專利名稱：寬帶數(shù)字視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具體涉及一種基于寬帶網(wǎng)絡(luò)和純軟件實現(xiàn)的寬帶數(shù)字視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
視頻監(jiān)控矩陣是將模擬視頻數(shù)據(jù)通過該網(wǎng)絡(luò)和視頻分割設(shè)備/方法在監(jiān)控終端的屏幕上顯示出來，并提供對各個監(jiān)控點的和切換能力。它要求能在一個屏幕上顯示多個畫面，并對各個畫面分別控制，要求該網(wǎng)絡(luò)有處理和傳輸大量數(shù)據(jù)的能力。
傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控矩陣是使用模擬設(shè)備來實現(xiàn)。從監(jiān)控點采集來的模擬視頻數(shù)據(jù)直接進(jìn)入視頻矩陣網(wǎng)絡(luò)，通過視分儀的切換來控制不同路視頻。換句話說，傳統(tǒng)的系統(tǒng)從采集到顯示到控制傳輸?shù)亩际悄M數(shù)據(jù)，因此在視頻矩陣網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)募词遣蛔魈幚淼脑家曨l數(shù)據(jù)。
這樣的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存在很大的缺陷首先，現(xiàn)有以硬件為主的模擬視頻數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立成本比較大；其次，該種網(wǎng)絡(luò)一旦建設(shè)完成之后，所有的設(shè)備便都已經(jīng)固定，沒有辦法再對系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)的配置和調(diào)整，其所使用的監(jiān)控終端也只能是位置固定的非智能終端，其只能在接收和播放視頻流，不能通過計算機(jī)對視頻在屏幕上進(jìn)行調(diào)整；再者，現(xiàn)有技術(shù)中各網(wǎng)絡(luò)服務(wù)者提供的矩陣協(xié)議互不兼容，造成系統(tǒng)的維護(hù)和升級都很不方便，系統(tǒng)的升級不僅會影響到原有的監(jiān)控終端，在控制部分的重復(fù)開發(fā)也需要額外的硬件成本開銷。
另外，優(yōu)點顯著的寬帶網(wǎng)絡(luò)的普及已經(jīng)是大勢所趨，然而傳統(tǒng)技術(shù)中這樣的模擬視頻網(wǎng)絡(luò)和寬帶的IP網(wǎng)絡(luò)是不兼容的，因此如果要完成這兩個不同網(wǎng)絡(luò)功能的實現(xiàn)和結(jié)合，則需要作重復(fù)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。
本發(fā)明的目的是建立一個消除了以上缺點的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用視頻技術(shù)將模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化，并通過寬帶IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，應(yīng)用各種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和視頻處理技術(shù)，在實現(xiàn)和現(xiàn)有技術(shù)中模擬視頻矩陣完全一致的功能的同時，將視頻矩陣網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到整個寬帶網(wǎng)絡(luò)。并設(shè)計開放的視頻矩陣監(jiān)控協(xié)議以利于和其它系統(tǒng)兼容。
在監(jiān)控主機(jī)上安裝視頻采集和MPEG-4編碼軟件，在監(jiān)控終端上安裝視頻顯示和MPEG-4解碼軟件。
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的性能和監(jiān)控性能的要求，視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過MPEG-4技術(shù)編碼后成為相應(yīng)碼率的數(shù)據(jù)流。各個監(jiān)控點的數(shù)據(jù)匯集到監(jiān)控主機(jī)后傳輸?shù)綄拵P網(wǎng)絡(luò)。MPEG-4算法為視頻流信息內(nèi)容幀與幀之間的變化而提供了一個關(guān)鍵幀(I幀)和變化幀(P幀)組成的幀序列。通過主動舍棄P幀的數(shù)據(jù)，我們可以在監(jiān)控終端建立多路分割畫面，同時提供其中部分的大畫面視頻。
每個監(jiān)控主機(jī)依據(jù)安裝視頻采集卡的數(shù)量進(jìn)行一路或多路的視頻采集，采集的數(shù)據(jù)通過MPEG-4編碼后經(jīng)過RTP協(xié)議封裝成為可以在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶崟r視頻流。監(jiān)控主機(jī)可以采用廣播、組播和單播等方式發(fā)送數(shù)據(jù)流。每臺監(jiān)控主機(jī)在運行后首先在監(jiān)控服務(wù)器上進(jìn)行注冊。
