.1.1.4 变换和量化
  • 3.1.1.5 熵编码
  • 3.1.1.6 去块滤波器
  • 3.1.2 H.264标准中的NAL层技术
  • 3.2 H.264标准中的差错控制机制
  • 3.3 H.264编码性能的定量分析
  • 3.3.1 H.264与H.263编码性能实验分析
  • 3.3.2 H.264抗误码率性能试验分析
  • 3.3.3 实验总结
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 远程视频监控系统的结构设计与分析
  • 4.1 视频监控系统的结构和工作原理
  • 4.1.1 典型远程视频监控系统模型及分析
  • 4.1.2 系统模型的改进
  • 4.1.2.1 设计思路
  • 4.1.2.2 集中监控系统模型及工作原理
  • 4.1.3 系统硬件功能简介
  • 4.1.4 系统的软件结构
  • 4.1.4.1 系统的软件架构
  • 4.1.4.2 总控中心服务器软件的设计
  • 4.1.4.3 网络传输设计
  • 4.2 视频监控系统的技术路线
  • 4.3 视频监控系统的运行环境
  • 4.4 视频监控系统的技术指标
  • 4.5 本章小结
  • 第5章 客户端子系统的软件实现
  • 5.1 软件模块的划分
  • 5.2 软件实现过程中的关键类及其联系
  • 5.3 双缓冲区技术在视频监控系统中的应用
  • 5.3.1 双缓冲区的结构及工作原理
  • 5.3.2 双缓冲区的数据结构及实现
  • 5.3.3 双缓冲区在数据处理模块中的应用
  • 5.4 利用DirectShow框架实现H.264视音频流的解码播放
  • 5.4.1 源过滤器的设计
  • 5.4.2 H.264视频流解码播放功能的程序实现
  • 5.5 远程控制功能的实现
  • 5.6 系统运行的界面显示
  • 5.7 本章小结
  • 第6章 软件系统的测试与维护
  • 6.1 系统测试
  • 6.2 系统分析
  • 6.3 系统维护
  • 6.4 本章小结
  • 第7章 总结与展望
  • 7.1 本文工作总结
  • 7.2 展望
  • 参考文献
  • 附录1 程序中调用的动态连接库的函数
  • 附录2 主要源程序
  • 致谢
  • 作者简介
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果
  • 相关论文文献

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