多媒体网络信息监控与处理系统的设计与实现

贾晓婷+邢洁清

摘 要： 由于多媒体网络信息的不断更新，多媒体网络信息监控系统在监控水平、处理能力等方面无法得到合理提升。因此，设计多媒体网络信息监控与处理系统，该系统中的监控模块进行多媒体网络信息的采集工作，并将其转换成数字多媒体网络信息。处理模块利用基于达芬奇技术的TM320DM368处理器对数字多媒体网络信息进行处理，所生成的监控结果将被反馈到监控模块。用户经由监控模块提供的客户端，对系统的处理流程和监控结果进行查询。系统为多媒体网络信息提供了多种处理算法，主要包括帧间差分算法和背景减值算法。实验结果表明，所设计的系统监控成功率高，处理能力强，能够快速且准确地显示用户所需内容。

关键词： 多媒体网络； 监控系统； 达芬奇技术； TM320DM368

中图分类号： TN711?34； TP399 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）04?0057?04

Design and implementation of information monitoring and processing system for multimedia network

JIA Xiaoting， XING Jieqing

（Qiongtai Normal University， Haikou 571127， China）

Abstract： As the multimedia network information is updated increasingly and the existing multimedia network information monitoring system cannot get promoted reasonably in monitoring level and processing power， a multimedia network information monitoring and processing system is put forward to solve the problem. The system is composed of monitoring module and processing module. The monitoring module is used to cololect the multimedia network information， and convert it into digital multimedia network information. The processing module is adopted to process the digital multimedia network information through TM320DM368 processor based on the technology of Leonardo Da Vinci. The generated monitoring result feeds back to the monitoring module. The users query the treatment process and monitoring results of system through the client provided by the monitoring module. The system provides a variety of processing algorithms for multimedia network information， mainly including the frame difference algorithm and background decrease value algorithm. The experimental results show the system has hifg monitoring success rate and strong processing ability， and can quickly and accurately display the content that the users require.

Keywords： multimedia network； monitoring system； Leonardo Da Vinci technology； TM320DM368

0 引 言

隨着信息技术的不断发展壮大，多媒体网络信息以其便捷性、完整性和通俗性，在各行业的安保领域中被大量使用[1?3]。由于多媒体网络信息的不断更新，多媒体网络信息监控系统在监控水平、处理能力等方面无法得到合理提升，因而被逐渐淘汰，取而代之的是多媒体网络信息监控与处理系统。这种新型系统在传统系统的监控基础上，更加侧重于对不断更新的多媒体网络信息的有效处理，以更好地对用户需求进行响应[4?6]。

由于我国科研组织对多媒体网络信息监控与处理系统研发正处于初级阶段，因此，曾塑造出的系统均存在一些弊端。如文献[7]塑造远程控制多媒体网络信息监控与处理系统，其利用多功能监控机对多媒体网络信息进行监控，并通过无线网络对监控信息进行处理和控制。该系统的集成度较高且安装较为方便，有效节约了人力和财力。但其处理能力过于依靠系统硬件实现，一旦硬件出现问题，其监控成功率和处理能力都将大幅度降低。文献[8]塑造嵌入式控制多媒体网络信息监控与处理系统，该系统将PC机作为多媒体网络信息的处理平台，并通过其内置的多媒体切换功能，实现多方监控信息的高效率查询。该系统的性能虽高，但其硬件的成本过高，市场竞争能力较弱；文献[9]塑造信号模拟多媒体网络信息监控与处理系统，该系统利用“信号模拟”这一相对完善且成本低廉的技术，将多媒体网络信息存储为画质更清晰且更易管控的模拟信号，全面提升系统的监控水平和处理能力。但其功能过于简单，信息查询操作复杂，仅适合进行小型多媒体网络信息的监控与处理；文献[10]塑造数字多媒体网络信息监控与处理系统，该系统的数字化程度较高，处理能力强，且使用更为方便，能够实现多媒体网络信息的准确监控。但该系统太过受限于网络传输能力，且其传输安全性能不够好。

本文设计了一种监控水平高、处理能力强的多媒体网络信息监控与处理系统，解决以上系统弊端。该系统由处理模块和监控模块组成。实验结果表明，所塑造的系统监控成功率高，处理能力强，能够快速且准确地显示用户所需内容。

1 多媒体网络信息监控与处理系统设计

多媒体网络信息监控与处理系统包括监控模块和处理模块两部分。监控模块进行多媒体网络信息的采集和实时监控工作，处理模块对数字多媒体网络信息进行处理。系统的处理流程和监控结果将实时反馈给用户，便于用户掌握多媒体网络状态。