監(jiān)控服務(wù)器作為整個系統(tǒng)的目錄服務(wù)器和監(jiān)控點黃頁存在，在系統(tǒng)中起調(diào)控作用。如果監(jiān)控矩陣網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)給整個寬帶網(wǎng)絡(luò)，那么監(jiān)控服務(wù)器還將作為控制中心，控制網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)囊曨l數(shù)據(jù)流不超過額定的網(wǎng)絡(luò)帶寬。
寬帶網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字傳輸?shù)倪\用使監(jiān)控終端可以靈活地位于寬帶網(wǎng)絡(luò)上的任何位置，接收若干路視頻流。這些視頻流可以是一個或多個不同監(jiān)控主機(jī)上發(fā)出的視頻流的組合。監(jiān)控終端接收多路視頻流，在計算機(jī)(或數(shù)字投影設(shè)備)上顯示多路分割畫面。
監(jiān)控終端計算機(jī)連接到寬帶網(wǎng)絡(luò)，和監(jiān)控服務(wù)器連接并確定監(jiān)控主機(jī)的位置后，直接接收組播或單播的視頻數(shù)據(jù)。終端可以接收多路(M)的視頻流，其可以是一個或多個監(jiān)控主機(jī)的視頻數(shù)據(jù)流的組合。終端計算機(jī)屏幕提供多路(M)的分割畫面(QCIF)顯示，同時其中部分畫面(N)可以全畫面在的屏幕中分割顯示，或者1路畫面可以放大為全屏幕顯示。
終端計算機(jī)為了節(jié)省進(jìn)行多路解碼的計算能力，QCIF的小畫面顯示時，主動丟棄P幀，只進(jìn)行每兩秒或每秒1幀的I幀顯示。多路(M)的QCIF畫面的I幀合在同一個解碼器中進(jìn)行計算，因此一個終端實際只需要N+1個解碼器(M路QCIF+N路全畫面解碼)或1個解碼器(全屏幕解碼)同時運行。
視頻監(jiān)控矩陣的協(xié)議采用類似HTML的開放的描述性協(xié)議。對監(jiān)控點的控制和切換用DTD的格式傳輸，當(dāng)系統(tǒng)升級或和其他系統(tǒng)互連時，不兼容的指令可以直接忽略。
本發(fā)明所提供的這種數(shù)字視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)矩陣，其視頻質(zhì)量和矩陣中傳輸?shù)囊曨l數(shù)量是隨網(wǎng)絡(luò)性能而變化的，如果寬帶網(wǎng)絡(luò)中的其他應(yīng)用占據(jù)帶寬過多，就可能影響視頻矩陣輸出的視頻質(zhì)量，導(dǎo)致丟包或圖象馬賽克；同樣監(jiān)控終端進(jìn)行多路視頻解碼和顯示時，受不同終端計算機(jī)性能的影響，會出現(xiàn)不同的監(jiān)控視頻質(zhì)量。但對比于現(xiàn)有視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其優(yōu)點是顯而易見的。
對比現(xiàn)有的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，本發(fā)明的優(yōu)點在于采用數(shù)字的IP網(wǎng)絡(luò)視頻矩陣可以建立靈活的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控終端可以分布在寬帶網(wǎng)絡(luò)的任何地方，監(jiān)控服務(wù)器可以智能的調(diào)控視頻流的帶寬、尺寸和幀率等屬性。
描述性的矩陣控制協(xié)議能很快和其他系統(tǒng)兼容，系統(tǒng)的升級也不會影響到原有的監(jiān)控終端。避免現(xiàn)有矩陣協(xié)議各廠家不兼容造成的監(jiān)控系統(tǒng)在控制部分的重復(fù)開發(fā)。
采用純軟件的數(shù)字視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)主要依賴計算機(jī)的CPU資源，從現(xiàn)有的內(nèi)部IP網(wǎng)基礎(chǔ)上就能建立起來，成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有硬件為主的模擬系統(tǒng)，系統(tǒng)的維護(hù)和升級都很簡便，不需要額外的硬件成本開銷。
圖2是監(jiān)控主機(jī)運行后和監(jiān)控服務(wù)器注冊過程圖。
圖3是監(jiān)控終端通過監(jiān)控服務(wù)器定位的過程圖。
圖4是監(jiān)控終端分割顯示32路畫面的過程圖。
圖2是監(jiān)控主機(jī)運行后和監(jiān)控服務(wù)器注冊過程圖。
步驟1，監(jiān)控主機(jī)對視頻采集設(shè)備初始化，確定能提供的視頻流格式；步驟2，監(jiān)控主機(jī)向監(jiān)控服務(wù)器注冊，進(jìn)行監(jiān)控視頻格式和質(zhì)量的數(shù)據(jù)的握手；步驟3，監(jiān)控服務(wù)器更新目錄數(shù)據(jù)庫；
