基于寬帶接入網絡遠程視頻監控系統分析

一、前言
　　在人類社會即將進入信息化社會的今天，電信網絡和計算機
網絡的發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算機網絡和電信網絡的服務能力提出了更
高的要求。
　　自九十年代起，隨著Internet的興起和個人計算機的普及，I
nternet用戶數量及以IP為代表的數據業務呈爆炸性增長，同時出
現了大量新型的業務需求，如：視頻會議、電子商務、VOD視頻點
播等。這些新的業務需求對網絡帶寬提出了新的要求。由于OA和D
WDM技術的進步，及ATM技術、MPLS技術、Tbps級路由器的出現，
為傳輸網和交換網的升級換代提供了及時的手段，帶寬的瓶頸落
在了接入網上。
　　隨著基于不同傳輸媒介的不同系統及其多種方案的出現和發展，如基于雙絞線(xDSL，HomePNA)、基于
數字電力線、基于無線(WLL)、基于同軸電纜(HFC、CableModem)和基于光纖(OAN)的系統，接入網寬帶化得
到了空前的發展。
　　接入網寬帶化的發展，反過來又推動了新業務需求的產生和發展。遠程監控就是其中之一。
　　二、遠程監控及其圖像壓縮方式
　　遠程監控過去只有銀行金融機構、文博等企事業單位才會有此業務需求，多為基于傳統接入方式，采
用DDN，V.90Modem，ISDN等接入方式，在銀行金融機構及電信營運商的通信機房進行機房的遠程集中監控
等。
　　而現在隨著接入網的寬帶化，遠程監控對于家庭而言不再是可望不可及的一項業務，它將隨著寬帶接
入網的發展而作為接入網的新業務蓬勃地發展起來，給人們帶來新的家庭感受。
　　作為遠程監控的主要監控內容，圖像因其數據量大而需重點考慮解決方案，若圖像問題解決了，則其
它數據如家庭防盜、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，發展也相當迅速，經典編碼方法如Huffman編碼、算術編碼、預測編
碼、變換域編碼等。考慮到人的視覺感知特點與統計意義上的信息分布并不一致，引出了所謂“感知熵”
理論，同時伴隨著數學理論，如小波變換等以及相關學科的深入發展，產生了現代編碼方式，又稱分析與
綜合方法。基于以上兩種編碼方法，根據不同應用目的而制定的各種圖像壓縮編碼的國際標準相繼被推
出。
　　歸納起來，主要有H.261、H.263、H.264建議，JPEG標準以及MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4標準等。MPEG標
準尚有MPEG－7、MPEG－21等。MPEG-1/2/4是系統級的標準，它們不僅有視頻編碼，也有音頻編碼和系統層
的協議內容，包含復用和同步時基等。而H.261，H.263只是一個視頻編碼標準，必須與其它相關的國際標
準和建議相配套。
　　H.261主要應用于可視電話/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標準草案。該標準草案主要用于數字存儲、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(LAN)或電信鏈路等通信手段相連接。
　　MPEG-1標準用于數字存儲體上活動圖像及其伴音的編碼，其數碼率為1.5Mbps。MPEG-1在H.261基礎上
做了重大改進，以滿足隨機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光盤的標準。
　　MPEG-2的標題名為“活動圖像及相關聲音信息的通用編碼”，可理解為在MPEG-1基礎上的進一步擴展
和改進。目前，MPEG-2已經為世界所承認，它是聲音和圖像信號數字化的基礎標準得到廣泛的應用。引入
了“可分級性(Scalability)”概念實現分級視頻壓縮編碼。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)標準并非MPEG-2的替代品。它著眼于不同的應用領域，非常低的
數碼率(可小于64kbps)的活動圖像編碼技術，其編碼方法基于模型的方法、形態學方法和分形方法等，有
別于MPEG-1/2，容錯性極好。在數字監控系統（DVR等）中得到了大量的應用。