浅析移动视频监控系统中的视频信息叠加和传输处理

刘春林，王凌云

（凯里学院，贵州 凯里 556011）

浅析移动视频监控系统中的视频信息叠加和传输处理

刘春林，王凌云

（凯里学院，贵州 凯里 556011）

当前无线网络通信技术正快速发展，移动视频监控系统的应用范围逐渐扩大，随着视频监控被越来越多人认可和接受，移动视频监控已经成了现阶段监控领域的热点之一，所以对视频信息叠加及传输处理进行分析意义重大。基于此，文章主要针对该领域的相关问题进行了简要的分析和探讨，供大家参考。

移动视频监控系统；视频信息叠加；传输处理

随着社会经济的快速发展，人们的安全防范意识也在不断加强，对自己的生活、工作环境安全度的要求逐渐升高。移动视频监控属于安防领域的一部分，近年来也得到了快速发展。据相关统计，2010—2011年，市场中视频监控的规模以10%的速度上涨，当前商场、企业及学校等国民经济领域已经开始广泛使用视频监控系统。视频数据的传输处理是移动监控系统的关键所在，通过对移动视频监控系统进行合理利用，在视频数据传输与处理技术的帮助下可以为人们提供动态的可监控画面。

1 移动视频监控覆盖的领域

1.1 智能交通与车载监控

近年来移动视频监控在车载监控领域中发挥了巨大作用，在移动视频监控的影响下车载监控系统沿着普通监控市场方向发展，以前移动视频监控就是孤立的设备，现在已经发展成为非常强大的网络系统，整个行业的发展速度也不断加快。人们将移动视频监控和车载系统结合起来，可以实现对路面道路情况的实时掌握和了解，这样就可以及时作出反应，清除路面上的堵车、交通事故等道路情况。除此之外，灾情现场探查车辆方位监控以及事故责任认定等都能通过移动视频监控系统进行判定。

1.2 手机浏览设备

在4G背景下利用手持终端可以实时查看前端监控设备发送来的监控图像，对家庭的安全情况进行实时查看。

1.3 视频采集的无线上传设备

网络摄像机、视频服务器等都是该领域的主要产品，这些产品共有两个技术上的难点：其一，从整体来看现阶段网络存在带宽不稳定性的特点，数据传输只有满足网络传输需要才能正常运行；其二，随着空间的不断缩小，必须不断优化视频数据压缩算法才能正常工作，这种情况下要求编码器压缩效率不断提高，以此保证视频数据的顺利传输。

2 移动视频监控系统中的视频信息叠加

2.1 系统构架

系统主要有4个组成部分，分别是传输网络、移动前端、服务器和移动终端。传输网络是系统运行的网络基础；移动前端是作为整个系统中的关键组成部分，必须按照无线网络布置对自身地理位置进行合理调整，整个监控系统中，移动前端对音视频数据进行采集和压缩，然后将数据通过传输网络传输给服务器；系统中的服务器主要作用在于媒体数据与信息的转发，并详细记录和管理设备信息，起到了串联整个监控系统的作用；移动终端主要是指电脑与手机，利用移动终端可以随时对前端设备信息进行查看，并按照附带按钮进行操作，例如云台控制、时间查询等。

2.2 视频信息叠加技术

该技术主要通过软硬件方式将需要的信息与视频图像叠加，通过屏幕将信息显示出来，这样用户就可以对监控现场情况进行详细的掌握，使管理更加方便。（1）点阵字模生成：在叠加图像信息的过程中，首先需要获得该字符的点阵字模，然后按照图像上点阵字模显示的具体位置，将其位置映射到对应的像素点上；（2）软件叠加：首先将字符转换成点阵字模，其次将比特位置映射到对应位置，完成像素点与特定值的转化。软件方式的灵活性很强，代码的可移植性也比较高，还具有可重复使用的优点，并且不需要额外投入硬件设备，从整体上来看需要的成本比较小。

2.3 叠加功能模块的实现

2.3.1 硬件叠加实现

以TW2835叠加实现为例，不仅可以完成从四路模拟视频信号到一路数字视频信号的整合，同时还具有很强的OSD功能，利用该芯片可以对其OSD功能进行开发，且不需要额外增加硬件线路设计。TW2835芯片共有鼠标层、边框层、字符层、视频层与2D边框层，在视频处理过程中要求上层图像不能对下层图像进行覆盖（除了显示的内容），所以视频中叠加菜单、边框与字符等内容成为主要可以显示的信息。

