河北工业大学
硕士学位论文
智能家居系统中远程视频监控的研究与实现
姓名：王治学
申请学位级别：硕士
专业：物理电子学
指导教师：徐晓辉
20081001
河北工业大学硕士学位论文
智能家居系统中远程视频监控的研究与实现
摘要
视频监控作为一种传统视频技术与现代通信技术相结合的应用，目前在国内外已引起了越来越多的关注。随着计算机网络技术、多媒体图像压缩技术以及数字通信技术的高速发展，网络视频传输在科研和应用领域均引起人们极大的兴趣，基于网络的数字视频监控系统的应用越来越广泛。它与传统的模拟闭路视频系统相比，具有组网容易、传输距离远、抗干扰能力强、图像质量好、查询简单方便等特点。
但是，视频数据量大和网络带宽有限一直是限制视频监控网络化的瓶颈。网络视频监控首先要解决的是视频数据的压缩和实时传输。
论文首先简单地描述了智能家居，然后介绍视频监控的发展、现状，并对本课题研究的内容及意义做了说明。论文通过理论和实验的分析，选用MPEG-4标准实现了对视频数据的压缩。关于实时传输的问题，确定了适合本系统的网络传输协议RTP/RTCP协议，并论述了RTP/RTCP协议作为本方案网络传输协议的具体应用。论文最后给出系统的总体设计，介绍了各个模块的组成并对其做了详细的研究。
关键词：远程视频监控，MPEG-4，RTP/RTCP，网络传输
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智能家居系统中远程视频监控的研究与实现
ii RESEARCH AND ACTUALIZE ON REMOTE VIDEO SURVEILLANCE AND CONTROL
IN SMART HOME
ABSTRACT
As the combined application of traditional video technique and modern communication technique, video monitoring has drawn more and more attention.Due to the computer network technique and multi-medium image compression technique along with the digital communication technique are developing highly, the digital video transmission by Internet is playing important role in science research and industry areas so that the digital surveillance and control system based on Internet is being applied widelier and widlier. Compared with conventional analog closed-circuit television system, the Internet video system has several advantages such as easy to arrange surveillance system as network and cover larger range.
But a mass of video data and finite network bandwidth limit video monitor’s application on Internet all the time. In video monitor on Internet, what we must solve, firstly, is compressing and real-time transport of video data.
In this paper, firstly, smart home is described in brief. Then introduce the present and development on video surveillance and control. Contents and signification of this topic are also described. After contrast in theory and experiment this paper chose MPEG-4 to compress the video data. On the aspect of real-time transport of video data, RTP/RTCP protocol is adopted as the transmission protocol of this system especially RTP/RTCP protocol and its application in the design are analyzed. This paper finally gives the total design of the system, and introduced constitute of each module in detail.
KEY WORDS: Remote Video Surveillance and Control, MPEG-4, RTP/RTCP, Network
Transmission
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第一章绪论
§1-1 智能家居简介
智能家居（Smart Home）的概念最早出现于美国，它一般指将家庭中各种与信息相关的通讯设备、家用电器和家庭保安装置，通过传输技术连接到一个家居智能化系统上，以实现监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家居设施与住宅环境的和谐与协调。
智能家居系统作为一个完整的系统，其结构和功能是相当复杂的，整个系统的构建需要涉及许多方面，但无论如何复杂，其基本思路在于：通过网络把各种家居设备连接起来，实现系统与各种家居设备的双向交流。家居智能化就是由一个智能化系统构成安全、舒适和便利的信息化居住空间，从而适应人们在21世纪信息社会中的快节奏和与外部世界保持完全开放的生活环境[1~3]。
智能家居的发展从人们最初的梦想，到今天真实地走进我们的生活，经历了一个艰难的过程。
1．2000年是智能家居在中国的一个概念年。通过广播电台、电视、报纸和杂志等诸多媒体的广泛宣传，相当一部分居民已经接受了智能家居这个概念。少数高档的住宅小区已经配套了比较完善的智能家庭网络，并在房地产的销售广告中，已经开始把“智能化”作为其一个“亮点”来宣传[4]。
2．2002-2003年，有相当一部分高档和中档的住宅小区和私人住宅，在控制和管理上实现一般意义上的智能化，宽带网进入一般居民的住宅和小区，为智能家庭网络功能的完善佐以一定的条件。随着我国关于智能家庭网络系统的各种标准陆续出台，各种具有一定智能的可以上网的终端产品将根据这些标准陆续研发出来，并进入市场。
3．2003-2004年，是智能家庭网络系统在中国推广应用的两年。我国自行研制的系统已经较为成熟，并有能力与国外的系统和产品相抗衡。
4．进入2005年以后，我国在智能家居技术领域与欧美国家的差距并不大，仅滞后2-3年，在这几年中，我国全面普及智能家庭网络系统和产品，使其开始走进普通居民的家居中[5~7]。
在这期间，智能住宅的概念在欧美等发达国家得到了广泛的认同和发展。欧洲在1986年把集成化的家居系统研究列为尤利卡计划，大力进行研究。在20世纪80年代，欧洲电器标准化委员会制定了家用数字总线标准，进一步规划了智能住宅技术标准。
目前，从智能家居行业的发展上看，主要呈现了下列的发展趋势：
1．标准化：产品逐渐依照国际上流行的相关协议进行设计，充分保证各厂家产品间的兼容性和相互操作能力，保证产品能不断适应未来发展趋势，具有充分的发展潜力。
2．开放性：智能住宅、家庭自动化、家电网络等产品不可能全部使用同一厂家生产的产品。因此，家庭自动化系统应该具有开放的协议，统一的接口。
3．模块化：采用模块化的设计可以适应各种场合的需要，保障用户的利益，并允许系统的逐步到位。模块之间遵循一定的协议，可以相互通讯和协调。
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4．实用性：人们购买家庭自动化产品是为了享受更加便利舒适的生活，绝非追逐潮流的概念。因此，家庭自动化产品在为用户提供各种实用化的功能和服务方面更进了一步。
5．普及化：家庭自动化系统应该面向低成本，高性能的目标设计，住户对价格较为敏感，所以智能住宅采用的技术要经济实用。同时，家庭自动化系统应该能最大程度兼容用户原有电器设备，节约用户投资。
6．简洁易用：高科技带来的应该是一种享受而绝不是一种负担。好的家庭自动化产品应该简便易用、用户界面友好，并且不需要使用者花上太多的精力就能掌握[8~10]。
在智能家居系统中安防是其不可缺少的一部分。由于我国城市人口膨胀，外来人口的增加及煤气和大量家用电器设备使用中的不安全因素等。对小区居民的生命和财产造成了很大威胁：一方面是人为引起的破坏（如盗窃、抢劫等），另一方面是自然灾害引起的破坏（如火灾、煤气泄漏等）。人们越来越迫切要求采用有效的措施以满足日益增长的安全防范需要。
目前，传统的安防是采用防盗门和在窗户上加装防盗网等安全防范措施，难以满足现在人们防止外来威胁的要求。为了更有效保证居民的生命和财产的安全，在住宅和住宅小区内引入了智能化的手段进行安全防范管理。智能住宅的安全防范系统是由安全对讲系统、防盗报警系统、防火（火灾报警）系统和防煤气泄漏系统等组成，该安全防范系统是家庭、住宅小区防范外来侵害和自然灾害的一种最重要的、最有效的手段，它大大提高了居民自身的安全感，它已成为社会治安的一个重要组成部分。因而，安全防范系统是智能家居自动化系统中必不可少的一个子系统，它为人们创造出一个安全舒适的生活环境[11,12]。
在安防系统中视频监控又是一种很直接、实用的方式。从上世纪后期开始视频监控也经历了长时间的发展：传统的方式都有各自的不足，本课题所研究的是最新一代的监控系统。在人们对家居安全的需求日益增长的前提下，本文对智能家居安防方面的远程视频监控系统做了详细研究。
§1-2 课题的发展和研究现状
1-2-1 课题的发展
视频监控系统是随着电视和摄像机的发展逐步成长起来的。从传统的一对一监控系统到多路切换控制系统，微处理系统，多媒体监控系统，发展到现在的数字视频监控系统，是一个从模拟到数字化的转化过程，是不断深入结合计算机技术的过程。它大致经历了3个阶段：模拟视频监控系统、准数字视频监控系统和数字视频监控系统[13]。
1-2-1-1 模拟视频监控系统
在上世纪90年代以前，主要是以模拟设备为主的闭路电视监控系统（CCTV），称为第一代视频监控系统。这种系统从出现到现在经历了几十年的发展，可以说技术已经相当成熟了，但是它也存在着一些不足之处，主要有以下几个方面：
1．设备异常复杂，扩展性差：布线工程量大，系统的扩展能力差。对于已经建好的系统，如要增加新的监控点，往往是牵一发而动全身，新的设备也很难添加到原有的系统之中。
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2．数据采集和保存困难：模拟视频监控系统大多采用录像机作为存储工具，磁带作为存储介质，这种方法不仅记录信息量有限，数据的存储会耗费大量的存储介质（如录像带），而且磁带易变形，磁头、磁带间磨损大，加上采用模拟信号方式记录读取，失真严重，重放的音像质量远不能满足现场的要求，查询取证十分烦琐。
3．监控范围小：通常只适合于小范围区域监控。因为模拟视频信号的传输工具主要是同轴电缆，而同轴电缆传输模拟视频信号的距离不大于1Km，双绞线的距离更短，这就决定了模拟监控只适合于单个大楼、小的居民区以及其它小范围的场所。这就说明它只能在本地进行监看，不支持图像的远程传输，所以它已经越来越不能适应时代与用户需求的发展速度。
1-2-1-2 准数字视频监控系统
