网络摄像头培训资料 - 副本

一：什么叫网络视频服务器和网络摄像机？

1：网络摄像机

网络摄像机是传统摄像机与网络视频技术相结合的新一代产品，除了具备一般传统摄像机所有的图像捕捉功能外，机内还内置了数字化压缩控制器和基于WEB的操作系统，使得视频数据经压缩后，通过局域网，internet或无线网络送至终端用户。而远端用户可在自己的PC上使用标准IE览器，根据网路摄像机自带的独立IP地址，对网络摄像机进行访问，实时监控目标现场的情况，并可对图像资料实时编辑和存储，另外还可以通过网络来控制摄像机的云台和镜头，进行全方位地监控。

从内部构成上说，无论是哪种机型，网络摄像机的基本结构大多都是由镜头，滤光器、影像传感器、图像数字处理器、压缩芯片和一个具有网络连接功能的服务器所组成。

网络摄像机作为摄像机家族中的新成员，也有着与普通摄像机相同的操作性能，例如，具有自动白平衡、电子快门、自动光圈、自动增益控制、自动背光补偿等功能。另一方面，由于网络摄像机带有的网络功能，因此又可以支持多个用户在同一时间内连接，有的网络摄像机还具有双通道功能，既可同时实现模拟输出和网络数字输出。

2：网络视频服务器（视频编码器）

从某些角度上说，视频服务器可以看作是不带镜头的网络摄像机，或是不带硬盘的DVR，它的结构也大体上与网络摄像机相似，是由一个或多个模拟视频输入口、图像数字处理器、压缩芯片和一个具有网络连接功能的服务器所构成。视频服务器将输入的模拟视频信号数字化处理后，以数字信号的模式传送至网络上，从而实现远程实时监控的目的。由于视频服务器将模拟摄像机成功地“转化”为网络摄像机，因此它也是网络监控系统与当前CCTV模拟系统进行整合的最佳途径。

视频服务器除了可以达到与网络摄像机相同的功能外，在设备的配置上更显灵活。网络摄像机通常受到本身镜头与机身功能的限制，而视频服务器除了可以和普通的传统摄像机连接之外，还可以和一些特殊功能的摄像机连接，例如：低照度摄像机、高灵敏度的红外摄像机等。

目前市场上的视频服务器以1路和4路视频输入为主，且具有在网络上远程控制云台和镜头的功能，另外，产品还可以支持音频实时传输和语音对讲功能，还有动态侦测和引发事件后的报警功能。

网路摄像机的应用，使得图像监控技术有了一个质的飞跃。首先，网络的综合布线代替了传统的视频模拟布线，实现了真正的三网(视频、音频、数据)合一，网络摄像机即插即用，工程实施简便，系统扩充方便；其次，跨区域远程监控成为可能，特别是利用互联网，图像监控已经没有距离限制，而且图像清晰，稳定可靠；再者，图像的存储、检索十分安全、方便、可异地存储，多机备份存储以及快速非线性查找等

二： 视频编码的基本原理

视频图像数据有极强的相关性，也就是说有大量的冗余信息。其中冗余信息可分为空域冗余信息和时域冗余信息。压缩技术就是将数据中的冗余信息去掉（去除数据之间的相关性），压缩技术包含帧内图像数据压缩技术、帧间图像数据压缩技术和熵编码压缩技术。

去时域冗余信息

使用帧间编码技术可去除时域冗余信息，它包括以下三部分：

－ 运动补偿

运动补偿是通过先前的局部图像来预测、补偿当前的局部图像，它是减少帧序列冗余信息的有效方法。

－ 运动表示

不同区域的图像需要使用不同的运动矢量来描述运动信息。运动矢量通过熵编码进行压缩。

－ 运动估计

运动估计是从视频序列中抽取运动信息的一整套技术。

注：通用的压缩标准都使用基于块的运动估计和运动补偿。

去空域冗余信息

主要使用帧间编码技术和熵编码技术：

－ 变换编码

帧内图像和预测差分信号都有很高的空域冗余信息。变换编码将空域信号变换到另一正交矢量空间，使其相关性下降，数据冗余度减小。

－ 量化编码

经过变换编码后，产生一批变换系数，对这些系数进行量化，使编码器的输出达到一定的位率。这一过程导致精度的降低。

－ 熵编码

熵编码是无损编码。它对变换、量化后得到的系数和运动信息，进行进一步的压缩。

三：视频技术的发展与简介

国际音视频压缩标准发展历程

国际电信联盟电

信标准局

H.261

H.261标准是为ISDN（综合业务数字网）设计，主要针对实时编码和解码设计，压缩和解压缩的信号延时不超过150ms，码率px64kbps(p=1~30)。

H.261标准主要采用运动补偿的帧间预测、DCT变换、自适应量化、熵编码等压缩技术。运动估计精度只精确到像素级。支持两种图像扫描格式：QCIF和CIF。

H.263

H.263标准是甚低码率的图像编码国际标准，它一方面以H.261为基础，以混合编码为核心，其基本原理框图和H.261十分相似，原始数据和码流组织也相似；另一方面，H.263也吸收了MPEG等其它一些国际标准中有效、合理的部分，如：半像素精度的运动估计、PB帧预测等，使它性能优于H.261。

