无线监控方案设计，无线监控方案很多人还不知道，乐儿来为大家解答以上问题，现在让我们一起来看看吧！

1、 根据网络视频监控设备的实际应用需求，结合视频压缩和嵌入式系统无线通信等新技术，设计并实现了基于3G技术的H.264无线视频监控系统。由于H.264标准中的码率控制策略过于强调通用性，没有考虑到嵌入式终端误码率高、抖动大、处理能力有限的因素。该系统在实现H.264标准码率控制策略的基础上进行优化，增强了系统的稳定性。

2、 1视频监控系统的总体结构

3、 视频监控系统由视频拍摄节点、视频采集控制模块、网络代理模块和观看终端组成。其中，拍摄节点是高精度摄像机，负责采集原始视频；视频采集控制模块由采集卡和控制软件组成。采集卡安装在嵌入式主板上，将摄像头采集的原始视频数据压缩成H.264格式码流，回调到系统进行处理。控制软件运行在嵌入式Linux系统上，通过采集卡的驱动程序获取压缩后的H.264码流，控制与网络代理模块的连接，以及数据和命令的传输和响应，比如将压缩后的码流传输给网络代理，通过串口向摄像头发送控制命令；网络代理模块负责管理与视频观看终端的网络连接以及控制命令和视频数据的传输；用主流终端观看基于Symbian操作系统的智能手机。

4、 2系统硬件结构和主要模块

5、 手机视频监控系统的硬件环境由摄像头、采集卡、嵌入式主板和智能手机组成。摄像头为sonyfcb 2 ex 480 CP；嵌入式主板是VIA EPIANR系列Nano2ITX嵌入式主板，型号为EPIANR10000EG智能手机用的是诺基亚N95，目前主流的基于Symbian操作系统的手机。系统框图如图1所示，拍摄节点为可控摄像机。下面主要介绍视频采集控制模块和网络代理模块的功能和组成。

6、 2.1视频捕捉控制

7、 视频采集控制模块主要负责视频采集、压缩和响应控制命令。在采集视频时，主要负责采集卡的启动、初始化和各种控制操作，以及一些与摄像头相关的控制操作。具体的软件架构如图2所示。其中，NCCMain模块负责管理所有子模块，打开Socket监听端口7020，当有网络代理模块的连接请求时响应并接收数据；数据处理模块负责处理各种命令(如视频启动和焦距调整命令)并发送确认消息响应这些命令；RS2232串口控制模块通过RS2232串口控制摄像头的拍摄焦距，响应焦距调整命令；板卡的采集管理模块主要负责板卡的初始化，采集通道的开启，H.264各种参数(I，P帧间距，量化参数，编码格式(CIF，QCIF等)的设置。)，回调函数的设置，以及与代理的连接，将视频流发送给代理。该模块基于采集卡的开发工具包，通过接口调用厂商提供的驱动程序，实现各种功能。

8、 该模块的工作流程如下：

9、 a)调用制造商提供的驱动程序来设置视频捕获的初始参数；

10、 b)启动网管程序，打开socket监听端口7020，收到连接请求时响应连接请求并接收命令，收到命令后调用命令处理模块根据不同的命令进行不同的处理；

11、 c)当接收到视频开始命令时，向代理发送连接请求，响应请求后建立连接，通过连接向代理发送视频数据，并将连接描述符存储在转发表中；

12、 d)当接收到视频关闭命令时，关闭与代理的视频传输连接，清除转发表对应的表项；

13、 e)在接收到焦点调节之后

14、 a)连接请求监控模块。作为一个单独的线程，这个模块监听端口9000，如果收到手持设备的代理信息请求命令，就发回一个确认消息。

15、 b)控制命令处理模块。负责处理手持设备发送的各种命令，并将相应的处理命令发送给视频采集控制模块；接收视频采集控制模块的命令响应，并对手持设备的命令做出相应的响应。

16、 c)视频数据收发器模块。当从视频采集控制模块接收到H.264视频码流时，视频数据流将被传输到发出点播命令的手持设备。网络代理模块的结构关系如图3所示。

17、 2.3视频监控系统的通信流程

18、 无线视频监控系统的整体流程如下：

19、 a)手持设备访问网络。手持设备穿越移动网关通过3G无线网络接入有线网络，与视频业务网络代理交互，注册自己的信息，从代理节点获取网络中采集的设备信息。

20、 b)执行视频浏览操作。手持设备连接网络后，可以根据需要浏览视频。用户选择要浏览的节点和摄像机，向其发送控制命令，开启摄像机进行采集，获得的视频数据通过视频服务网络代理通过3G网络传输到手持设备，在手持设备上可以观看。

21、 c)执行视频控制操作。手持设备获取拍摄节点的视频后，可以根据需要控制拍摄节点，以获取更感兴趣的视频区域。如果用户对距离拍摄节点较远的场景感兴趣，它可以发送放大指令，使采集视频的摄像头放大到远处；用户也可以根据自己的需求向代理发送摄像机或节点切换指令，代理根据用户的需求响应并启动相应的摄像机。