它是基于PC机的数字硬盘录像系统（DVR）。它的出现弥补了第一代模拟视频监控系统监控范围小、不能远程监控、图像质量差等不足之处。但是这种系统操作复杂、价格昂贵、会造成资源的浪费，同时扩展性也比较差，并且这种监控系统是基于Windows操作系统的，所以它的稳定性欠佳可能导致系统死机现象。
1-2-1-3 数字视频监控系统
该系统是以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、储存和播放为核心的，前端主要设备是摄像机和视频服务器。前端只需要一个电源和一个网络接口就能接入网络进行视频远程传输。
它的工作原理是：对摄像机传送来的视频信号进行数字转换后，使用高效的编码芯片（或软件压缩算法）进行视频压缩，然后把处理后的视频发送到网络上，网络上的用户可以直接使用监控终端软件收看监控现场的视频，授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作或对系统进行配置。
通过它的工作原理我们可以看出这种系统扩充简易、易于管理和维护、即插即用，省掉了各种复杂的电缆，安装方便，无需专人值守。在监控终端，远程监控人员只需拥有一台安装了监控终端软件的计算机，无需安装特殊的硬件设备，就可以在任何地方对监控现场进行实时远程监控。这样就大大降低了系统的成本，极大的方便了整个监控系统的操作和维护[14~16]。
正是由于这个系统存在诸多不可比拟的优点，符合信息化、智能化、网络化的发展方向，使得数字监控系统取代模拟监控系统成为必然。
1-2-2 课题的研究现状
当前，国际上一些权威期刊如IJCV（International Journal of Computer Vision）、CVIU（Computer Vision and Image Understanding）、PAMI（IEEE Trans. On Pattern Analysis and Machine Intelligence）、IVC（Image and Vision Computing）和重要的学术会议如ICCV（International Conference on Computer Vision）、CVPR （IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition）、ECCV（European Conference on Computer Vision）、IWVS（IEEE International Workshop on Visual Surveillance）等将智能监控中运动检测和事件识别作为主题内容之一，为该领域的研究人员提供了更多的交流机会。
国外许多大学和研究机构在对运动目标的检测和跟踪研究方面，已经研制出了一些比较成熟的目标检测和跟踪系统，并且取得比较理想的效果。美国国防高级研究项目署（DARPA）于1997年资助卡内
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基梅隆大学、戴维SARNOFF研究中心等著名大学和公司合作，联合研制了视频监视与监控系统VSAM （Video Surveillance and Monitoring）。目标是开发自动视频理解技术，用于实现未来战争中人力监控费用昂贵、非常危险或者人力无法实现等场合的监控。VSAM是一个战场监控系统，主要功能包括对监控地区进行全方位的昼夜监控，通过先进的视频分析处理器实现智能化监控，根据运动对象行为的危害性进行自动提示和报警等。VSAM不但能进行一般性的军事安全监控，如军事基地、军械弹药库和边海防监控，而且能够进行局部战争场景的实时监控。在欧洲，CROMATICA（Corwd Management with Telemetric Imaging and Communication Assistance）系统主要用于地铁站内的监控，可以发现反常的人流（如过度拥挤），铁轨上异物出现的危险情况，并以声光等多媒体方式通知监控人员，或根据预先设置的处理程序进行相应处理。英国雷丁大学已开展了对车辆和行人的跟踪及其交互作用识别的相关研究。Haritaoglu等人开发的实时视觉监控系统不仅能够定位人和分割出人的身体部分，而且通过建立外观模型来实现多人的跟踪，并可以检测人是否携带物体等简单行为。
面对全球反恐形势下智能视频监控领域的市场中出现的巨大空缺，国外许多大型企业和研究机构也纷纷投入大量人力财力来开发功能先进的智能视频监控系统[17,18]。在这一领域中处于世界顶级水平的有：
1．美国Vidient公司推出的SmartCatch系统。该系统的主要特点是通过使用先进的机器学习、多物体跟踪和行为推理技术，能够提供包括周边入侵、人群密度、滞留物品等十余种事件的准确监测，准确率高达94%以上。该系统主要应用于机场安防监控，如美国旧金山国际机场，美国圣地亚哥国际机场、德国法兰克福国际机场，美国交通安全管理局等等。智能视频监控系统SmartCatch荣获美国2005年Frost Sullivan产品创新大奖。
2．法国Visio Wave公司提供的Visio Wave视频监控系统。该系统除了具备一定的运动监测技术之外，高效的视频压缩、智能化的利用网络和灵活的存储归档机制也是这一系统的特色。Visio Wave先后赢得巴黎、纽约、伦敦三大地铁的智能视频安防项目，其中纽约地铁项目摄像头的数量达到了惊人的25000个。
3．美国EMW公司推出的IVM智能视频监控系统。该系统运用先进的视频图像处理技术，能够实时、自动地监视、识别、跟踪在摄像机画面内发生的潜在威胁事件，并能够进一步地侦测多种事件和行为。IVM系统已经应用于美国五角大楼的安防系统，并作为美国在伊拉克军事行动的一部分保卫美国在伊拉克的军队，其作用主要是提供边界入侵预警功能。
未来的监控系统将呈现更完美的趋势，可以归结为“5W”，即任何一个授权者（whoever）在任何时候（whenever）、任何地点（wherever），能通过任何一种手段方式（however），获取任何一个被控对像（人或物）（whichever）的任何信息（whatever）（图像、声音、等），形成一个高度智能的监控网。这是未来监控的理想模式。
移动通信的高速发展，人们通过手机也可以随时随地的监看监控点，并发送特定的指令，遥控远端的监控点，真正地实现监控的远程化。现阶段，无线通信技术与视频监控技术的结合还处于初始阶段，相信随着移动通信技术与IPv6技术的商用实用化之后，未来的视频监控真正实现数字化、网络化、智能化[19]。
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§1-3 课题背景和意义
本课题是在近年来智能家居系统应用越来越广泛的大背景下就行研究的。视频监控是智能家居系统下安防子系统中不可缺少的一部分。所以课题的研究是十分有意义的。近年来，视频监控在各行各业得到了广泛的应用，生活中有小区安全监视，实验室也有实验室监视，交通方面有违章和流量监视，医疗监护系统有医疗监视等等。从功能上讲，视频监视可用于安全防范、信息获取和指挥调度等方面。在军事、交通、金融等对图像质量要求较高的领域，一般采用专业的摄像机作为前端设备，视频数据可通过光端机传输，也可以在计算机上安装不同分辨率的视频采集卡，将视频数据压缩后通过计算机网络进行传输。这类系统投入较大，对硬件和软件的要求也较高。
而另一类系统只需在微机上增加摄像头和相应的软件系统，就可实现功能强、价格低、性能可靠的数字化小型监视系统。这类系统一般应用在小区，家庭或是特定领域的环境中，投入小，使用方便，用户可以通过计算机网络随时查看前端摄像头传递过来的图像。
本课题研究建立一个对家居环境进行远程监控，实现家居智能化的系统。远程监控是指远端的监控系统通过通信系统对现场的系统进行监测与控制，其目的在于突破地域和环境上的限制，实现集中和高层监控，最终实现生产资源和社会资源的优化配置。现代远程监控技术是计算机技术、通信技术、网络技术和监控技术的结合，是信息技术与控制技术的集成[20]。
本课题研究了一种脱离传统的PC机的远程视频监控系统，此系统更方便实用。但是这种基于网络的远程视频监控系统必须要考虑两个最重要的因素。
第一，视频数据量的大是惊人的。这就必须考虑到实际的带宽不能无限大，都有一个上限，所以要对原始的视频进行压缩，否则视频是很难向网络上传输的。
第二，如何在现有的条件下选择合适的传输协议和传输模块也是一个重要的因素。
论文主要就是对这两个方面进行研究和实验。
随着现代电子技术的飞速发展，此系统以其更加稳定、廉价、高效的优势，开始在数字视频系统领域逐步取代PC机的地位，并会有更广阔的前景。
§1-4 论文的研究内容和结构安排
1-4-1 论文的研究内容
由于第三代视频监控系统是基于网络的，所以有两个方面是必须要考虑的：一是视频的压缩，二是在网络上实时传输。所以本文的主要研究内容如下：通过对比现有流行的视频压缩标准从而选定适合本系统的标准——MPEG-4。之后阐述了MPEG-4图像编码系统的原理，比对关键技术进行了系统分析，并实现了视频的压缩。为了满足实时传输的要求，视频传输协议采用RTP/RTCP协议。整个系统采用典型的C/S结构，由客户端与服务器端两部分构成。服务器端包括：视频信号捕获部分；视频信号压缩部分；视频信号远程传输部分。本文最主要的工作是对视频压缩和数据上网进行研究和工作。
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1-4-2 论文的结构安排
全文结构共分五章：
第一章首先简单介绍了智能家居的概念，并引出与本课题（网络视频监控）的紧密联系，同时对视频监控系统的发展和意义做了详细的介绍，并对本文的选题做了说明。
第二章首先介绍了视频压缩的意义，然后对目前最主流的两种视频压缩标准（MPEG系列和H.26x 系列）进行描述、分析和比较从而选定了适合本课题的压缩标准MPEG-4标准。
第三章介绍网络传输协议。由于传统的TCP/IP等协议在视频传输中的局限性，所以选择了适合本课题的RTP/RTCP和UDP等协议，并对这些协议详细介绍。
第四章是系统的总体设计，根据系统框图对每个部分做介绍：主要有视频音频采集部分，处理部分，网络部分以及存储部分等。并分析了每部分的原理和应用，同时对各个部分主芯片做了介绍，并实现了数据向网络上的传输。
第五章对全文做总结和展望。
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第二章视频压缩标准
§2-1 视频压缩意义及应用前景
数字图像中包含的数据量十分庞大，庞大的数据量无疑给存储器的存储容量、通信干线的信道传输率以及计算机的运算速度都带来了极大的困难，成为多媒体技术发展的瓶颈。例如，当分辨率为640×480的NTSC制式的图像以24bit/s像素，每秒30帧的质量传输时，则视频数据有640×480×24×30=221Mb/s 或28MB/s。然而这样庞大的数据流对大多数传输线路来说是无法承受的，而且也是无法存储的。解决这一问题的办法单纯用扩大存储器容量、提升通信干线的传输率是不现实的，数据压缩技术才是行之有效的方法[21,22]。
通过对视频数据的分析发现，原始视频数据存在的冗余度为数据压缩的实现提供了可能。首先，对于每帧图像数据存在很大的空间冗余，视频图像帧内临近像素之间是空域相关的。其次，对于由每秒30帧组成的视频序列信号，其相继帧之间也具有较强的相关性，即存在时间冗余。例如，对于电视中的演讲人图像序列，相邻帧之间可能只有由头部、眼部、嘴部的微小变动而引起的细小差别。再次，因为在多媒体系统的应用领域中，人是主要接收者，眼睛是图像信息的接收端，这样就有可能利用人的视觉对于边缘急剧变化不敏感（视觉掩盖效应）和眼睛对图像的亮度信息敏感、对颜色分辨率弱的特点实现高压缩率，从而使由压缩数据恢复的图像信号仍有满意的主观质量。
一旦优秀的视频压缩技术投入使用，它将在低成本、较低速率要求、有限带宽的条件下得以动态实时地处理高质量的运动图像，它将对社会产生深远的影响并具有广阔的应用领域。多媒体与互联网相结合，使得多媒体通信系统能提供可视通信、远程监控、远程教学、集中图像管理和声像资料联网传输等功能，利用多媒体计算机系统进行教育、训练、演示、咨询、家庭娱乐等，将常规电视数字化及制造高清晰度电视（DHTV）、交互式电视系统等，而当前多媒体市场的繁荣也证实着这种发展前景正一步步向人们走近。
为此人们开始研究视频、音频数据的压缩算法，很多压缩编码标准相继推出，本章将对目前应用最广泛的H.26X和MPEG系列进行介绍。
§2-2 H.26x系列标准