H.263使用的位率可小于64Kb/s,且传输比特率可不固定（变码率）。H.263支持多种分辨率： SQCIF(128x96)、 QCIF、CIF、4CIF、16CIF。

与H.261和H.263相关的国际标准

与H.261有关的国际标准

H.320：窄带可视电话系统和终端设备；

H.221：视听电信业务中64~1 920Kb/s信道的帧结构；

H.230：视听系统的帧同步控制和指示信号；

H.242：使用直到2Mb/s数字信道的视听终端的系统。

与H.263有关的国际标准

H.324：甚低码率多媒体通信终端设备；

H.223：甚低码率多媒体通信复合协议；

H.245：多媒体通信控制协议；

G.723.1.1：传输速率为5.3Kb/s和6.3Kb/s的语音编码器。

JPEG

国际标准化组织于1986年成立了JPEG(Joint Photographic Expert Group)联合图片专家小组，主要致力于制定连续色调、多级灰度、静态图像的数字图像压缩编码标准。常用的基于离散余弦变换(DCT)的编码方法，是JPEG算法的核心内容。

MPEG-1/2

MPEG-1标准用于数字存储体上活动图像及其伴音的编码，其数码率为

1.5Mb/s。 MPEG-1的视频原理框图和H.261的相似。

MPEG-1视频压缩技术的特点：1. 随机存取；2. 快速正向/逆向搜索；3 .逆向重播；4. 视听同步；5. 容错性；6. 编/解码延迟。MPEG-1视频压缩策略：为了提高压缩比，帧内/帧间图像数据压缩技术必须同时使用。帧内压缩算法与JPEG压缩算法大致相同，采用基于DCT的变换编码技术，用以减少空域冗余信息。帧间压缩算法，采用预测法和插补法。预测误差可在通过DCT变换编码处理，进一步压缩。帧间编码技术可减少时间轴方向的冗余信息。

MPEG-2被称为“21世纪的电视标准”，它在MPEG-1的基础上作了许多重要的扩展和改进，但基本算法和MPEG-1相同。

MPEG-4

MPEG-4标准并非是MPEG-2的替代品，它着眼于不同的应用领域。MPEG-4的制定初衷主要针对视频会议、可视电话超低比特率压缩（小于64Kb/s）的需求。在制定过程中，MPEG组织深深感受到人们对媒体信息，特别是对视频信息的需求由播放型转向基于内容的访问、检索和操作。

MPEG-4与前面提到的JPEG、MPEG-1/2有很大的不同，它为多媒体数据压缩编码提供了更为广阔的平台，它定义的是一种格式、一种框架，而不是具体算法，它希望建立一种更自由的通信与开发环境。于是MPEG-4新的目标就是定义为：

支持多种多媒体的应用，特别是多媒体信息基于内容的检索和访问，可根据不同的应用需求，现场配置解码器。编码系统也是开放的，可随时加入新的有效的算法模块。应用范围包括实时视听通信、多媒体通信、远地监测/监视、VOD、家庭购物/娱乐等。

H．264集中了以往标准的优点，并吸收了以往标准制定中积累的经验, 采用简洁设计,使它比MPEG4更容易推广。H.264创造性了多参考帧、多块类型、整数变换、帧内预测等新的压缩技术，使用了更精细的分象素运动矢量（1/4、1/8)（运动矢量位移的精度越高，则帧间剩余误差越小，传输码率越低）和新一代的环路滤波器，使得压缩性能大大提高，系统更加完善。

H.264主要有以下几大优点：

－ 高效压缩：与H.263+和MPEG4 相比，减小50%比特率

－ 延时约束方面有很好的柔韧性

－ 容错能力

－ 编/解码的复杂性可伸缩性

－ 解码全部细节：没有不匹配

－ 高质量应用

－ 网络友善

监控中的视频编码技术

目前监控中主要采用MJPEG、MPEG1/2、MPEG4、H.264/AVC等几种视频编码技术。对于最终用户来言他最为关心的主要有：清晰度、存储量（带宽）、稳定性还有价格。采用不同的压缩技术，将很大程度影响以上几大要素。