1.1 监控模块设计

多媒体网络信息监控与处理系统利用监控模块进行多媒体网络信息的采集工作，并对其进行实时监控。监控模块主要由网络摄像机、云镜解码器、服务器和客户端组成，如图1所示。

由图1可知，监控模块经由WiFi技术实现多媒体网络监控信息的传递工作，WiFi技术的使用不限制终端，使用户能够随时随地获取多媒体网络信息监控与处理系统的监控信息。网络摄像机进行多媒体网络信息的采集工作，即将多媒体网络信息传送到多媒体网络信息监控与处理系统中，以对其进行处理。系统选用的网络摄像机是SCZ?2250PD网络摄像机，该网络摄像机可在[-20 ℃，40 ℃]的温度范围内正常工作，并具有25倍光学变焦能力，其内置的日夜转换功能可提升系统对监控信息的采集能力和处理能力。

SCZ?2250PD网络摄像头将采集到的多媒体网络信息传送到服务器中，由于监控模块中的信息传输主要通过WiFi技术，在服务器的选择上，应重点考虑服务器的安全性能和传输效率，并兼顾其购买成本和运行成本。为此，多媒体网络信息监控与处理系统选用我国某公司生产的ME5000多媒体服务器。ME5000多媒体服务器的价格较比国外同功能产品更低，且运行安全稳定、传输效率高。其支持标准多媒体编码协议，与用户终端兼容性较高。ME5000多媒体服务器通过分析多媒体网络信息参数，对多媒体网络信息进行编码，并将编码后的信息传送到云镜解码器和客户端中。客户端的位置位于用户终端中，用户可经由客户端实时查询多媒体网络信息，以及系统对信息的处理流程和监控结果。用户也可通过客户端进行多媒体网络信息的处理，其处理工作较为复杂，应经由专业人员获取到处理许可，方能实现多媒体网络信息的自主处理。

云镜解码器主要进行已编码信息的解码工作，并将解码后的多媒体网络信息转换为数字信号。数字信号中包括多媒体网络信息的地址和相对应网络摄像机的地址。多媒体网络信息监控和处理系统能够通过数字信号操纵网络摄像机行为，同时，数字信号也将被传输到处理模块，进行多媒体网络信息的处理工作。

1.2 处理模块设计

多媒体网络信息监控与处理系统选用达芬奇技术作为处理模块的核心技术。达芬奇技术是为数字多媒体网络信息量身定制的处理方案，其能够在保证处理能力的基础上，对处理流程进行简化，并为数字多媒体网络信息提供多种硬件和软件的技术支持，以提高系统处理效率。达芬奇技术不仅拥有超强的控制能力，其对大型多媒体网络信息的处理同样具有优良的表现能力。达芬奇技术在对多媒体网络信息监控与处理系统进行实时控制的同时，也为用户提供了自主编程接口。其配备的各种内置算法知识库，增强了系统的灵活性，为系统后期整改工作提供了便利。监控模块基于达芬奇技术，选择了TM320DM368处理器进行多媒体网络信息的处理工作。TM320DM368处理器的处理频率高达432 MHz，且ARM性能较为强劲。图2是TM320DM368处理器的工作原理圖。由图2可知，TM320DM368处理器先后根据用户数据报协议和实时传输协议，解析监控模块的工作流程并生成服务质量控制反馈，对数字多媒体网络信息进行解码和显示等预处理。解码后的信息会传输到TM320DM368处理器内置的子处理器进行处理，图3是TM320DM368处理器中子处理器工作原理。

由图3可知，子处理器将首先进行多媒体网络信息监控与处理系统的环境解析工作，为数字多媒体网络信息选取最优处理方案。当多媒体网络信息输入到子处理器，计时器便开始对处理工作进行计时。子处理器在达芬奇技术的控制下，将已处理的多媒体网络信息生成监控结果，并对其进行加密和信号增强，以保证监控模块对信息进行安全接收，并提高网络摄像机的显示效果。

2 多媒体网络信息监控与处理系统实现

多媒体网络信息监控与处理系统为多媒体网络信息提供了多种处理算法，主要包括帧间差分算法和背景减值算法。系统能够为多媒体网络中的不同信息自动匹配适合的算法。帧间差分算法通过分析多媒体网络信息中相互临近的帧差数值，确定出其中待处理信息。图4是帧间差分算法处理流程图。根据图4分析帧间差分算法的处理流程：将图4中的帧数设为，用代表多媒体网络信息的帧值，代表信息坐标点，代表相互临近的帧差数值，对多媒体网络信息二值化，则其二值化表达式为：