H.26X系列标准包括H.261、H.263、H.263+、H.264和H.265。
2-2-1 H.261
H.261是ITU-T（ITU Telecommunications Standardization Sector）视频编码专家组于1988年为在综合业务数字网（Integrated Services Digital Network）上开展双向声像业务（可视电话和视频会议）而制定的，速率为64kbps的整数倍。H.261只对CIF和QCIF两种图像格式进行处理，每帧图像分成图像层、
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宏块组（Group Of Block）层、宏块（MacroBlock）层、块（Block）层来处理。
H.261是最早的运动图像压缩标准，它详细制定了视频编码的各个部分，包括运动补偿的帧间预测、离散余弦变换、量化、熵编码，以及与固定速率的信道相适配的速率控制等部分。H.261使用了混合编码框架，编码时基本的操作单位称为宏块。H.261在实时编码时比MPEG-1所占用的CPU运算量少得多，此算法为了优化带宽占用量，引进了在图像质量与运动幅度之间的平衡折中机制，也就是说，剧烈运动的图像比相对静止的图像质量要差，因此这种方法是属于恒定码流可变质量编码而非恒定质量可变码流编码。
2-2-2 H.263
H.263是国际电信联盟于1996年设计的一个标准草案，是为低码流通信而设计的。但实际上这个标准可用在很宽的码流范围，而非只用于低码流，它在许多应用中可以认为被用于取代H.261。H.263的编码算法与H.261一样，但做了一些改善和改变，以提高性能和纠错能力。H.263标准在低码率下能够提供比 H.261更好的图像效果，两者的区别有：（1）H.263的运动补偿使用半像素精度，而 H.261则使用全像素精度；（2）数据流层次结构的某些部分在H.263中是可选的，使得编解码可以配置成更低的数据率或更好的纠错能力；（3）H.263包含四个可协商的选项以改善性能；（4）H.263采用无限制的运动向量以及基于语法的算术编码；（5）H.263采用事先预测和与MPEG中的P帧和B帧一样的帧预测方法；（6）H.263支持5种分辨率，即除了支持H.261中所支持的QCIF和CIF外，还支持SQCIF、4CIF和16CIF，SQCIF相当于QCIF一半的分辨率，而4CIF和16CIF分别为CIF的4倍和16倍。
H.263无限制的运动向量模式允许运动向量指向图像以外的区域。当某一运动向量所指的参考宏块位于编码图像之外时，就用其边缘的图像像素值来代替。当存在跨边界的运动时，这种模式能取得很大的编码增益，特别是对小图像而言。另外，这种模式包括了运动向量范围的扩展，允许使用更大的运动向量，这对摄像机运动特别有利。
H.263先进的预测模式允许一个宏块中4个8×8亮度块各对应一个运动向量，从而提高了预测精度；两个色度块的运动向量则取这4个亮度块运动向量的平均值。补偿时，H.263使用重叠的块运动补偿，8×8亮度块的每个像素的补偿值由3个预测值加权平均得到。使用该模式可以产生显著的编码增益，特别是采用重叠的块运动补偿，会减少块效应，提高主观质量。
H.263算法还可以被开发人员进行二次开发，以产生更好的结果和更佳的压缩方案，而这反过来为最终用户在选择最适合他们业务应用的H.263实现中提供了更多的选择。H.263的编码速度快，其设计编码延时不超过150ms，其编码码率低，在512kbps乃至384kbps带宽下仍可得到相当满意的图像效果，特别适用于需要双向编解码并传输的场合和网络条件不是很好的场合。目前，H.263编码是IP视频通信采用最多的一种编码方法，并已被许多多媒体通信终端标准所吸收，如：ITU-TH.310（B-ISDN）、H.320（ISDN）、H.324（PSTN）、H.323（LAN、WAN、Internet）[23]。
2-2-3 H.263+
ITU-T在H.263发布后又于1998年修订发布了H.263标准的版本2非正式地命名为H.263+标准。它在保证原H.263标准核心句法和语义不变的基础上，增加了若干选项以提高压缩效率或改善某方面的8
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功能。原H.263标准限制了其应用的图像输入格式，仅允许5种视频源格式。H.263+标准允许更大范围的图像输入格式，自定义图像的尺寸，图像时钟频率也有多种选择，从而拓宽了标准使用的范围，使之可以处理基于视窗的计算机图像、更高帧频的图像序列及宽屏图像。
为提高压缩效率，H.263+采用先进的帧内编码模式；增强的P帧和B帧模式改进了H.263的不足，增强了帧间预测的效果；去块效应滤波器不仅提高了压缩效率，而且提高重建图像的主观质量。为适应网络传输，H.263+增加了时间分级、信噪比和空间分级，对在噪声信道和存在大量包丢失的网络中传送视频信号很有意义；另外，片结构模式和参考帧选择模式增强了视频传输的抗误码能力。
2-2-4 H.264
H.264是由ISO/IEC与ITU-T组成的联合视频组（Joint Video Team）制定的新一代视音频频压缩编码标准。事实上，1996年制定H.263标准后，ITU-T的视频编码专家组（VideoCoding Experts Group）开始了两个方面的研究：一个是短期研究计划，在H.263基础上增加选项；另一个是长期研究计划，制定一种新标准以支持低码率的视频通信。长期研究计划产生了H.26L标准草案，在压缩效率方面与先期的ITU-T视频压缩标准相比，具有明显的优越性。2001年，ISO的MPEG组织认识到H.26L潜在的优势，随后ISO与ITU开始组建包括来自ISO/IEC MPEG与ITU-T VCEG的JVT，JVT的主要任务就是将 H.26L草案发展为一个国际性标准。于是，在ISO/IEC中该标准命名为A VC（Advanced Video Coding），作为MPEG-4标准的第10个选项，在ITU-T中正式命名为H.264标准。
H.264和H.261、H.263一样，也是采用离散余弦变换编码加差分脉冲编码调制，即混合编码结构。同时，H.264在混合编码的框架下引入了新的编码方式，提高了编码效率，更贴近实际应用。H.264没有繁琐的选项，而是力求回归基本，它具有比H.263+更好的压缩性能，又具有适应多种信道的能力。
H.264的应用目标广泛，可满足各种不同速率和不同场合的视频应用，具有较好的抗误码和抗丢包的处理能力。H.264的基本系统无需使用版权，具有开放的性质，能很好地适应IP和无线网络的使用，这对目前因特网中传输多媒体信息和移动网中传输宽带信息等都具有重要意义。尽管H.264编码基本结构与H.261和H.263是类似的，但它在很多环节做了改进，主要有：（1）多种更好的运动估计；（2）块的变换；（3）更精确的帧内预测；（4）统一的变长编码。H.264标准压缩系统由视频编码层（Video Coding Layer）和网络提取层（Network Abstraction Layer）两部分组成。VCL中包括VCL编码器与VCL解码器，主要功能是视频数据编码和解码，它包括运动补偿、变换编码、熵编码等。NAL则用于为VCL 提供一个与网络无关的统一接口，它负责对视频数据进行封装打包后使其在网络中传送，它采用统一的数据格式，包括单个字节的包头信息、多个字节的视频数据与组帧、逻辑信道信令、定时信息、序列结束信号等。包头中包含存储标志和类型标志，存储标志用于指示当前数据不属于被参考的帧，类型标志用于指示图像数据的类型。VCL可以传输按当前的网络情况调整的编码参数。新的快速运动估值算法UMHexagonS（中国专利）是一种运算量相对于H.264中原有的快速全搜索算法可节约90％以上的新算法，全名叫非对称十字型多层次六边形格点搜索算（Unsymmetrical-Cross Multi-Hexagon-grid Search），这是一种整像素运动估值算法。由于它在高码率运动图像序列编码时，在保持较好码率失真性能的条件下，运算量十分低，已被H.264标准正式采纳。
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H.264不仅比H.263节约了50％的码率，而且对网络传输具有更好的支持功能。它引入了面向IP 包的编码机制，有利于网络中的分组传输，支持网络中视频的流媒体传输。H.264具有较强的抗误码特性，可适应丢包率高、干扰严重的无线信道中的视频传输。H.264支持不同网络资源下的分级编码传输，从而获得平稳的图像质量。H.264能适应于不同网络中的视频传输，网络亲和性好。H.264标准使运动图像压缩技术上升到了一个更高的阶段，在较低带宽上提供高质量的图像传输是H.264的应用亮点。
H.264的推广应用对视频终端、网守、网关、多点控制单元等系统的要求较高，将有力地推动视频会议软硬件设备在各个方面的不断完善[24]。
2-2-5 H.265
随着H.264的成熟，ITU-T VCEG开始规划H.265标准的制订，其标准将会在2008-2010年公布。关于新算法，专家的看法是：在运动预测方面，下一代算法可能不再采用宏块的画面分割方法，而可能采用面向对象的方法，直接辨别画面中的运动主体。在变换方面，下一代算法可能不再沿袭基于傅立叶变换的算法族，有很多文章在讨论，其中所谓的“超完备变换”，主要特点是：其M×N的变换矩阵中，M大于N，甚至远大于N，变换后得到的向量虽然比较大，但其中的0元素很多，经过后面的熵编码压缩后，就能得到压缩率较高的信息流。关于运算量，H.265的压缩效率比H.264提高了1倍多，其代价是计算量提高了至少4倍，导致高清编码需要100 GOPS（Giga Operations Per Second）的峰值计算能力。尽管如此，仍有可能使用目前的主流IC工艺和普通设计技术，设计出达到上述能力的专用硬件电路，且使其批量生产成本维持在原有水平。因此，500 GOPS或许是新一代技术对于计算能力的需求上限。
§2-3 MPEG系列
MPEG（Moving Picture Expert Group）即：活动图像专家小组。它是国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）联合技术委员会（JTCI）的29分会（S29）的第11工作组（WG11），工作组的全称是：WG11 of SC29 of ISO/IEC JTCI。该小组成立于1988年，经过十几年卓有成效工作，为多媒体计算机系统、运动图像压缩编码标准的制定和实用化做出了巨大贡献。
组织成立的最初任务是实现：1.5Mbit/S、10Mbit/S、40Mbit/S压缩标准，即MPEG-1、MPEG-2、MPEG-3，但由于MPEG-2的功能已使MPEG-3成为多余而被取消。
1990年MPEG组织提出并建立了个第一个MPEG标准草案，1991年底提出了ISO/IEC11172号建议，即用于数字存储媒介上的码率为1.5MbPs的运动图像及伴音的压缩编码方案，并于1992年正式通过，通常称之为MPEG标准，此后命名为：MPEG-1标准。
1993年11月在汉城会议（ISO/IECJTCI/SC29/WG11）上，又正式通过了ISO/IEC13818号建议，定名为MPEG-2标准。目前，MPEG-1、MPEG-2都已经成为正式的国际标准，支持MPEG标准的软硬件产品纷纷问世，市场竞争异常激烈。
1998年MPEG组织又推出MPEG-4标准，该标准具有基于内容交互性的特点，提供高压缩率和灵活多样的存取模式，为流媒体研究和应用开辟了更加广阔的空间。目前，MPEG-4还在制定完善中。
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1998年提出的MPEG-7与2000年提出的MPEG-21也成为了MPEG家族中的新成员[25]。
2-3-1 MPEG-1
全称：用于速率在1.5Mbit/s以下的数字媒体的动态图像和伴音编码（Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1.5Mbit/s）。MPEG-1于1993年8月公布，用于传输1.5mbps数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码。该标准包括五个部分：第一部分说明了如何根据第二部分（视频）以及第三部分（音频）的规定，对音频和视频进行复合编码；第四部分说明了检验解码器或编码器的输出比特流符合前三部分规定的过程；第五部分是一个用完整的C语言实现的编码和解码器。