MJPEG

MJPEG（Motion JPEG）压缩技术，主要是基于静态视频压缩发展起来的技术，它的主要特点是基本不考虑视频流中不同帧之间的变化，只单独对某一帧进行压缩。

MJPEG压缩技术可以获取清晰度很高的视频图像，可以动态调整帧率、分辨率。

但由于没有考虑到帧间变化，造成大量冗余信息被重复存储，因此单帧视频的占用空间较大，目前流行的MJPEG技术最好的也只能做到3K字节/帧，通常要8~20K！

MPEG-1/2

MPEG-1标准主要针对CIF标准分辨率(NTSC制为352X240；PAL制为352X288)的图像进行压缩. 压缩位率主要目标为1.5Mb/s.较MJPEG技术，MPEG1在实时压缩、每帧数据量、处理速度上有显著的提高。但MPEG1也有较多不利地方:存储容量还是过大、清晰度不够高和网络传输困难。

MPEG-2 在MPEG-1基础上进行了扩充和提升，和MPEG-1向下兼容，主要针对存储媒体、数字电视、高清晰等应用领域，分辨率为：低(352x288)，中(720x480)，次高(1440x1080)，高(1920x1080)。MPEG-2视频相对MPEG-1提升了分辨率，满足了用户高清晰的要求，但由于压缩性能没有多少提高，使得存储容量还是太大，也不适和网络传输。

MPEG-4

MPEG-4视频压缩算法相对于MPEG-1/2在低比特率压缩上有着显著提高，在CIF（352*288）或者更高清晰度（768*576）情况下的视频压缩，无论从清晰度还是从存储量上都比MPEG1具有更大的优势，也更适合网络传输。另外MPEG-4可以方便地动态调整帧率、比特率，以降低存储量。

MPEG-4由于系统设计过于复杂，使得MPEG-4难以完全实现并且兼容，很难在视频会议、可视电话等领域实现，这一点有点偏离原来地初衷。另外对于中国企业来说还要面临高昂的专利费问题。

H.264/AVC

H.264集中了以往标准的优点，在许多领域都得到突破性进展，使得它获得比以往标准好得多整体性能：

－ 和H.263+和MPEG-4 SP相比最多可节省50％的码率，使存储容量大大降低； － H.264在不同分辨率、不同码率下都能提供较高的视频质量；

－ 采用“网络友善”的结构和语法，使其更有利于网络传输。

H.264采用简洁设计,使它比MPEG4更容易推广，更容易在视频会议、视频

电话中实现，更容易实现互连互通，可以简便地和G.729等低比特率语音压缩组成一个完整的系统。

四：监控中视频编码分辨率的选择

目前监控行业中主要使用以下分辨率：SQCIF、QCIF、CIF、4CIF（D1）。 SQCIF和QCIF的优点是存储量低，可以在窄带中使用，使用这种分辨率的产品价格低廉；缺点是图像质量往往很差、不被用户所接受。

CIF是目前监控行业的主流分辨率，它的优点是存储量较低，能在普通宽带网络中传输，价格也相对低廉，它的图像质量较好，被大部分用户所接受。缺点是图像质量不能满足高清晰的要求。

4CIF是标清分辨率，它的优点是图像清晰。缺点是存储量高，网络传输带宽要求很高，价格也较高。

2CIF（704x288）已被部分产品采用，用来解决CIF清晰度不够高和4CIF存储量高、价格高昂的缺点。但由于704x288只是水平分辨率的提升，图像质量提高不是特别明显。

704*576 704*288

528*384 352*288

五：网络摄象机的解决方案

网络摄像机是传统摄像机与网络视频技术相结合的新一代产品，除了具备一般传统摄像机所有的图像捕捉功能外，机内还内置了数字化压缩控制器和基于WEB的操作系统，使得视频数据经压缩加密后，通过局域网，Internet或无线网络送至终端用户。网络摄像机的应用，使得图像监控技术有了一个质的飞跃。第一，网络的综合布线代替了传统的视频模拟布线，实现了真正的三网(音频、视频、数据)合一，网络摄像机即插即用，工程实施简便，系统扩充方便；第二，跨区域远程监控成为可能，特别是利用互联网，图像监控已经没有距离限制，而且图像清晰，稳定可靠；第三，图像的存储、检索十分安全、方便、可异地存储，多机备份存储以及快速非线性查找等。