步驟4，監(jiān)控服務(wù)器通知監(jiān)控主機(jī)初始化和注冊成功；步驟5，監(jiān)控服務(wù)器通知主機(jī)組播或單播某路視頻流到指定地址；步驟6，監(jiān)控主機(jī)確定視頻流播放成功；步驟7，監(jiān)控服務(wù)器更新目錄數(shù)據(jù)庫。圖3是監(jiān)控終端通過監(jiān)控服務(wù)器定位的過程圖。
步驟1，監(jiān)控終端啟動后先登陸到監(jiān)控服務(wù)器；步驟2，監(jiān)控服務(wù)器根據(jù)終端用戶的權(quán)限，提供可以訪問的監(jiān)控點目錄；步驟3，用戶選擇監(jiān)控某路視頻；步驟4、5，服務(wù)器通過目錄數(shù)據(jù)庫查詢該路視頻是否已經(jīng)開始組播；步驟6’，如果該路視頻沒有進(jìn)行組播，服務(wù)器通知相應(yīng)監(jiān)控主機(jī)發(fā)送該路視頻；步驟6，向監(jiān)控終端返回操作結(jié)果。
圖4是監(jiān)控終端分割顯示32路畫面的過程圖。
終端為每路大視頻數(shù)據(jù)流分別建立解碼器，所有QCIF顯示的視頻流用一個統(tǒng)一的解碼器。
數(shù)據(jù)到達(dá)終端后，程序首先判斷該路視頻是以QCIF大小分割顯示，還是以640×480全畫面顯示。如果是后者，則把數(shù)據(jù)傳遞給解碼線程，解碼后顯示實時視頻；如果是前者，判斷該幀是是I幀還是P幀，如果是P幀，則直接丟掉；如果是I幀，則傳遞給統(tǒng)一解碼線程，解碼后只顯示I幀，效果是每秒1幀左右。
顯而易見，本發(fā)明所述的寬帶數(shù)字視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言可容易地實現(xiàn)另外的優(yōu)點和進(jìn)行修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般的概念的精神和范圍的情況下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)、代表性的設(shè)備和這里示出與描述的圖示示例。
權(quán)利要求
1.一種視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括一個寬帶網(wǎng)絡(luò)，一個監(jiān)控服務(wù)器，一個或多個監(jiān)控主機(jī)，一個或多個監(jiān)控終端。
2.如權(quán)利要求1所述的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，在監(jiān)控終端上安裝有視頻顯示和MPEG-4解碼軟件。
3.權(quán)利要求1所述的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，在監(jiān)控主機(jī)上安裝有視頻采集和MPEG-4編碼軟件。
4.權(quán)利要求1所述的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，監(jiān)控主機(jī)可以采用廣播、組播和單播等方式發(fā)送數(shù)據(jù)流。
5.權(quán)利要求1所述的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，每臺監(jiān)控主機(jī)在運行后首先有一個在監(jiān)控服務(wù)器上進(jìn)行注冊的過程，其注冊過程包含下列步驟步驟1，監(jiān)控主機(jī)對視頻采集設(shè)備初始化，確定能提供的視頻流格式；步驟2，監(jiān)控主機(jī)向監(jiān)控服務(wù)器注冊，進(jìn)行監(jiān)控視頻格式和質(zhì)量的數(shù)據(jù)的握手；步驟3，監(jiān)控服務(wù)器更新目錄數(shù)據(jù)庫；步驟4，監(jiān)控服務(wù)器通知監(jiān)控主機(jī)初始化和注冊成功；步驟5，監(jiān)控服務(wù)器通知主機(jī)組播或單播某路視頻流到指定地址；步驟6，監(jiān)控主機(jī)確定視頻流播放成功；步驟7，監(jiān)控服務(wù)器更新目錄數(shù)據(jù)庫。
6.權(quán)利要求1所述的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，監(jiān)控終端可以位于寬帶網(wǎng)絡(luò)上的任何位置，接收若干路視頻流。
7.權(quán)利要求6所述的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，監(jiān)控終端和監(jiān)控服務(wù)器連接并通過監(jiān)控服務(wù)器確定監(jiān)控主機(jī)的位置，以直接接收組播或單播的視頻數(shù)據(jù)。
8.權(quán)利要求7所述的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，監(jiān)控終端通過監(jiān)控服務(wù)器定位的過程包含以下步驟步驟1，監(jiān)控終端啟動后先登陸到監(jiān)控服務(wù)器；步驟2，監(jiān)控服務(wù)器根據(jù)終端用戶的權(quán)限，提供可以訪問的監(jiān)控點目錄；步驟3，用戶選擇監(jiān)控某路視頻；步驟4、5，服務(wù)器通過目錄數(shù)據(jù)庫查詢該路視頻是否已經(jīng)開始組播；步驟6’，如果該路視頻沒有進(jìn)行組播，服務(wù)器通知相應(yīng)監(jiān)控主機(jī)發(fā)送該路視頻；步驟6，向監(jiān)控終端返回操作結(jié)果。