MPEG-1为工业级标准而设计，可适用于不同带宽的设备，如CD-ROM、Video-CD、CD-I。它可针对SIF（Standard Image Format）标准分辨率（对于NTSC为352×240，对于PAL为352×288）的图像进行压缩，具有激光唱盘音质，质量级别基本与VHS（Video Home System）相当。MPEG-1的编码速率最高可达4-5mbps，但随着速率的提高，其解码后的图象质量有所降低。
MPEG-1标准也存在着诸多不足：一是压缩比还不够大，二是图像清晰度还不够高，三是对传输图像的带宽有一定的要求，不适合网络传输，四是MPEG-1的录像帧数固定为每秒25帧，不能丢帧录像，使用灵活性较差。
2-3-2 MPEG-2
全称：动态图像及有关声音的通用编码（Generic Coding of Moving Picture Associated Audio Information）。MPEG-2是一种高质量的视频压缩标准，也有人称之为用于广播电视的视频压缩标准。MPEG-2不是MPEG-1的简单升级，MPEG-2在系统和传送方面作了更加详细的规定和进一步的完善。MPEG-2特别适用于广播级的数字电视的编码和传送，被认定为SDTV和HDTV的编码标准。
MPEG-2项目的任务是通用的活动图像及其伴音的编解码标准，以适于各种应用目的。标准发展到现在共有9项：系统、视频、伴音、符合条件测试、软件、数字存储媒体的指令和控制、非向后兼容的音频、10比特视频以及实时接口。MPEG-2标准严格规定了语法和解码规则，以保证MPEG-2数据的互通性和兼容性，但对具体编码算法未作限制，为厂家优化提供了余地。不同的多媒体应用可以采用不同的类型长度和不同的码率，但只要遵循 MPEG-2标准，都具有互通性。MPEG-2是一个灵活的标准，具有广泛的应用和设备兼容性。
MPEG-2标准在广播电视领域中的主要应用如下：（1）视音频资料的保存；（2）电视节目的非线性编辑系统及其网络；（3）卫星传输；（4）电视节目的播出。
2-3-3 MPEG-4
全称：视听对象的编码（Coding of Audio-Visual objects）。MPEG-4的初衷是视频会议、可视电话的低比特率编码，原标准名称是甚低速率视听编码（Very-low bitrate audio-visual coding），但在制定中，MPEG有个变化，一是高性能通用芯片性价比的提高使得基于软件平台的压缩编码方法具有实用的可能；二是人们对多媒体信息特别是视频信息的应用要求从单纯的播放型转向到基于内容的访问和操作
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型。针对这两个变化，MPEG-4修改了工作计划，制定了现在意义上的MPEG-4标准。
MPEG-4标准的目标与以往MPEG-1/2标准有了很大的不同，主要目标是：
1．基于对象的压缩标准。
2．具有可交互性。
3．码率的宽范围适应性（5k-10Mbit/s）。
它强调了低码率（5-64kb/s），对H.263的兼容扩展，加强了MPEG-4标准在互联网上的应用适应性。MPEG-4不仅针对一定比特率下的视频、音频编码，它更加注重多媒体系统的交互性和灵活性，其应用前景极为广阔。
该标准主要应用于视像电话（Video Phone）、视像电子邮件（Video Email）和电子新闻（Electronic News）等，MPEG-4利用窄带宽，通过帧重建技术来压缩和传输数据，以求用最少的数据获得最佳的图像质量。从技术的角度看，它与传统的编码标准最显著的区别在于:它具有接收者可以下载用于表示视听信息的语法描述，并具有很快被超大规模集成（VLSI）技术所支持的特性。
2-3-4 MPEG-7
全称：多媒体内容描述接口（Multimedia Content Description Interface）。几年来多媒体信息一直呈爆炸性增长态势，信息的传播也通过各种途径大量扩散，然而信息的检索方式仍然没有太大的改进。目前，基于文本文件的检索早已轻车熟路，但多媒体文件的检索仍然比较困难。为管理这些多媒体信息内容及其传播，MPEG-7 应运而生。
以前的MPEG标准如MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4等都是针对信息本身的。其中，MPEG-1和MPEG-2几乎完全用于信息压缩；而MPEG-4用于对象的编码，并使对象能够在视听屏幕上实现单独或群体的操作。因此，MPEG-4在编码上达到了较高的抽象层次，而 MPEG-7则更为抽象。用简单的话来说，MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4使信息内容变得更方便可用，而MPEG-7可以帮助人们很方便地找到想要的信息内容。MPEG-7标准的目的是要制定一种针对各类多媒体信息的描述标准，该描述与内容有关，并能够达到快速高效地搜索用户感兴趣的素材。
本质上讲，MPEG-7是一个基于XML（Extensible Markup Language）的多媒体内容数据标准，用于描述多媒体内容的特征并提供可用的最全面视听描述工具。这些描述工具基于视听内容的目录（题名、作者、版权）、语义（关于对象和事件的人物、时间、地点以及动作信息）、结构（图像的颜色数据或所录制歌曲的音质信息）等诸多特征。
MPEG-7框架包括描述符（Descriptor）、描述方案（Description Scheme）、描述定义语言（Description Definition Language）和编码描述等。描述符是一个特征的表示单元，它定义了该特征所表示的语法和语义。描述方案则详细说明了描述符之间联系的语义，甚至可以是描述符和描述方案间联系的语义。描述定义语言对描述方案进行了详细说明。此外，它还可以对已有的描述方案进行扩充和修正。这种描述定义语言吸收了XML框架语言，并在XML基础上进行了专用扩展，以满足MPEG-7的所有需求。这些扩展通过MPEG和W3C（XML 标准化组织）之间的联络来讨论。
MPEG-7标准在处理大容量文件（公众现在可以访问这些文件）、多媒体目录（顾客用以确定内容
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以便购买）时特别有用。搜索到内容的信息还可以用于代理、选择或过滤传播中增加的材料，或者实现个性化广告。更进一步，MPEG-7的描述能够通过激活半自动多媒体显示和编辑等功能，实现潜在数据的快速和有效利用。MPEG-7工作组已有几个可视工具，用户可以通过图像颜色或图像中颜色的定位对图像进行搜索，其它可能的查询包括搜索带有确定构造图案的图像。例如，从卫星图像数据库中搜索确定构造图案可以发现地质和下层构造结构的有用信息。用户也可以搜索包含确定对象和形状的图像，例如所有含有一家商业公司特有标识图案的图像。
2-3-5 MPEG-21
正式名称为：多媒体框架（Multimedia Framework）。又名为数字视听框架（Digital Audio-Visual Framework）。MPEG-21称为多媒体框架，1999年开始征集需求，2001年9月通过技术报告，已开始了6个部分开发，标准号ISO/IEC 21000。MPEG-21的基本框架要素包括数字项目说明、内容表示、数字项目的识别和描述、内容管理与使用、知识产权管理和保护、终端和网络资源抽取、事件报告等部分。
MPEG-21中的用户是一个广义的概念，可以是世界各地的个人、团体、组织、公司、政府以及其他标准化组织和主体。从技术上讲，MPEG-21认为内容的提供者和消费者都是MPEG-21的用户。用户可以以各种方式使用内容，包括对内容进行发布、递送和消费等。MPEG-21的最终目标是要为多媒体信息的用户提供透明而有效的电子交易和使用环境。举例来说，如果您想制作一张收录自己喜爱的乐曲的CD，那么您可以在家中通过网络收集乐曲。利用MPEG-21的数字项声明、标记和描述工具，用曲名、演奏者、歌词或旋律等不同方法来描述你所要查找的内容[26]。
§2-4 MPEG-4详细介绍
2-4-1 概述
运动图像专家组MPEG在1994年即开始制定MPEG-4标准，直到1998年10月才定案，并于1999年2月正式公布了国际标准的MPEG-4（ISO/IEC 14496）第一版本。同年年底MPEG-4第二版亦告确定，且于2000年年初正式成为国际标准。
MPEG-4与MPEG-1和MPEG-2有很大的不同，MPEG-4不只是具体压缩算法，它是针对数字电视、交互式绘图应用（影音合成内容）、交互式多媒体（资料抽取与分离）等整合及压缩技术的需求而制定的国际标准。它能满足三种族群的需求：多媒体内容创作者、网络服务供货商和终端消费者。MPEG-4的编码理念是：MPEG-4标准同以前标准的最显著的差别在于它是采用基于对象的编码理念，即在编码时将一幅景物分成若干在时间和空间上相互联系的视音频对象，分别编码后，再经过复用传输到接收端，然后再对不同的对象分别解码，从而组合成所需要的视频和音频。这样既方便我们对不同的对象采用不同的编码方法和表示方法，又有利于不同数据类型间的融合，并且这样也可以方便实现对于各种对象的操作及编辑。例如，我们可以将一个卡通人物放在真实的场景中，或者将真人置于一个虚拟的演播室里，还可以在互联网上方便地实现交互，根据自己的需要有选择的组合各种视音频以及图形文本对象。
与MPEG-1、MPEG-2相比，MPEG-4具有如下独特的优点：（1）基于内容的交互性；（2）高效的
压缩性；（3）通用的访问性。
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MPEG-4主要应用如下：（1）应用于因特网视音频广播。由于上网人数与日俱增，传统电视广播的观众逐渐减少，随之而来的便是广告收入的减少，所以现在的固定式电视广播最终将转向基于TCP/IP 的因特网广播，观众的收看方式也由简单的遥控器选择频道转为网上视频点播。视频点播的概念不是先把节目下载到硬盘，然后再播放，而是流媒体视频（Streaming Video），点击即观看，边传输边播放；（2）应用于无线通信。MPEG-4高效的码率压缩，交互和分级特性尤其适合于在窄带移动网上实现多媒体通信，未来的手机将变成多媒体移动接收机，不仅可以打移动电视电话、移动上网，还可以移动接收多媒体广播和收看电视；（3）应用于静止图像压缩。静止图像在因特网中大量使用，现在网上的图片压缩多采用JPEG（Joint Photographic Experts Group）技术。MPEG-4中的静止图像压缩是基于小波变换的，在同样质量条件下，压缩后的文件大小约是JPEG压缩文件的十分之一。把因特网上使用的JPEG图片转换成MPEG-4格式，可以大幅度提高图片在网络中的传输速度；（4）应用于电视电话。传统用于窄带电视电话业务的压缩编码标准，如H.261，采用帧内压缩、帧间压缩、减少像素和抽帧等办法来降低码率，但编码效率和图像质量都难以令人满意。MPEG-4的压缩编码可以做到以极低码率传送质量可以接受的声像信号，使电视电话业务可以在窄带的公用电话网上实现；（5）应用于计算机图形、动画和仿真。MPEG-4 特殊的编码方式和强大的交互能力，使得基于 MPEG-4 的计算机图形和动画可以从各种来源的多媒体数据库中获取素材，并实时组合出所需要的结果。因而未来的计算机图形可以在 MPEG-4语法所允许的范围内向所希望的方向无限发展，产生出今天无法想象的动画及仿真效果；（6）应用于电子游戏。MPEG-4可以进行自然图像与声音同人工合成的图像与声音的混合编码，在编码方式上具有前所未有的灵活性，并且能及时从各种来源的多媒体数据库中调用素材。这可以在将来产生像电影一样的电子游戏，实现极高自由度的交互式操作[27]。
2-4-2 MPEG-4编解码的关键技术
MPEG-4中有四个层次的数据结构：视频场景（VS），视频对象（VO），视频对象层（VOL）和视频对象平面（VOP）。
在基于对象的视频编码中，编码的基本单元是对象，主要针对纹理、形状、运动这三种信息的编码技术。视频编码框架中主要包括的三个关键模块，也即是形状、运动和纹理编码模块。