典型的网络摄像机在视频监控中的应用拓扑图如图1所示。

图1 网络摄像机的技术结构

大家可以看到，网络摄像机可以直接接入到TCP／IP的数字化网络中，因此这种系统主要的功能就是在联网上面，通过互联网或者内部局域网进行视频和音频的传输。从内部构成上说，网络摄像机的基本结构一般都是由图像传感器、视频编码器、网络服务器、外部报警、控制接口等部分组成

。主流的核心解决方案

刚才我们介绍，传统的模拟摄像机和网络摄像机，主要的区别就是网络摄像机把传统的模拟摄像机的模拟视频信号转化为一定标准的数字信号，并通过TCP／IP的协议进行传输，同时带有一定的外部报警和控制接口的辅助功能。现在，核心的网络摄像机解决方案都是采用一个芯片来完成视频压缩和网络服务器的核心功能。现阶段，网络摄像机的主要解决方案有DSP和ASIC两大阵营，DSP方面，主要有TI、ADI、Trimedia等，而ASIC解决方案中，比较成功的有映佳和海思的方案，下面我们就这些核心方案进行一个分析。

DSP是相对通用芯片，视频设备厂商要自己开发视频压缩算法。ASIC则是专用芯片，集成了芯片厂商的压缩算法。

ASIC DSP

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算法 设备厂商 芯片厂商

成本 较低 较高

开发周期 短 较长

扩展性 较不灵活 灵活

定位 更适于中低端 更适于高端

制约 算法研法能力

发展趋势 随着应用成熟,ASIC会越来越多。而DSP会在不断有新需求的领域使用

美国德州仪器(T1)

TI公司是世界上最知名的DSP芯片生产厂商，其产品也应用最广泛，TI生产的TMS320系列DSP芯片广泛应用于各个领域，DM642是TMS320系列中性能应用最广泛、专为视频应用而优化的高速数字信号处理器(DSP)，由于TMS320系列DSP芯片具有价格低廉、简单易用、功能强大等特点，已经逐渐成为目前最有影响、最为成功的DSP处理器。DM64X系列DSP以其多样的视频接口与丰富的板上资源被广泛应用在网络摄像机、高清视频、视频服务器等行业中。

日前，TI又推出四款基于DSP的新型数字媒体处理器：达芬奇处理器(DaVinci)。这四款新型TMS320DM643X处理器是达芬奇技术中首批仅基于DSP的产品，结合了增强型DSP内核与最新视频处理子系统(VPSS)，DM643X处理器能够提高视频性能，以D1解析度实现高达H．264的视频解码。而且与前代DSP数字媒体处理器相比，成本降低了50％。达芬奇平台的开发又使网络摄像机监控解决方案在各行各业中的广泛应用向前迈出了重要一步。

美国模拟器件公司(ADI)

ADI公司在DSP芯片市场上也占有一定的份额，先后推出具有自己特点的DSP芯片，其Blackfin系列的DSP具有功耗小，运算能力强的特点。其中的BF531具有非常好的性价比，比较合适在低端的网络摄像机的方案中采用，不过现在BF53 1只能处理到CIF的MPEG4编码，在很多对于图像清晰度要求高的场合无法满足。另外ADI还有一款BF561也是比较合适的产品，这是一个双核的DSP，能够处理到D1的分辨率。

台湾映佳(Imagia)

映佳最近在视频监控行业发展不错，在网络摄像机市场上面，已经有一些摄像机厂商开始采用映佳的产品。映佳的解决方案是AsIC的方式，采用的压缩算法是标准的MPEG4，单片芯片可以做到D1，映佳的ASIC主要在推的是MPG440，之前映佳还推出过MPG420核MPG4 3 0，相比而言，MPG440基本上比较成熟，也得到了一些客户的认可，同时映佳还提供比较完整的网络摄像机的解决方案，并且可以提供在应用软件上面强大支持。

华为海思(Hisilicon)

海思半导体是华为投资的半导体公司，在数字媒体方案推出标准H．264的视频处理芯片Hi3510，并将该芯片定位在视频监控行业，其中重点的方向就是

网络摄像机市场。Hi3510内部有一个ARM9的处理器，同时推出标准H．264的硬件压缩处理器。该产品一经推出就在市场引起很大的震动，虽然现阶段Hi3510在D1的处理方面稍微有点差，但是因为是标准H．264的产品，在市场方面也获得行业的认可。

六：动态域名解析实现原理

花生壳协议,二级域名免费 二级域名免费 科迈的动态域名,二级域名免费

另外,还有一些国外的动态域名服务商,

Dyndns, http://www.77cn.com.cn, http://www.77cn.com.cn 据说被中国电信给屏蔽了,没有验证过.

首先要到提供动态域名解析服务的网上注册一个域名,一般 http://www.77cn.com.cn的形式.