22、 3速率控制优化算法

23、 在H.264标准中，码率控制是通过根据当前带宽和缓冲区使用情况动态调整量化参数和其他系数来实现的。考虑到移动终端处理能力的差异和无线网络的高误码率和抖动，该系统基于H.264标准中的码率控制策略进行了优化，即在码率控制过程中，不仅考虑了带宽和缓存的使用，还根据终端的视频处理能力和无线网络的状况动态调整编码器的参数。另外增加了跳帧策略，并结合本系统对跳帧策略进行了优化，以达到更好的码率控制效果。

24、 3.1移动终端反馈信息优化

25、 在H.264标准中，速率控制根据公式(1)计算在第I个Z帧组的第j帧中分配的比特数：

26、 其中：u(ni，j)表示当编码第I组的第j帧时信道的可用带宽；Fr表示预定的帧速率；Tbl(ni，j)表示当第I帧组编码第j帧时目标缓冲器的使用量；Bc(ni，j)表示当编码j-1帧时的缓冲器占用率。

27、 公式(1)强调普适性，但不处理无线环境和嵌入式设备。本文针对无线网络误码率高，移动终端处理能力弱的特点，对标准中的算法进行了优化。首先，移动终端统计误码率和丢包率，分别记为Ei，j和Li，j，并设置值Mi，j表示移动终端反馈的缓存利用率。移动终端定期向网络代理模块反馈若干数据，网络代理根据移动终端的反馈信息重新评估网络带宽可用性，调整原算法公式。

28、 其中：BWij表示根据移动终端的反馈信息获得的当前可用带宽；，j表示移动终端的承载能力因子；1，2，3，4是加权系数。当通过帧组层码率控制计算第j帧分配的码字时，将原算法的公式(1)调整为公式(4)。

29、 3.2跳帧

30、 为了避免溢出，当缓冲区中的位数超过缓冲区空间的85%时，将跳过当前帧而不进行编码，直到它小于

31、 其中：F(ni，j)表示在考虑剩余比特数和图像复杂度后应该增加的比特数；是常数，一般为0.5，没有B帧时为0.25；f(ni，j)具有与公式(1)相同的含义。本文利用这个公式的结果来控制码率，同时优化了跳帧策略，即当预测码率加上当前缓存使用率大于预定阈值Kmax(目前位于95%)时，可以主动丢帧，即如果不是I帧，就不编码丢帧。

32、 当从移动终端接收到的反馈值M大于85%时，也采用跳帧策略，避免移动终端缓冲区不足导致的丢帧现象，因为如果丢帧是I帧，会影响后续视频帧的重建。这种策略可以通过跳过一些对整个序列不重要的复杂度较低的图像，为后面复杂度较高的图像节省缓冲空间。

33、 4测试结果

34、 针对本文的无线视频系统和优化算法，主要测试系统的整体性能和码率控制优化的效果。码率控制的结果主要由传输的比特数和PSNR值来衡量。iBufSizeTotal变量被添加到接收器程序中，以计算发送数据大小的总和。在拍摄结束时，加入编码开始时间iTimeStart time和编码结束时间iTimeEnd time，并加入变量iFrameCount来统计编码了多少帧。为了计算速率控制的效果，计算速率控制算法优化前后的平均每秒输出比特数(rate ),计算公式如下：

35、 根据编码优化的效果，计算编码优化前后的平均每秒编码帧数(帧率)。

36、 测试系统时，将拍摄节点放在以下四个后台环境中：

37、 a)纹理简单，动作缓慢；

38、 b)质感丰富，动作轻柔；

39、 c)质感丰富，动作适中；

40、 d)织体复杂，运动激烈。相机的采样模式设置为YUV的420格式。

41、 表2给出了标准中原始码率控制算法和本文提出的算法在不同目标码率和帧率下对六个标准序列的平均重建图像的实际码率和PSNR值的测试结果；表3示出了对应于原始标准算法和该算法的比特率偏移和平均PSNR值之间的差异。

42、 本文提出的算法能更合理地控制码率，6个序列中有4个序列的峰值信噪比有一定程度的提高，说明本文提出的图像复杂度因子是合理有效的。

43、 为了进一步比较改进算法的效果，以坐标图的形式给出了视频序列每一帧的PSNR值，其中横坐标为帧数，纵坐标为对应的PSNR值。本文给出了一个移动的视频序列(128kbps，有更高的码率限制)的PSNR图，如图4所示，这是一个典型的视频，分别有32kbps，64kbps和128kbps的有限码率。从图4可以看出，改进算法的PSNR值波动比较小，视觉上没有明显的图像质量变化，保证了图像质量的平滑过渡，主观视觉质量较高。

44、 5结论

45、 本文设计并实现了基于3G和H.264技术的无线实时监控系统，并结合智能手机无线传输和处理能力弱的特点，优化了H.264标准中的码率控制策略。

今天的分享，希望对大家有所帮助。