1．形状编码
MPEG-4引入了形状信息编码，尽管形状编码在计算机图形学、计算机视觉和图像压缩领域不是什么新技术，但将其纳入完整的视频编码标准内，这还是第一次。VO的形状信息有两类：二值形状信息和灰度形状信息。二值形状信息用0，1来表示VOP的形状，0表示非VOP区域，1表示VOP区域。二值形状信息编码采用基于运动补偿块技术，可以是无损或有损编码。灰度形状信息用0-255之间的数值来表示VOP的透明度，其中0表示完全透明相（当于二值形状信息中的0），255表示完全不透明（相当于二值形状信息中的1）。灰度形状信息的编码采用基于块的运动补偿DCT方（法同纹理编码相似），属于有损编码。目前标准中采用矩阵的形式来表示二值或灰度形状信息。
2．运动信息编码
类似于现有的视频编码标准，MPEG-4采用运动预测和运动补偿技术去除图像信息中的视觉冗余
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度，而这些运动信息的编码技术可视为现有标准向任意形状的VOP延伸。VOP编码有3种模式，即帧
内（Intra-frame）编码模式（I-VOP），帧间（Intra-frame）预测编码模式（P-VOP）和帧间双向预测（Bidirectionaly）编码模式（B-VOP）。在MPEG-4中运动估计和运动补偿可以是基于16×16象素宏块，
或是8×8象素块。为了能适应任意形状的VOP，MPEG-4引入了图像填充（Image Padding）技术和多
边形匹配（Polygon Matching）技术。图像填充技术利用VOP内部的象素值来外推VOP外的象素值，
以此获得运动估计的参考值。多边形匹配技术则将的VOP轮廓宏块的活跃部分包含在多边形之内，以
此来增加运动估计的有效性。
3．纹理编码
纹理编码的对象可以是帧内编码模式（I-VOP），也可以是帧间编模式B-VOP或P-VOP运动补偿
后的预测误差。编码方法基本上仍采用基于8×8象素块的DCT方法。在帧内编码模式中，对于完全位
于VOP内的象素块，则采用经典的DCT方法对于部分VOP在内，部分在VOP外的象素块则首先采用
图像填充技术来获取VOP之外的象素值，之后再进行DCT编码。帧内编码模式中还将对DCT变换的
DC及AC系数进行有效的预测。在帧间编码模式中，为了对B-VOP和P-VOP运动补偿后的预测误差
进行编码，可将那些位于VOP活跃区域之外的象素值设为128。变换之后的DCT系数还需经过量化（采
用单一量化因子或量化矩阵）、扫描及变长编码，这与现有标准基本相同[28]。
2-4-3 MPEG-4网络传输的优点
从视频压缩编码技术来看，MPEG-4在存储容量、图像质量、网络传输、对图像进行交互操作等方
面都具有巨大的优势[29]。
1．存储空间得到节省。在优势最明显的存储容量方面，采用 MPEG-4的视音频全同步录像所需的
硬盘空间约为相同图像质量的MPEG-1或MJPEG所需空间的1/10，此外，MPEG-4因能根据场景变化
自动调整压缩方法，故对静止图像、一般运动场景、剧烈活动场景均能保证图像质量不会劣化。表2.1
把MPEG-4的表现同MJPEG和MPEG-1做了比较。
表2.1 MPEG-4同MJPEG和MPEG-1的比较
Table 2.1 Compare MPEG-4 with MJPEG and MPEG-1
名称MJPEG MPEG-1 MPEG-4 种类1帧1分钟1小时1帧1分钟1小时1帧1分钟1小时
静止 6.0K 9.0M 535M 2.4K 3.5M 212M 0.7K 1.02M 60.2M
一般活动7.2K 10.8M 625M 2.4K 3.5M 212M 1.1K 1.6M 93M
剧烈活动11K 16.5M 950M 2.4K 3.5M 212M 1.7K 2.42M 148M
2．录像清晰度方面，尽管MPEG-4瞄准的是低带宽上的音视频解决方案，但是它独特的基于内容
的压缩方式同样也适合CIF或者更高清晰度（768×576，640×480）的视频压缩。MPEG-4功能集的底
层是VLBV（Very Low Bit Rate Video）核心，它为码率在5~64kbit/s范围内的视频应用提供算法与工具，
支持较低的空间分辨率（低于352×288像素）和较低的帧频（低于15Hz）。MPEG-4的HBV（High Bit
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Rate Video ）码率范围在64-10Mbit/s 之间，它与VLBL 核心采用相似的算法，但它支持更高的空间与时间分辨率，允许传输和存储高质量视频信号。
下面通过实例说明经MPEG-4标准压缩后的视频在储存空间和清晰度方面的优点。我们对一段视频进行压缩，保持压缩前后的像素（都为640×480）和文件长度不变如图2.1所示。
图2.1 压缩后尺寸不变
Fig2.1 Size is keep after compressing
压缩以后视频的大小由62.2M 变成17.0M ，如图2.2所示。
图2.2 压缩前后大小对比
Fig 2.2 Compressed size before and after comparison
在清晰度方面，虽然压缩后的视频没有以前清晰，但是如果把它用在监控方面，那么这样的清晰度是可以被接受的。清晰度比较如下图2.3所示。
智能家居远程监控系统的研发 摘要随着社会的快速发展，人们的生活方式发生了巨大的变化。但是人类的居家方式却没有得到很好的发展，人们迫切希望可以使用先进的技术来改善当今的居家方式，如何有效地打造一个符合人们心目中期待的智能家居系统，并且有效地将家居设备与外部通信于一体已成为当下的新型住房的一个研究热点。基于这一问题，我们选择了研究智能家居的远程监控系统作为研究方向。 關键词智能家居；远程监控；网络管理 1 前言 工业化的不断推进和信息化的不断发展，给人们的生活带来了很大的变化，但是在国内，智能家居起步较晚。然而政府对此高度重视，使得人们对智能家居却非常憧憬。目前，国内的一些家电巨头，也开始进入智能化的家居市场。部分企业推出了各自的家居系统产品，例如小米的智能家庭，清华同方的“e-home数字家园”、永乐家电以及瑞郎、索博等厂家的体验中心，都同样成立了专业的智能楼宇化公司，加快了智能家居的发展。 基于上述背景下提出的创新的设计理念，采用PXA270作为控制器和Siemens公司的GPS模块MC391组成的系统取代了传统的无线传感器，使网络具有非常显著的优点，我们还采用了ARM芯片的强大的片内和片外的资源，将系统的架构简化，通过植入嵌入式Linux系统，利用丰富的协议接口，极大地降低了开发难度，并且方便以后升级，具有很强的实用性和推广意义。 硬件设计是基于SAMSUNG的S3C2440的网关服务器，在此基础上通过外接GPRS模块和internet网线实现与外界的信息交互；家庭内部Zigbee协调器节点通过RS232串口与网关服务器相连接，实现网关服务器和各Zigbee终端节点的信息交互[1]。 2 项目设计 根据课题预定的目标，在本设计中，主控制板选用的是SAMSUNG公司的16/32位S3C2440A微处理器，它采用ARM920T的核，主频为400MHz。其最小系统由2M Nor Flash、2片32M bytesSDRAM、2片128MbytesNand Flash、电源调节芯片和复位芯片组成。同时S3C2440具有丰富的外围设备资源：具有4路A/D（模数转换）转换通道、1个RS232串口、2个TTL串口、一个自适应10/100M网络的DM9000网卡接口芯片、1个标准SD卡座以及外接一个3.5寸的LCD屏。外扩接口方面包括1个34 pin GPIO接口、1个40 pin系统总线接口[2]。 2.1 Zigbee模块电路设计
一种基于SMS的智能家居远程监控系统(1) 关键字：SMS智能家居远程监控系统 1 引言 随着生活节奏的加快，生活水平的提高，人们对现代家居的安全性、智能性、舒适性和便捷 性提出了更高的要求。智能家居控制系统就是适应这种需求而出现的新事物，正朝着智能化、远程化、小型化、低成本等方向发展。如今手机已经十分普及，如何让普通百姓只需要 增加少量投入便可以通过手机远程遥控自己家中的电器设备，远程查看设备或安防系统状 况。同时，一旦家中发生煤气泄露、火灾、被盗等安全事故时能够立即获知警报，及时处理。为此本文提出了一种基于SMS和Atmega128 的智能家居远程监控系统。 2 系统结构及工作原理 本文所设计的智能家居远程监控系统由CP U 模块、短信收发模块、电源模块、时钟模块、LCD 显示模块、键盘模块、驱动模块、无线收发模块、检测模块等模块组成，如图 1 所示。系统的工作原理如下：用户通过手机将控制或查询命令以短信的形式通过GSM 网发送到短信收发模块，CPU 再通过串口将短信读入内存，然后对命令分析处理后作出响应，控制相 应电器的开通或关断，实现了家电的远程控制。CPU 定时检测烟感传感器、CO 传感器、门禁系统的信号，一旦家中发生煤气泄露、火灾、被盗等险情时，系统立即切断电源、蜂鸣 器警报并向指定的手机发送报警短信，实现了家居的远程监视。为了达到更人性化的设计， 当用户在家时可通过手持无线遥控器控制各个家电的通断，通过自带的小键盘设定授权手机 号码、权限和设定系统的精确时间等参数。LCD 用来实时显示各电器状态和各个传感器的 状态。 图1 系统结构框图 3 硬件系统设计
毕业设计（论文）外文文献翻译 文献、资料中文题目：远程视频监控系统 文献、资料英文题目： 文献、资料来源： 文献、资料发表（出版）日期： 院（部）： 专业：电子信息工程 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 翻译日期： 2017.02.14
外文文献翻译 A System for Remote Video Surveillance and Monitoring The thrust of CMU research under the DARPA Video Surveillance and Monitoring (VSAM) project is cooperative multi-sensor surveillance to support battlefield awareness. Under our VSAM Integrated Feasibility Demonstration (IFD) contract, we have developed automated video understanding technology that enables a single human operator to monitor activities over a complex area using a distributed network of active video sensors. The goal is to automatically collect and disseminate real-time information from the battlefield to improve the situational awareness of commanders and staff. Other military and federal law enforcement applications include providing perimeter security for troops, monitoring peace treaties or refugee movements from unmanned air vehicles, providing security for embassies or airports, and staking out suspected drug or terrorist hide-outs by collecting time-stamped pictures of everyone entering and exiting the building. Automated video surveillance is an important research area in the commercial sector as well. Technology has reached a stage where mounting cameras to capture video imagery is cheap, but finding available human resources to sit and watch that imagery is expensive. Surveillance cameras are already prevalent in commercial establishments, with camera output being recorded to tapes that are either rewritten
