基于DM365/DM368平台无线视频监控架构和解决方案

阿杰

如果说2009年以前，IP摄像机还处在客户教育阶段的话，那么现在就真正进入了大规模的应用阶段。今年以来，越来越多的摄像机厂家推出IP摄像机，产品种类也非常丰富，价格降低了许多，因此客户的选择更广泛。
　 目前，传统视频监控存在的问题日渐显现。其一，传统监控普遍是CIF～D1分辨率，图像清晰度不高。一旦发生案件，从录像中提取的人像面部放大图像细节完全看不清楚，以至于录像数据毫无价值。其二，传统监控通常需要敷设视频、音频、电源、控制、报警等诸多线缆，管理和维护具有相当难度。其三，传统监控中往往配置有视频切换器、视频分配器、视频矩阵、解码器、硬盘录像机、监视器等众多设备，结构复杂，扩展不便。这些都严重制约了安保管理效能的提升。
高清IP摄像机同样也给我们带来了亟待解决的问题，其一， 视频网络传输数据巨大而网络带宽所限的问题；其二， 视频监控数据流海量存储的问题。而针对无线网络摄像机又存在如下的问题，其三，如何解决无线传输和有线传输软件切换的问题；其四：如何保证无线传输和视频流畅以及解决无线传输时延，适应无线传输复杂环境的问题；
基于存在的上述问题，迅驰（北京）视讯科技有限公司经过多年在无线通信技术和视频图像处理技术潜心研究成果，提出了一整套的无线高清视频监控的解决方案，其中之一方案就是基于DM365/DM368成熟的平台方案和产品。其系统架构如下图所示：


      图1   DM365系统架构图
其系统的特征如下：基于TMS320DM365-300平台，500万像素CMOS传感器
  最高分辨率：1280X720
    最低照度：0.5lux F 1.2(彩色)
    最低照度：0.1lux F 1.2(黑白）
    支持PoE
    嵌入式Web服务器
   支持报警和预定的录制到SD卡里
    支持通过USB接口设置网络
     支持压缩算法：H.264/MPEG4/MJPEG
     支持分辨率：
          H.264 SXGA 24fps
          MPEG4 SXGA 30fps
          JPEG SXGA 30fps
          H.264(720P,30fps)/H.264(CIF,30fps)/G.711双视频流
          H.264(720P,30fps)/JPEG(VGA,15fps)/G.711双视频流
          H.264(D1,30fps)X2双视频流
          MPEG4(720P,30fps)/MPEG4(CIF,30fps)/G.711双视频流
          MPEG4 (720P,30fps)/JPEG(VGA,15fps)/G.711双视频流
          H.264(720P,30fps)/JPEG(VGA,15fps) /H.264(CIF,30fps)/G.711
   三视频流
         MPEG4 (720P,30fps)/JPEG(VGA,15fps) / MPEG4 (CIF,30fps)/G.711
整个平台还支持WIFI，3G无线和其他无线传输模块，整个系统架构采用灵活模块化的拓展结构。因此可以根据用户需求灵活进行无线模块配置，同时，还支持无线和有限传输方式的软切换。 其整个系统架构如下所示：
针对目前无线高清IP网络摄像机存在如下问题，迅驰（北京）视讯科技有限公司针对如下不同的问题，提出了比较好的系统解决方案，其具体如下：
问题一：视频监控传输数据量巨大网络带宽资源不足
网络带宽是影响视频监控的瓶颈之一，在现有IP资源和网络基础的条件下，带宽永远是制约网络视频监控向前发展的最主要因素。随着网络视频监控产品图像清晰度的不断优化，监控系统传输视频流所需的带宽环境也越来越严格：图像越清晰，传输视频流所需的带宽条件也就越高。
迅驰（北京）视讯科技有限公司采用了基于高效H.264图像压缩技术，通过高效的压缩比，可以大大降低视频流图像对传输有限带宽的需求。 同时，根据无线网络系统时常遇到有限传输带宽时常变化的特点，我们提出了多码流技术来分解整个传输的图像，即监控系统将同一视频源编出两路视频码流，这两路视频码流可以是同一视频分辨率的，也可以是高低不同的视频分辨率，这样，在使用时，系统可以根据用户需求而分配相应的视频码流，从而降低带宽压力，有效优化网络带宽环境。比如双码流采用一路高码率的码流用于本地高清存储，例如QCIF/CIF/D1编码，一路低码率的码流 用于网络传输，例如QCIF/CIF编码，同时兼顾本地存储和远程网络传输。双码流能实现本地传输和远程传输两种不同的带宽码流需要，本地传输采用高码流 可以获得更高的高清录像存储，远程传输采用较低的码流以适应3G/WIFI等各种网络而获得更高的图像流畅度。
问题二：视频监控的海量存储
针对高清无线IP网络摄像机对存储设备海量的需求，迅驰（北京）视讯科技提出了矩阵存储和分布式存储相结合的思想，一方面，对大量的视频监控数据存储在IP网络摄像机的前端和后端矩阵存储，这样既可以保证减少网络传输的压力又可以根据用户需求实时监控画面。 另一方面，通过用户的需求，可以在IP网络摄像机前端和后端挂载硬盘来实现视频监控的海量存储。
问题三：无线或者有线传输选择的问题
     迅驰（北京）视讯科技有限公司把无线通信系统的软切换机制成功应用到DM365/DM368无线平台中，从而保证有线和无线切换的无缝连接。
问题四： 无线传输过程对视频流图像保证的问题
基于无线传输环境变化复杂的问题，我们提出了视频流编码和无线自适应速率匹配的思想，根据无线环境，自适应反馈到视频编码的前端，从而自适应调整前端视频流格式和压缩方式，这样避免了当前主流无线视频监控存在前端视频采集和后端无线传输服务器想脱节的问题。迅驰（北京）视讯有限公司，通过对视频编码和无线传输模块相结合，从而整体考虑系统的存在的问题，达到整体平衡的目的。
总之，通过对整个DM365/DM368无线平台的优化组合，从而保证了无线高清网络摄像机的性能需求，也为我们客户创造的实实在在的价值。