（1）

（2）

式中，代表标准阈值。多媒体网络信息监控与处理系统利用帧间差分算法，将阈值小于帧差的多媒体网络信息设置成辅助信息，这样便能够准确地将目标信息提取出来。经由二值化处理后的多媒体网络信息，将依次进行形态学滤波排除干扰，以及拓扑连通性测试，保证系统能够对用户所需内容进行快速显示。同时，帧间差分算法为多媒体网络信息监控与处理系统提供了中断控制，以应对黑客入侵、系统信息泄露等突发状况。

背景减值算法同帧间差分算法的处理流程较为相似，其数学表达式为：

（3）

（4）

式中，代表多媒体网络信息中的辅助信息帧值。背景减值算法将多媒体网络信息中某一帧值与辅助信息帧值做差，构建辅助信息帧值模型。该模型的优点在于其能够进行实时更新，更适用于处理动态类型的多媒体网络信息。

由于动态信息中的影响因素较多，背景减值算法需要对其进行算法消除，提取出影响因素中的辅助信息。背景减值算法主要通过与平均分配算法或自适应算法相结合的方式，对影响因素中的辅助信息进行提取。

平均分配算法对影响因素中的辅助信息的提取原理，主要是对影响因素信息进行复制，通过对所复制信息的总阈值进行平均分配，将影响因素覆盖掉，求得辅助信息阈值。平均分配算法的用法较为简单，效果较为理想，但不能用其进行过于细致的影响因素的消除工作。假设多媒体网络信息中影响因素信息的长度为，则有：

（5）

式中：

（6）

自适应算法对影响因素中的辅助信息的提取流程为：首先假设某帧为辅助信息，将多媒体网络信息中的其他帧与其进行对比，并对不同帧的辅助信息进行排查和整改，进而得到真实辅助信息。假设为辅助信息响应速度，则自适应算法的目标函数为：

（7）

3 实验分析

本文所设计的系统所需达成的目标是：塑造一种监控成功率高、处理能力强的多媒体网络信息监控与处理系统，实现用户所需内容的快速、准确显示。

由于环境温度的改变会对多媒体网络信息监控与处理系统的硬件性能造成影响，导致系统性能变化。因此，实验在温度为20 ℃，40 ℃和-20 ℃的环境下，分别对本文系统的监控成功率和处理能力进行验证。实验还选取数字多媒体网络信息监控与处理系统与本文系统进行对比，以便能够更加直观地了解本文系统性能。图5、图6是三种温度下两系统监控成功率变化图，图7、图8是三种温度下两系统处理能力变化图。两种系统的处理用时统计表如表1所示。

从图5中可看出，数字多媒体网络信息监控与处理系统在温度为20 ℃，40 ℃和-20 ℃的环境下监控成功率变化较大，表现在成功率数值的波动和下降幅度明显增大，其在20 ℃，40 ℃和-20 ℃温度下的监控成功率平均值分别为97%，90%，88%。

从图6中可看出，本文系统在温度为20 ℃，40 ℃和-20 ℃的环境下的监控成功率平均值分别为100%，98%和95%，即本文系统实现了常温下对多媒体网络信息的完美监控，其在高温和低温环境下的监控成功率，高出数字多媒体网络信息监控与处理系统8%和7%，且监控成功率非常稳定。验证了本文系统具有较高的监控成功率。

由图7、图8以及表1可知，本文系统的处理能力变化几乎不受温度影响，其处理时间一直在[3.8 ms，6.0 ms]范围内变化。而数字多媒体网络信息监控与处理系统在常温20 ℃下的处理能力较高，但在高温和低温环境下处理时间明显增大，系统整体的处理能力较弱。经由对以上结果的对比分析，验证了本文系统具有较强的处理能力。

4 结 论

由于多媒体网络信息的不断更新，多媒体网络信息监控系统在监控水平、处理能力等方面无法得到合理提升。因此，本文塑造的多媒体网络信息监控与处理系统，由监控模块和处理模块组成。监控模块进行多媒体网络信息的采集工作，并将其转换成数字多媒体网络信息。处理模块利用基于达芬奇技术的TM320DM368處理器，对数字多媒体网络信息进行处理，所生成的监控结果将反馈到监控模块。用户经由监控模块提供的客户端，对系统的处理流程和监控结果进行查询。系统为多媒体网络信息提供了多种处理算法，主要包括帧间差分算法和背景减值算法。由实验结果可知，所塑造的系统监控成功率高，处理能力强，能够快速且准确地显示用户所需内容。

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