智能家居远程监控系统 一、系统整体软硬件方案设计 在智能家居的诸多功能中，人们最关心的是家居安防和家电控制的实现，所以本系统方案的着眼点放在家居安防和加点控制功能的实现。 如图1所示，智能家居远程监控系统的硬件由S3C2410微处理器、存储器系统、传感器、输出控制开关、光电耦合输入电路、继电器输出驱动电路、GPRS 模块和用户终端手机构成。通信模块采用GPRS扩展板，控制命令和报警信息以中文短信的方式进行传送。 终端用户 图1 智能家居远程监控系统方案设计 嵌入式操作系统选择Linux，用VI做编辑器，以ARM GCC作为交叉编译器。Linux内核是一个整体的结构，为了方便的向内核添加或者删除某些功能，Linux 引入了内核模块机制。 系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口，供用户在编程过程中使用。设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口，Linux设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件细节。在应用程序看来，Linux硬件设备只是一个设备文
件，应用程序可以像操作普通文件一样对硬件设备进行操作。 二、系统硬件设计概述 2.1 报警方案设计 系统使用门磁传感器作为入室盗窃报警信号发生器。门磁传感器安装在门窗上，当门窗被打开时，门磁的开关状态发生改变，经光电耦合电路将信号传送到微处理器。微处理器检测到信号输入，控制GPRS模块发出中文报警信息到终端用户手机，同时启动室内的声光报警装置，对入室盗窃者产生威慑作用。在厨房设有烟雾传感器，当监测的烟雾浓度达到报警限时，触发报警器开关动作，启动室内音响报警装置发出警报，该信号经光电耦合电路传到微处理器，微处理器检测到信号输入后，控制GPRS模块发出报警信号到终端用户手机。 2.2监控方案设计 本系统设计了中文命令集，命令集分两类指令：一类为家电操作指令，当系统收到用户通过手机发出的家电启停短消息指令后，对短消息指令进行译码，确定系统的操作动作，然后通过GPIO输出控制信号，控制信号经放大后驱动相应的继电器动作，从而实现家电设备的启停控制；另一类命令为数据采集命令，用户使用该类命令，可远程采集家居状态信息，包括室温、家电的工作状态，当系统收到用户通过手机发出数据采集命令后，系统进行译码识别，而后将用户需要的家居状态信息经GPRS模块发回用户手机。 用户可发送中文指令集中的一条或多条命令，实现对一个或多个设备的控制，系统中文指令集中的指令支持组合使用。 系统命令译码设计考虑了操作的容错性，当手机发出的短信命令不完备或对系统发出命令集中么没有的短消息时，系统将不产生任何控制动作。 2.3 通信方案设计 通信采用GPRS模块：插入SIM卡后接入到中国移动或中国联通网络，它通过串口2与微处理器连接，使用标准的AT指令即可使系统像普通的移动电
目录 1前言 (2) 2系统的组成 (3) 2.1前端设备 (3) 2.2图像的传输。 (3) 2.3控制中心 (4) 2.3.1图像的控制。 (4) 2.3.2图像的显示设备。 (4) 2.3.3图像的记录设备。 (4) 2.4系统结构图 (5) 3系统功能介绍 (6) 4系统配置 (10) 5费用说明 (11)
远程视频监控系统方案 1前言 当今视频是一个高速发展、日新月异的社会，社会安全生产问题也是日益复杂、多种多样，对安全生产的监管工作也要求与时俱进，采用新技术、新方法、新系统来进行合理有效的监管和指导。现在的建筑工地开工面积大、地域分布广，对监管巡查工作带来很大难度，对生产安全问题不能及时有效的控制。对目前的工作难点和经后工作的长远发展，特采用《远程视频监控系统》对施工工地进行监管。 远程视频监控系统是一门被人们日益重视的新兴专业，就目前发展看，应用普及越来越广，科技含量越来越高。几乎所有高新科技都可促进其发展，尤其是信息时代的来临，更为该专业发展提供新动力。远程视频监控系统可不间断，全方位的对施工工地进行远程监控和记录，可实现无人值守的全天候监控。可让施工工地长期有效的得到监督和指导，同时也可以减少人为因素对监管工作的影响。 远程视频监控系统在国防、公安、消防等众多领域得到广泛应用，也取得了很好的实用效果，对各领域的监管工作起到了很大的促进作用，也对监管工作的高效、创新起较大的推动作用。在工程建筑行业的安全生产监管工作中采用此技术是一个新的创举，也是发展的必然。
2系统的组成 远程视频监控系统由前端设备、图像的传输、控制中心、三部分组成。 2.1前端设备 这部分是系统的前沿部分，是整个系统的"眼睛"。它布置在被监控场所的某一位置上，其视场角能覆盖整个被监控场所。当被监控场所面积较大时，为了节省摄像机的数量、简化传输系统及控制与显示系统，在摄像机上加装电动的(可遥控的)可变焦距(变倍)镜头，使摄像机能观察的距离更远、观察得更清楚;有时还把摄像机安装在电动云台上，通过控制台的控制，可以使云台带动摄像机进行水平和垂直方向的转动，从而使摄像机能覆盖的角度更广、面积更大。总之，摄像机就像整个系统的眼睛一样，它把监控的内容变为图像信号，传送到控制中心的监视器上。摄像装置主要包含摄像机、镜头、云台、解码器箱、报警探头、紧急按钮等。 2.2图像的传输。 传输部分就是系统的图像信号通路。一般来说，传输部分指的是传输图像信号。但是，由于某些系统除要求传输图像外，还要求传输声音信号，同时。由于需要在控制中心通过控制台对摄像机、镜头、云台、防护罩等进行控制，因而在传输系统中还包含有控制信号的传输，所以这里所讲的传输部分，通常是指由所有要传输的信号形成的传输系统的总和。传输部分的传输介质主要包括视频电缆、控制信号传输电缆、光缆等。如果采用数字摄像机，则需要利用互联网来传送信号，传输线路就是综合布线系统的双绞线。
基于物联网技术的智能家居控制系统设计方案 随着人们生活水平的提高和科技的发展，家庭智能化已成为一种必然趋势而深入千家万户。 家庭智能化即智能化家居 (Smart Home)，亦称数字家园(Digital Family )、家庭自动化(Home Automation )、电子家庭(E-home)、智能化住宅(Intelligent Home )、网络家居(Network Home )、智能屋(Wise House, WH)、智能建筑(Intelligent Building、等。它是利用计算机、通信、网络、电力自动化、信息、结构化布线、无线等技术将所有不同的设备应用和综合功能互连于一体的系统。它以住宅为平台，兼备建筑、网络家电、通信、家电设备自动化、远程医疗、家庭办公、娱乐等功能，集系统、结构、服务、管理为一体的安全、便利、舒适、节能、娱乐、高效、环保的居住环境。其从控制层次来分，一般由中央控制中心、家居智能控制终端、小区智能控制系统、家庭网关和外部网络几部分组成。 1智能家居系统体系结构 家居系统主要由智能灯光控制、智能家电控制、智能安防报警、智能娱乐系统、可视对 讲系统、远程监控系统、远程医疗监护系统等组成，框图如图1所示。 图1智能家居系统结构框图 2系统主要模块设计 2.1照明及设备控制 智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机、网络、自动控制和集成技术建立一个 由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统。系统中照明及设备控制可以通过智 能总线开关来控制。本系统主要采用交互式通信控制方式，分为主从机两大模块，当主机触 发后，通过CPU将信号发送，进行编码后通过总线传输到从模块，进行解码后通过CPU触 发响应模块。因为主机模块与从机模块完全相同，所以从机模块也可以进行相反操作控制主
目录 远程视频监控系统方案 1前言 当今视频是一个高速发展、日新月异的社会，社会安全生产问题也是日益复杂、多种多样，对安全生产的监管工作也要求与时俱进，采用新技术、新方法、新系统来进行合理有效的监管和指导。现在的建筑工地开工面积大、地域分布广，对监管巡查工作带来很大难度，对生产安全问题不能及时有效的控制。对目前的工作难点和经后工作的长远发展，特采用《远程视频监控系统》对施工工地进行监管。 远程视频监控系统是一门被人们日益重视的新兴专业，就目前发展看，应用普及越来越广，科技含量越来越高。几乎所有高新科技都可促进其发展，尤其是信息时代的来临，更为该专业发展提供新动力。远程视频监控系统可不间断，全方位的对施工工地进行远程监控和记录，可实现无人值守的全天候监控。可让施工工地长期有效的得到监督和指导，同时也可以减少人为因素对监管工作的影响。
远程视频监控系统在国防、公安、消防等众多领域得到广泛应用，也取得了很好的实用效果，对各领域的监管工作起到了很大的促进作用，也对监管工作的高效、创新起较大的推动作用。在工程建筑行业的安全生产监管工作中采用此技术是一个新的创举，也是发展的必然。 2系统的组成 远程视频监控系统由前端设备、图像的传输、控制中心、三部分组成。 2.1前端设备 这部分是系统的前沿部分，是整个系统的"眼睛"。它布置在被监控场所的某一位置上，其视场角能覆盖整个被监控场所。当被监控场所面积较大时，为了节省摄像机的数量、简化传输系统及控制与显示系统，在摄像机上加装电动的(可遥控的)可变焦距(变倍)镜头，使摄像机能观察的距离更远、观察得更清楚;有时还把摄像机安装在电动云台上，通过控制台的控制，可以使云台带动摄像机进行水平和垂直方向的转动，从而使摄像机能覆盖的角度更广、面积更大。总之，摄像机就像整个系统的眼睛一样，它把监控的内容变为图像信号，传送到控制中心的监视器上。摄像装置主要包含摄像机、镜头、云台、解码器箱、报警探头、紧急按钮等。 2.2图像的传输。 传输部分就是系统的图像信号通路。一般来说，传输部分指的是传输图像信号。但是，由于某些系统除要求传输图像外，还要求传输声音信号，同时。由于需要在控制中心通过控制台对摄像机、镜头、云台、防护罩等进行控制，因而在传输系统中还包含有控制信号的传输，所以这里所讲的传输部分，通常是指由所有要传输的信号形成的传输系统的总和。传输部分的传输介质主要包
设计作品名称 基于物联网和Android的智能家居监控报警系统 学校名称：工业学院 团队名称：工院梦之队 第一导师：冶（副教授） 第二导师：（职称） 队长：翮誉 队员1：马鑫 队员2：路志福 队员3：薛梅 全国大学生物联网设计竞赛组委会 2015年5月
诚信承诺申明 本参赛队全体队员及指导教师已认真阅读《全国大学生物联网设计竞赛章程》关于竞赛作品的知识产权之全部条款，重申明，在参加全国大学生物联网设计竞赛时所呈交的竞赛作品及作品设计文档均为参赛队员在指导教师指导下独立完成。尽本参赛队所知，竞赛作品及作品设计文档中，除特别加以标注的部分外，不存在侵犯第三方知识产权的容。竞赛作品及作品设计文档并非由参加其他竞赛之作品及作品设计文档未经改动直接参赛；如作品确参加过其他竞赛的，本参赛队承诺参加本次比赛之作品已经过较大改动。 指导教师签名：冶 日期：2015 年5 月29 日
摘要 随着人们生活水平的不断提高，家居环境和小区的安全防需求日趋紧迫，传统的安防产品往往只具有现场报警、监控位置固定、监测参量单一、需综合布线等特点，无法实现多参量集中监测、自由布防、远距离报警、现场画面实时采集以及家用电器远程控制的功能。而随着无线传感网络技术应用的不断推广，可以将安防区域各种状态信息进行多点采集、无线连接、集中处理，在此基础上，进一步将无线传感网络、移动通信网络和互联网相结合，就可以实现安防区域状态信息的远程、多点、实时智能监控。 本系统在设计上采用了无线传感网+GPRS网络+智能手机监控终端+网络服务器的架构模式。在家居环境部，通过布置多个无线监测节点，实时采集各类监测数据及入侵状态并以无线方式汇总到主节点，然后主节点的数据通过GPRS模块分别以短信、彩信方式发送给多用户手机，以及以TCP/IP协议的方式上传至网络服务器；在用户智能手机端，通过android开发的程序界面实现家居环境数据及家电状态的实时监测和远程控制，同时通过GPS定位方式自动实现入侵监测的布防和撤防；在网络服务器端，实现了家居环境各参量