9.權(quán)利要求6所述的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，該些視頻流可以是一個或多個不同監(jiān)控主機(jī)上發(fā)出的視頻流的組合。
10.權(quán)利要求1所述的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，監(jiān)控服務(wù)器可以智能的調(diào)控視頻流在全網(wǎng)占用的帶寬以及尺寸和幀率等屬性。
11.權(quán)利要求1所述的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，視頻監(jiān)控矩陣的協(xié)議采用類似HTML的開放的描述性協(xié)議。
12.權(quán)利要求1所述的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，對監(jiān)控點的控制和切換用DTD的格式傳輸。
13.權(quán)利要求1所述的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，終端計算機(jī)屏幕提供多路(M)的分割畫面(QCIF)顯示。
14.權(quán)利要求13所述的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，該些分割畫面中的部分畫面(N)可以全畫面在的屏幕中分割顯示。
15.權(quán)利要求13或14所述的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，終端計算機(jī)屏幕顯示的畫面路數(shù)N＜M。
16.權(quán)利要求13所述的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，該些分割畫面中的一路畫面可以放大為全屏幕顯示。
17.權(quán)利要求1所述的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，監(jiān)控服務(wù)器可作為在系統(tǒng)中起調(diào)控作用的整個系統(tǒng)的目錄服務(wù)器和監(jiān)控點黃頁存在。
18.權(quán)利要求17所述的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，在監(jiān)控矩陣網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)給整個寬帶網(wǎng)絡(luò)時，監(jiān)控服務(wù)器還可作為控制網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)囊曨l數(shù)據(jù)流不超過額定的網(wǎng)絡(luò)帶寬的控制中心。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于寬帶網(wǎng)絡(luò)和純軟件實現(xiàn)的寬帶數(shù)字視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。本發(fā)明提供的寬帶數(shù)字視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括一個寬帶網(wǎng)絡(luò)，一個監(jiān)控服務(wù)器，一個或多個監(jiān)控主機(jī)和一個或多個監(jiān)控終端。該系統(tǒng)利用視頻技術(shù)將模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化，并通過寬帶IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，應(yīng)用各種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和視頻處理技術(shù)，在實現(xiàn)和模擬視頻矩陣完全一致的功能的同時，將視頻矩陣網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到整個寬帶網(wǎng)絡(luò)，此外該系統(tǒng)還利用開放的視頻矩陣監(jiān)控協(xié)議以利于和其它系統(tǒng)兼容。本系統(tǒng)成本低，容易與其它系統(tǒng)兼容，維護(hù)和升級都比較簡便，監(jiān)控終端可在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部靈活分布，并能接收多路視頻流，顯示多路分割畫面。
文檔編號H04N7/015GK1469560SQ0212551
公開日2004年1月21日 申請日期2002年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月17日
發(fā)明者懷千江, 鄧中翰, 薛天雄 申請人:北京中星微電子有限公司