2.3.2 软件叠加实现

因为叠加字符量不大，同时字符重复率较高，还要对代码的可移植性进行兼顾，因此人们通常会选择软件叠加的方式。（1）时间叠加：从移动终端时间系统中直接读取时间信息，程序初始化，并结合叠加进行信号判断，如果是“0”则进入到叠加线程中，如果是“1”就可以直接压缩数据；（2）GPS信号叠加：在终端上安装嵌入式设备，由这样的嵌入式设备进行GPS信息采集，在这些信息被传送到服务器以后，由服务器进行信息处理，最终实现对移动终端的定位，与此同时，完成信息解析处理后需要将其用于GPS叠加功能的实现；（3）报警信号叠加：将移动侦测功能打开，这样任何移动物体进入到监控区域内，都会触发移动侦测功能。为了更好地显示出触发状态，一旦监控区域中出现了移动物体，画面中就会添加警示信号，这样就可以按照用户的实际需求设置警示时间。

3 视频数据传输的设计与实现

由移动终端压缩采集的视频数据，然后按照传输协议压缩数据并发送，按照指令中的要求服务器可以直接将数据发送到客户端，由客户端对数据进行排序处理和去马赛克处理。RFC3984协议涉及两方面：H.264协议、RTP传输协议，H.264数据格式中利用单元类型头字节标识NAL信息和数据源，扩充的NAL类型与原有NAL类型不同，可以有效区分针对信息的内容，包括单NAL包类型、聚合包类型与分片包类型3种类型。RTP是一个网络传输协议，在互联网中利用该网络传输协议可以准确地传递音频与视频，具体来说它共有包头和负载数据两部分，包头中定义了很多信息段。由于网络环境非常复杂，经常会有多径效应、不确定延时等问题，可能会造成一些不良后果，例如RTP包重新组合时会出现困难，其数据也可能会不完整。为了解决问题，接收端设计了缓存结构，其中包含针对RTP进行排序的功能。

H.264压缩策略中，为了使压缩比得到提高，需要对I帧、P帧进行定义，从而利用相邻统计信息，对运动特性进行考虑，为其提供编码。通过网络传输数据时，由于存在多径效应和延时问题，可能会丢失部分数据包，因此可能会在接收端出现问题，例如数据丢失问题，一旦出现了这样的问题，将会在数据解码时出现花屏现象，这种解码时出现的花屏现象就是马赛克出现的原因，按照H.264的特性来看，误差的出现是具有一定特点的，其中最为明显的特点就是传递性。此外，传输数据时需要以RFC3984协议为主要依据，由于每个包的数据负载长度都是1 400，NAL包长度超过该值的情况下，则需要将其分割成不同包传输，这样一来就大大增加了数据传输的不完整性，同时马赛克现象的出现也会加重。实际发送分片包的过程中，去马赛克问题非常复杂，H.264中主帧是无损压缩的，经过压缩以后其数据量会非常大，这种情况下按照原来的方式发送会遇到困难，因此通常需要将其封装成不同RTP包，然后才能实现顺利发送，在这种情况下接收端主帧的完整性往往比较低，同时解码以后图像的马赛克情况也更加严重一些。为了解决该问题又提出了丢包处理的方式，经过丢包处理的图像其图像清晰度有明显好转。

4 结语

综上所述，随着无线通信技术、互联网技术及计算机技术的快速发展，当前移动视频监控系统发展尤为快速，以其轻便、灵活等特点被广泛应用于学校、银行等场所中，商业前景巨大。本文主要对移动视频监控系统视频数据处理与传输实现进行了分析，具体介绍了移动视频监控的应用范围，分析了目前该领域的研究现状，同时还涉及了一些重要的技术和原理，其中涉及了系统构架和相关协议等，视频信息OSD功能实现主要包括软件和硬件两种功能的实现，具体分析了利用软件方法实现图像信息叠加的方式，例如GPS信息、报警信号等，最后对H.264视频数据传输处理进行了阐述，根据RFC3984协议对RTP进行封装和传输，最终按照规则将数据组合成NAL包。

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Analysis on video information overlay and transmission processing in mobile video surveillance system

Liu Chunlin, Wang Lingyun
（Kaili University, Kaili 556011, China）

With the rapid development of wireless network communication technology, the application range of mobile video monitoring system is gradually expanded. With the increasing popularity and acceptance of video surveillance, mobile video surveillance has become one of the hot spots in the feld of surveillance at this stage. So the analysis of video overlay and transmission are of great signifcance. Based on this, this article mainly carried on a brief analysis and discussion to this domain related question for reference.

mobile video surveillance system; video information overlay; transmission processing

项目名称：4G技术在旅游景区视频监控系统中的应用研究；项目编号：黔东南科合J字（2016）004号。

刘春林