（物联网）智能家居远程控制系统源程序
智能家居远程控制系统刘庆宇
;***************************************************** ;Filename:BSHB_1_0_2.ASM ;MCU:AT89S52OSC:6.0000MHz ;IC:MT8870ISD4002LM38674LS04ULN280324C02 ;Display:LED*4 ;Buildby:LiuQingYu ;Vision:V1.0.2 ;Date:2008-06-13 ;******************************************************** ;功能：利用电话线路，远程控制4组继电器的通断，控制电饭煲、电;暖风等家用电器。可以设定延时通断。恢复出厂设置时按住设 ;置按键按复位键即可恢复默认密码123456 ;默认开关状态为:关，延时为：无 ; ;如需改变等待振铃次数，请搜索“振铃检测程序”并进行修改。 ; ; ;寄存器组使用： ;00:主程序 ;01:显示子程序 ;****************************************** ;输入输出引脚定义 ;****************************************** ;MT8870:数据P0.0~P0.3 MT_INEQUP1 ;STD____INT0 ;ISD4002: ;ISDINT____INT1 MOSIBITP0.4 SSBITP0.5 SCLKBITP0.6 ;HD7279: DATBITP2.4 CSBITP3.5 CLKBITP3.6 ;24C02: SCLBITP1.6 SDABITP1.7 ;继电器（摘机电路）: JDQKBITP1.4;低电平有效 ;继电器1（控制高压) JDQ0_DFBBITP0.0;电饭煲 JDQ1_DNFBITP0.1;电暖风 JDQ2_KTBITP0.2;空调
无线视频监控系统设计方案二〇一三年四月十四日
目录 1.方案概述 (5) 1.1 设计原则 (5) 1.2 设计要求及技术指标 (7) 2.基本要求与配置 (8) 2.1 基本要求 (8) 2.2设备配置 (8) 3.系统结构组成 (9) 3.1方案结构图 (9) 3.2工程描述 (10) 4.产品说明 (11) 4.1摄像产品介绍 (11) 4.1.1技术特点 (12) 4.1.2技术参数 (12) 4.2网络视频编／解码器（DSN-M4T/R） (14) 4.2.1主要特点 (14) 4.2.2技术指标: (15) 4.3传输设备介绍(XQ-54M- 5.8 5.8G 无线室外网桥) (16) 4.3.1产品特点: (16) 4.3.2应用方式 (17)
4.3.3技术指标 (17) 4.4、系统管理平台 (19) 4.4.1、功能概述 (20) 4.4.2、系统构成 (21) 4.4.2.1、目录服务管理软件 (21) 4.4.2.2、服务器端软件 (21) 4.4.2.3、客户端软件 (22) 用户界面功能定义：软件界面采用Windows风 格，界面美观大方、便于操作。视频窗口可多级 大小变化及全屏显示，满屏时应具有边框菜单功 能，方便进行图像的切换、控制等功能。监控客 户端软件设置有电子地图、编码器、摄像机的选 择控件，方便用户随时切换监控视频。具有上下、 左右、变焦、聚焦、光圈调整、旋转速度调节功 能。界面中显示当前用户名称、用户级别、计算 机时间及当前图像占用带宽等情况。 (23) 5.系统主要指标 (27) 5.1视频系统 (27) 5.2录像存储 (27) 5.3系统维护 (27) 6.方案特点 (28) 7.配置清单 (29)
智能家居控制系统设计方案． 智能家居控制系统设计方案 摘要：本文研究和设计了一种应用于智能家居环
境中的远程自动控制系统方案。它将操作指令由GSM手机经GSM网络传至家中的值守GSM模块，再由该GSM模块通过由单片机控制的红外无线局域网传输红外信息 来控制家电动作，完成对信息家电的控制意图，并可将信息家电的信息反馈回来，以便进行下一步的控制。系统安全可靠，性能稳定。同时该系统除用于家庭设备远程自动控制外，也可用于家庭通信、家庭安全防范，共同组建智能家居控制系统。
21世纪是信息化的世纪，各种通信和互联网等技术推动了人类文明的巨大进步。智能家居控制系统的出现使得人们可以通过手机 或者互联网在任何时候、任意地点对家中的任意电器(空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、DVD录像机)进行远程控制；可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭……而这一切的实现都仅仅是轻轻该系 统还可使此外，的点几下手机按键或鼠标。． 家庭具有多途径报警、远程监听、数字留言等多种功能，如果不幸出现某种险情，您和110可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒
适、时尚的家居生活是社会进步的标志，智能家居系统能够在不改变家中任何家电的 情况下，家内家外(在家内通过无线局域网，在家外通过电信或互联网)都能对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便的控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现 代生活。 1 智能家居系统控制的工作原理 本系统是基于红外和GSM网络的用于智能家居环境中的一种远程自动控制系统。其工
作原理为：用户通过自身的手机发出命令短消息，在家值守的GSM模块接收到命令后发送给主机(单片机)，主机通过对命令的处理，把命令通过红外传输到相应的分机(单片机)上，分机对命令处理后，启动相应设备，完成用户给出的命令并向主机回复应答，主机收到应答后，通过GSM模块发出回复短消息，报告用户完成命令。若在规定的时间内(这里定时60s)主机没有接收到分机回复操作无即把该操作认为无效，的回复信息， 效短消息给用户手机，要求用户重新发出命令。若收到的短信息有误，主机便立刻回复用户该操作无效，请求重新发出命令。系统构成如图1所
智能生活智慧人生智能家居控制系统解决方案 广东领航者科技有限公司
一、概述 本方案设计采用witlife智能家居控制系统。 维德莱夫品牌源自澳大利亚，始创于1989年， Witlife维德莱夫—智能生活·智慧人生，系智能化酒店，智能化家居的领航者，在大洋洲和大中华地区设有研发和业务机构。在全球40多个国家和地区设有经销商和代表处。为智能化生活的进一步发展奠定了厚实的基础，为智能化领航起到了决定性作用。公司自创立以来始终不变的核心理念：为智能生活，提供人性化、专业化的全程智能服务，实现超乎客户满意的惊喜。 Witlife维德莱夫大中华地区总部成立于2010年，Wit life维德莱夫是一家专业从事家庭智能化控制产品与解决方案的研发、生产、销售和服务的全球知名企业，是全球知名的智能家居公司。 Witlife维德莱夫智能家居系统，是采用自动化控制系统、计算机网络系统、网络通讯技术、无线射频(RF)技术于一体的智能控制系统。具有实时显示、即时控制、预设控制、远程控制等功能，可以用家用电脑、手机、平板电脑、RF遥控器、触控面板等多种方式进行控制。通过网络可以完全掌控家庭、酒店所有的灯光、空调、电视、音响、热水器、饮水机、电饭煲、房门、窗帘、供养、浇花等。 Witlife维德莱夫，智能生活，智慧人生，一切尽在掌握之中。 推出的世界上最先进的网络家居控制系统，广泛应用于现代住宅中的安防监控、灯光窗帘、温度湿度、音乐影院等智能控制，并能无
缝接入小区网络对讲、家庭物联网。 二、网络家居控制系统的设计标准 本设计方案主要参照以下设计标准： 1、JGJ/T16-92 （民用建筑电气设计规范） 2、EN50090 （欧洲电工标准） 三、智能家居系统结构原理 智能家居控制系统采用目前最先进的网络架构，分散控制各个子系统，最适合现代家居的应用，其结构如下： 智能家居控制系统结构 智能家居控制系统的基本构成是网络点，网络点通过网络线接入路由器构成的家庭局域网。可以高速双向传输控制、信息、视频、音频等。 由上图可看出，智能家居控制系统平台能够搭载各种控制子系统，除了继电器控制信号，它能控制任何控制协议，传输任何音频、视频、信息数据，并能双向反馈。 智能家居控制系统具有： ?居家安防控制 ?居家监控系统 ?灯光智能控制
智能家居控制系统设计方案 摘要：本文研究和设计了一种应用于智能家居环境中的远程自动控制系统方案。它将操作指令由GSM手机经GSM网络传至家中的值守GSM模块，再由该GSM模块通过由单片机控制的红外无线局域网传输红外信息来控制家电动作，完成对信息家电的控制意图，并可将信息家电的信息反馈回来，以便进行下一步的控制。系统安全可靠，性能稳定。同时该系统除用于家庭设备远程自动控制外，也可用于家庭通信、家庭安全防范，共同组建智能家居控制系统。 21世纪是信息化的世纪，各种通信和互联网等技术推动了人类文明的巨大进步。智能家居控制系统的出现使得人们可以通过手机或者互联网在任何时候、任意地点对家中的任意电器(空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、DVD录像机)进行远程控制；可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭……而这一切的实现都仅仅是轻轻的点几下手机按键或鼠标。此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监听、数字留言等多种功能，如果不幸出现某种险情，您和110可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，智能家居系统能够在不改变家中任何家电的情况下，家内家外(在家内通过无线局域网，在家外通过电信或互联网)都能对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便的控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。 1 智能家居系统控制的工作原理 本系统是基于红外和GSM网络的用于智能家居环境中的一种远程自动控制系统。其工作原理为：用户通过自身的手机发出命令短消息，在家值守的GSM模块接收到命令后发送给主机(单片机)，主机通过对命令的处理，把命令通过红外传输到相应的分机(单片机)上，分机对命令处理后，启动相应设备，完成用户给出的命令并向主机回复应答，主机收到应答后，通过GSM模块发出回复短消息，报告用户完成命令。若在规定的时间内(这里定时60s)主机没有接收到分机的回复信息，即把该操作认为无效，回复操作无效短消息给用户手机，要求用户重新发出命令。若收到的短信息有误，主机便立刻回复用户该操作无效，请求重新发出命令。系统构成如图1所示。 图1 系统构成图 2 硬件设计
别墅三层智能家居系统规划有可视对讲门禁系统、远程访问控制系统、定时控制系统、远程监控及安防报警系统、灯光控制系统、家电控制系统等六大子系统。下面为大家进行详细的说明下如何进行设计： (一)、可视对讲门禁系统 访客来访，您在家时的情境 (1)访客可直接透过别墅门口机呼叫室内机做可视对讲，确认访客身份开门。 (2)当呼叫时，您不在室内主机旁，您不用再急急忙忙地跑到对讲管理主机接听，只要拿起家用的电信分机即可与来访客人对讲/开门。 (3)您也可以使用室内对讲分机，做访客呼叫对讲/开门。 (4)您也可以拿起专用的遥控器控制开门。 访客来访，您不在家时的情境 (1)当您外出时，可于智能控制管理主机设定外出转接，当客人来访时，系统会作呼叫转移，您可以用手机与来访客作对讲。 (2)若是您的家人忘了带锁匙时，可直接于手机上透过3G网络做远程控制开门。或者使用短消息发送关键词密码方式，经系统辨识确认后，也可以开门。
