基于寬帶接入網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)分析

一、前言
　　在人類社會即將進(jìn)入信息化社會的今天，電信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)
網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展極大地改變著全社會人們的生活方式，而人們生活方
式的改變又反過來對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和電信網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力提出了更
高的要求。
　　自九十年代起，隨著Internet的興起和個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及，I
nternet用戶數(shù)量及以IP為代表的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈爆炸性增長，同時(shí)出
現(xiàn)了大量新型的業(yè)務(wù)需求，如：視頻會議、電子商務(wù)、VOD視頻點(diǎn)
播等。這些新的業(yè)務(wù)需求對網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了新的要求。由于OA和D
WDM技術(shù)的進(jìn)步，及ATM技術(shù)、MPLS技術(shù)、Tbps級路由器的出現(xiàn)，
為傳輸網(wǎng)和交換網(wǎng)的升級換代提供了及時(shí)的手段，帶寬的瓶頸落
在了接入網(wǎng)上。
　　隨著基于不同傳輸媒介的不同系統(tǒng)及其多種方案的出現(xiàn)和發(fā)展，如基于雙絞線(xDSL，HomePNA)、基于
數(shù)字電力線、基于無線(WLL)、基于同軸電纜(HFC、CableModem)和基于光纖(OAN)的系統(tǒng)，接入網(wǎng)寬帶化得
到了空前的發(fā)展。
　　接入網(wǎng)寬帶化的發(fā)展，反過來又推動了新業(yè)務(wù)需求的產(chǎn)生和發(fā)展。遠(yuǎn)程監(jiān)控就是其中之一。
　　二、遠(yuǎn)程監(jiān)控及其圖像壓縮方式
　　遠(yuǎn)程監(jiān)控過去只有銀行金融機(jī)構(gòu)、文博等企事業(yè)單位才會有此業(yè)務(wù)需求，多為基于傳統(tǒng)接入方式，采
用DDN，V.90Modem，ISDN等接入方式，在銀行金融機(jī)構(gòu)及電信營運(yùn)商的通信機(jī)房進(jìn)行機(jī)房的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控
等。
　　而現(xiàn)在隨著接入網(wǎng)的寬帶化，遠(yuǎn)程監(jiān)控對于家庭而言不再是可望不可及的一項(xiàng)業(yè)務(wù)，它將隨著寬帶接
入網(wǎng)的發(fā)展而作為接入網(wǎng)的新業(yè)務(wù)蓬勃地發(fā)展起來，給人們帶來新的家庭感受。
　　作為遠(yuǎn)程監(jiān)控的主要監(jiān)控內(nèi)容，圖像因其數(shù)據(jù)量大而需重點(diǎn)考慮解決方案，若圖像問題解決了，則其
它數(shù)據(jù)如家庭防盜、出入人員記錄等的問題也將迎刃而解。
　　1、圖像壓縮方式
　　目前，圖像壓縮編碼方法繁多，發(fā)展也相當(dāng)迅速，經(jīng)典編碼方法如Huffman編碼、算術(shù)編碼、預(yù)測編
碼、變換域編碼等。考慮到人的視覺感知特點(diǎn)與統(tǒng)計(jì)意義上的信息分布并不一致，引出了所謂“感知熵”
理論，同時(shí)伴隨著數(shù)學(xué)理論，如小波變換等以及相關(guān)學(xué)科的深入發(fā)展，產(chǎn)生了現(xiàn)代編碼方式，又稱分析與
綜合方法。基于以上兩種編碼方法，根據(jù)不同應(yīng)用目的而制定的各種圖像壓縮編碼的國際標(biāo)準(zhǔn)相繼被推
出。
　　歸納起來，主要有H.261、H.263、H.264建議，JPEG標(biāo)準(zhǔn)以及MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)等。MPEG標(biāo)
準(zhǔn)尚有MPEG－7、MPEG－21等。MPEG-1/2/4是系統(tǒng)級的標(biāo)準(zhǔn)，它們不僅有視頻編碼，也有音頻編碼和系統(tǒng)層
的協(xié)議內(nèi)容，包含復(fù)用和同步時(shí)基等。而H.261，H.263只是一個(gè)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，必須與其它相關(guān)的國際標(biāo)
準(zhǔn)和建議相配套。
　　H.261主要應(yīng)用于可視電話/會議電視，H.263主要用于模擬電話線上的可視電話/電視會議，而JPEG主
要針對高解析度靜止圖像傳輸和低分辨率圖像的傳輸。與H.261/3同系列的H.262與MPEG共同作為ISO/IEC13
818標(biāo)準(zhǔn)草案。該標(biāo)準(zhǔn)草案主要用于數(shù)字存儲、視頻廣播和通信。存儲媒介既可直接連至解碼器，也可通過
總線、局域網(wǎng)(LAN)或電信鏈路等通信手段相連接。
　　MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)用于數(shù)字存儲體上活動圖像及其伴音的編碼，其數(shù)碼率為1.5Mbps。MPEG-1在H.261基礎(chǔ)上
做了重大改進(jìn)，以滿足隨機(jī)存取和高壓縮比的要求，其圖像掃描格式為SIF(SourceInputFormat)格式，并
作為了VCD光盤的標(biāo)準(zhǔn)。
　　MPEG-2的標(biāo)題名為“活動圖像及相關(guān)聲音信息的通用編碼”，可理解為在MPEG-1基礎(chǔ)上的進(jìn)一步擴(kuò)展
和改進(jìn)。目前，MPEG-2已經(jīng)為世界所承認(rèn)，它是聲音和圖像信號數(shù)字化的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)得到廣泛的應(yīng)用。引入
了“可分級性(Scalability)”概念實(shí)現(xiàn)分級視頻壓縮編碼。包括主級ITU－RBT.601/D1格式,HDTV級高級寬
屏/窄屏格式等。
　　1998年通過的MPEG-4(ISO/IEC14496)標(biāo)準(zhǔn)并非MPEG-2的替代品。它著眼于不同的應(yīng)用領(lǐng)域，非常低的
數(shù)碼率(可小于64kbps)的活動圖像編碼技術(shù)，其編碼方法基于模型的方法、形態(tài)學(xué)方法和分形方法等，有
別于MPEG-1/2，容錯(cuò)性極好。在數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)（DVR等）中得到了大量的應(yīng)用。