IPCAM开机后向DDNS服务器登记,将ip地址端口和注册的域名捆绑

客户端浏览器在访问动态域名时,会向服务器进行域名解析,得到实际IPCAM的IP地址端口,然后可以进行正常的访问

七：网络视频服务器和网络摄像机客户端软件功能及其应用

高清晰D1画质、远程/本地即时录像、即时截图、字符叠加、支持多种录像方式、可循环录像，可本地远程录像，定时录像音频监听、视频会议 支持多人观看，支持IE浏览。操作方便，客户端软件支持切割功能，最高可进行64路画面切割。软件搜索IP，客户端可分配IP，IP地址自主管理，账号名称区分，密码保护，视频图像移动侦测，报警输入、输出，通过客户端软件控制云台和电子镜头，可进行远程控制等

五：网络视频服务器和网络摄像机的应用

网路摄像机的应用，使得图像监控技术有了一个质的飞跃。首先，网络的综合布线代替了传统的视频模拟布线，实现了真正的三网(视频、音频、数据)合一，网络摄像机即插即用，工程实施简便，系统扩充方便；其次，跨区域远程监控成为可能，特别是利用互联网，图像监控已经没有距离限制，而且图像清晰，稳定可靠；再者，图像的存储、检索十分安全、方便、可异地存储，多机备份存储以及快速非线性查找等。网络摄像机不仅可基于计算机局域网用于区域监控，如住宅小区监控、办公楼、银行、商场等传统地监控；而且也能通过INTERNET用于新型地跨区域远程监控及网上展示，远程儿童及老人看护、无人值守通信机房监控、旅游景点网上演播、产品网上展览等。

主要表现在：

公司办公室、工厂、车间

安装网络摄像机于公司办公室、工厂、生产车间可在网上实时传播高画质音、视频，让老板坐在家中或任何可上网的地方，看到现场，听到声音。使老板获得及时信息，做出适当的因应措施，防范一些潜在的问题。并有效提高员工工作的自

觉性与积极性，老板才可真正得到解放。且能够为客户提供网上浏览访问，增强企业的透明度与竞争力。

社区安防

城市的一些片区、社区或小区，总是发生偷、盗等犯罪活动，给生活片区的市民生活带来极大的困扰，安装传统的监控摄像机，布线繁琐，监控不便，资金耗费大，维护成本高。而网络摄像机在这方面占有很大的优势。只要能上网的电脑都可安装，随处可使用IE浏览监控，其设备几乎不用维护，比传统摄像机性能更优越，性价比更高。

仓库、连锁店

一些相距较远的零售连锁商店或一些地处偏僻的物料储备点常常需要监控、安防，以模拟监控系统中图像保存都是在本地进行的，其证据极易被犯罪分子篡改或销毁，而数字监控系统可以在异地保存视频信息。通过网络摄像机保存在远端服务器的信息却不易被篡改或销毁。安装网络摄像机取代传统的监控产品是一个不错的选择，不仅可以统一资源调配和管理，还可起安防监控的作用，针对贵重物品场所可实现自动启动现场图像报警，自动侦测录像。

城市交通

生活越来越城市化，汽车更成为现代化城市的标志，随着汽车的突增所带来的交通拥堵已成为交通部门的一大头疼事，仅仅靠声讯传达方式显然不能满足需求。安装网络摄像机，不仅能让市民网上看到实时图像，更为方便了交通部门的统筹管理。实行互动，及时畅通路段。

私人住所、别墅、家庭监察

把网络摄像机安装在家里，当你出差在外或在办公点，你完全可以在任何一台能上INTERNET网的计算机上访问家里的摄像机，做到随时随地可看到你的家里小孩或老人生活情况，还能够随时听到他们的声音，其情融融，就像家人常伴你身边。每天都可确信小孩是否安全回家、老人生活起居及客人，到访者的状况。完全可解决因工作忙而无法顾及家中的难处。

幼儿园

每个小孩的家长都非常关心自已小孩的点点滴滴，对于正在幼儿园里的小朋友来说，家长又常无法亲近，如幼儿园里面装上网络摄像机，其家长就可以坐在办公室或家里，通过IE浏览器，便可远程观看小孩在幼儿园里的一举一动，每一个表情。看，她笑的多开心呀，您也可以放心工作了，且作为幼儿园也可以通过这一方式宣传该园的教学情况，提高知名度，吸引生源。

旅游景点、公共场所

可为网民提供景点实况，也可提供景点的安全保障，随时掌握景点人流情况，做到高峰时段人员分流和疏散工作。

机房

当机房出现故障时，通过摄像机查看故障点，做到摇控机房，避免折返以达到无人值守

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