(3)当您外出时，可于智能控制管理主机设定外出转接，当客人来访时，系统会作呼叫转移，您可以直接用手机与门口访客做对讲。 主人回到家时的情境 (1)主人回家时，可直接在门口机使用密码/感应卡刷卡等方式做开门，或透过指纹锁作指纹辨识后开门。 (2)主人回家时，透过门口机可做身分识别，做不同的欢迎回家情景模式，如播放不同类型的背景音乐；连动不同的场景模式作灯光照明等。 (3)您也可以安装人脸辨识设备做身分辨识后开门，让重要的门禁系统更加安全与智慧。此外，更可以依身分做进门后的各种不同场景模式，如：结合背景音乐做不同的音乐拨放、开灯、开电视、控制智能插座等等，让居家生活更佳个性化。 (二)、远程访问控制系统 透过手持装置APP软件做远程控制
第一部分绪论 随着计算机、通信及微电子技术的飞速发展和人民生活水平的提高，人们对居住环境的要求，也向着追求精神内涵、安全舒适、便捷智能化和自动化为理想目标，智能化的家居环境也逐渐备受人们得关注。目前，在智能家居系统设计中，智能家居控制中心与终端(家电设备、安防设备、三表等)之间多采用基于总线的有线连接方式(RS 485，CAN，LonWorks等)，这种连接方式具有布线复杂、线路易腐蚀、维护不方便、影响室内美观等缺点；远程用户与智能家居控制中心之间的通信多采用电话线和网线的通信方式，未能将目前日益成熟的移动通信技术应用其中，给用户带来极大的不便；智能家居控制中心对采用单片机作为控制核心，随着用户功能需求的增加，由于单片机软硬件资源有限，给系统的升级、维护及调试带来极大困难。鉴于此，本文提出了基于ARM的智能家居远程监控系统设计方案，并对该方案进行了具体设计。 1.1 研究背景 二十一世纪是高速变革的信息时代，社会的信息化唤起了人们对住宅智能化及家居智能化的要求，智能住宅已成为中国房地产市场的主流。计算机行业和家电行业、电信行业、安防监控行业的互相渗透、互相融合，使信息时代直接勾勒于家居生活已成为现实。智能家居系统具有安全、方便、高效、快捷、智能化、个性化的独特魅力，对于改善现代人类的生活质量，创造舒适、安全、便利的生活空间有着非常重要的意义，并具有非常广阔的市场前景。虽然其问世至今还未能像其他新科技产品那样，迅速掀起一股潮流，但从发展趋势看，智能家居的日益普及将是一种必然。2008北京奥运提出了“数字奥运”的口号，建设部要求根据不同消费者的需要，推动家居数字化、建筑智能化技术及产品的发展，中国正迎来一个“数字城市”、“数字社区”建设与发展的热潮。据国家建设部科技委智能建筑技术开发推广中心的报告称：随着环保、健康、安全、舒适的智能家居逐步普及，家居智能化的比例会大幅增加；按照智能家居发展的速度，智能家居市场对智能产品的需求量将大幅度的增长。在未来几年里，国内的智能家居市场将会迅速崛起、膨胀。
智能家居控制系统 技术方案
智能家居控制系统技术方案 一、功能需求分析 如果说建筑是凝固的音乐，那么完美的智能家居控制系统则是这首乐曲上绝妙的音符。在科技发达、物质富庶的今天，自控系统已不单纯是实现室内基本安防、照明、采暖的工具，而且是建筑装饰的一种实用艺术品，是自动化技术与建筑艺术的统一体。完善的控制系统集装饰、照明、安防及节能于一身，尽力达到完美与和谐的统一，充分利用科学与艺术的搭配，光与影的组合以及安防与空调的自动控制来创造各种舒适、优雅的环境，以加强室内空间效果的气氛。我们在选择一个系统的同时，要切实考虑的主要是：系统的稳定性、系统的安全性、功能的实用性、后期的维护和扩展、外观的高度艺术和操作的人性化。 1．1智能系统设计范围 设计应包含的系统：智能门锁、安防报警、可视对讲、灯光、空调、电视、电动窗帘、背景音乐、家庭影院、视频监视、集中控制等。而且，以上所有系统都不是独立的，而是和其它系统相互联系，融合为一个统一的整体，并相互响应，做到真正意义上的智能。 应选用优秀成熟且性能稳定的智能家居控制系统，打造智能豪宅，技术上将应用先进的全分布控制和集中式控制相结合，利
用其强大的功能，保证和满足各个子系统的功能要求的基础上，突出整体、系统的功能，使智能化的各个系统互联为一个有机体，为顶级豪宅创造一个安全、舒适、便捷、高雅、轻松、写意的家居生活空间，具有无比的稳定性和卓越的开放性。 1．2智能系统设计的原则 需考虑用户操作方便，功能实用，外观美观大方的智能家居系统。系统要有吸引来宾的外观和功能，能体现用户高人一等的生活品位。同时要化繁为简、高度人性、注重健康、娱乐生活、保护私密。 二、设计方案 2．1 系统功能描述 下面对重点区域进行详细功能说明： 2.1.1、庭院 功能描述： ①室外模拟高清高速球把庭院的视像传送到网络服务器，以方便 主人能够经过电视、触摸屏、Internet、手机随时随地观察庭院周围的影像，并记录保存20天；
卫星传输远程视频监控系统方案 1．概述 所属矿山分别搭建iPSTAR双向站，在公司总部建立监控中心，通过北京iPSTAR关口站，基于卫星网络和互联网络构建视频监控网络。 网络拓扑结构为星型网，以关口站为中心辐射全国，远端站到关口站是卫星一跳。 系统拓扑图如下： 2．部署方案 远端站 双向远端站搭建在煤矿现场需要进行远程监控的地点，主要设备包括： ?iPSTAR双向天线 ?iPSTAR室外单元（包括功率放大器、低噪声变频放大器、L波段电缆等） ?iPSTAR室内单元（iPSTAR终端，具备一个Ethernet接口） ?HUB（将iPSTAR的Ethernet接口从一个扩展至多个） ?视频服务器（将视频数据转换成H.264编码，以IP格式封装转发给iPSTAR室内单元）?摄像机、镜头、云台、云台解码器等 ?可根需要据配置音响和麦克一套，用来与中心站语音交流 视频服务器具体参数参见《产品展示》--“IP网络视频产品”。 典型配置如下图：
监控中心 中心站搭建在煤炭公司，主要设备包括： ?计算机服务器1台（高端配置计算机也可以） ?交换机 ?软件防火墙 ?也可以上监视大屏，可以考虑根据投资情况考虑 3．实现功能 ?电子地图 系统支持电子地图访问，以空间数据库为基础，将应用数据与地图有机结合，提供强大的空间分析和查询功能，丰富的表达方式直观地显示结果。 ?分层结构管理 本系统采用多级用户管理和分级授权访问的机制。用户分成两类，一类是系统管理员，拥有系统级权限，可以添加、删除和修改用户，进行用户的分配和管理，可以对系统进行安装、配置和检查，保障整个系统的正常运行；另一类是操作用户，在操作用户中设置权限，用户根据权限执行相应的监控范围。 ?现场的实时视频监控和采集 通过配置高质量的紅外线摄像机，对监控点的监控达到在正常光照条件或夜间光照条件较差甚至是0照度的情况下仍能进行高质量的视频采集以及音频的实时采集。 对关键区域进行24小时全天候监控，现场画面实时显示在本地和监控中心的屏幕上。 发生报警后，联动前端镜头对报警区域进行实时监视。
旅游景区网上视音频直播系统研究与实现 随着社会的发展和人民生活水平的提高，我国旅游业已经越来越大众化，旅游人数与日俱增，游客面对如此之多的景区，如何选择满意的景区；以及景区面对如此之多的旅客，又如何能把握商机吸引更多游客?旅游者的需求越来越个性化、多样化，而旅游企业也需要有越来越完善的对外宣传方式来提高了旅游景区的国际知名度，提高对游客服务质量，增加与游客的互动性。近几年来网络媒体的快速发展为景区宣传提供了媒介，而网上音视频直播直观、实时、互动等特点得到了国际知名景区的青睐，在旅游景区中采用网上直播系统，世界各地的游客可以在家中对景区的各种景点风光、会议现场、庆祝活动实时观看，提高游客来现场游览的兴趣。本文结合浙江省科技计划重大项目(2004C13034)“旅游景区网络化综合管理与服务平台研究及应用示范”，以组建第三代旅游网站、增加景区与旅客信息互动、扩大景区对外宣传力度以及提高景区国际知名度为目的，利用计算机领域的流媒体、人工智能、移动Agent、对等网络等理论和技术进行了相关的研究与工程实现工作，其具体工作如下： (1)对该领域的国内外研究现状进行了分析，总结网上音视频直播系统目前存在的技术难题和问题，并阐述本文研究的背景、意义和主要内容。 (2)对网上直播系统进行需求分析，设计了旅游景区网上直播系统的硬件构架和软件构架。硬件设计包括系统硬件总体框架设计以及硬件设备的选取。软件设计实现以下4个功能：音视频采集、数据压缩、流媒体服务和客户端播放。 (3)由于网上直播系统的客户端并发数多并可能处于不同的ISP运营网络下，而音/视频是大流量数据，对网络带宽要求高，音视频直播网的结构直接影响整个系统效率。本课题根据需求分析，研究了基于树形结构流媒体应用层的组网模式，将移动Agent理论引入到流媒体应用层组播网的实现中，以P2P协议作为直播网传输方式，提出了一种基于移动Agent的自组织直播网，使得组播网拓扑结构能够根据网络变化自动重建，流媒体服务的服务内容和格式可以在不需要用户人为参与的情况下动态增加和减少，还能根据一个区域内多个用户的实际情况进行综合优化每个转发节点的负荷。 (4)设计开发了旅游景区历史上大型活动等视音频资料的IPTV网上点播系统，景区多媒体信息点播系统采用VOD方式运行，最后并给出了流媒体服务端和客户端的实现。 景区在线平台(实时视频)解决方案-在线景区 景区风光或城市形象作为旅游产品具有非实体性、无转移性、不规范性、无贮存性、强敏感性的特点。良好的景区风光或城市形象营销策略能为景区或城市吸引更多的游客，带来巨大的商机，推动景区或城市的健康持续发展，因此其营销的重要性是毋庸置疑的，但其当前的营销理念还有些落后陈旧，终端营销模式主要还是依托于比较传统的手段和方法，尚未做到与时俱进。 营销理念落后，内容陈旧
智能家居远程监控系统的设计及实现 2011年3月7日 10:27 山西电子技术作者：张成法杨风 摘要：介绍了一种基于ARM平台、以太网和GPRS无线通信技术的智能家居远程监控系统，给出了系统的组成及工作原理，着重阐述了系统主要硬件和软件的设计。智能家居远程监控系统的核心是嵌入式Web服务器。通过该嵌入式Web服务器。在用户端只需要通过Web浏览器就可以对家用电器设备进行远程控制。该智能家居远程监控系统还实现了对家庭环境的实时监视和自动报警的功能。 0 引言 随着国民经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，人们对居住房子的舒适性及安全性要求也提升到了更高的档次，同时计算机技术、网络和信息技术也在不断发展，这使得家庭智能系统的远程监控成为一种现实。本文设计的智能家居远程监控系统实现了家用电器等的智能化管理，对家庭环境的实时监视和自动报警功能。 1 智能家居系统的总体结构 智能家居远程监控系统的核心部分是一个嵌入式Web服务器，系统集有线和无线Web 服务器于一体，用户可以利用办公室的PC登录家中的Web服务器，在通过用户名和密码验证后，便可以查看并控制家用电器。系统结构框图如图1所示。 2 系统硬件设计 本系统硬件电路框图如图2所示，主要由ARM9控制器S3C2440，FLASH，SDRAM，电源及复位模块，触摸屏显示模块，USB摄像头，以太网接口模块，GPRS模块，家电控制，安防控制等组成。
2．1 ARM9控制器S3C2440 ARM9控制器S3C2440是基于ARM920T内核的16/32位RISC处理器，具有功能强大、性价比高、功耗低的优点。 2．2 家电控制 本系统针对家电设备的智能化程度不同，提出了不同的解决方案。对于电灯开关等需要手工控制的传统家庭设备。系统添加了辅助控制器(继电器等)，用户可通过以太网或手机短信的方式控制处理器GPIOn的状态，间接控制家庭设备；对于电视、空调等可通过红外线控制的电器设备，系统采用带有以太网接口的通用控制器统一遥控；对于自身具备网络接入功能，支持远程平台控制的智能电器设备，直接接入家庭以太网即可。 2．3 安防控制 系统使用的所有探测器(烟感传感器、煤气传感器、门磁传感器等)和报警设备，都是通过GPIO与控制器相连来完成报警输入输出的功能。然而这些输入输出信号都有很强的电流，对系统的干扰较大，因此采用TLP521光电隔离芯片和继电器对报警输入输出信号分别进行隔离，从而把外部信号对系统的影响降到最低。 2．4 GPRS模块 GPRS模块采用西门子公司的MC35i GPRS MODEM。当S3C2440控制器收到报警信号时，它通过UART控制MC35i，将预存的相应报警信息通过GPRS网络以短信的形式发送到用户的手机上，同时向小区物业中心发出报警，使用户和物业部门及时发现险情，并采取有效的处理措施减少经济损失。