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完整的IP监控摄像机设计方案解析

我爱方案网| IP监控,Maxim,H.264| 2012-10-31
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导读:闭路电视系统(CCTV)中的IP摄像机按照互联网协议(IP)通过以太网链路传输音频、视频数据以及控制信号。模拟摄像机一般通过同轴电缆传输模拟NTSC/PAL信号。与模拟摄像机不同的是:IP摄像机支持高清(HD)画面、智能分析、本地视频存储和远程控制。本文从图像分析、视频压缩、软硬件方面详解IP监控摄像机的设计。

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Maxim IP监控摄像机参考设计方案

在带有图像分析、视频加密(防止黑客攻击)以及能够将视频数据打包成以太网数据的IP摄像机中,通常采用视频压缩技术。压缩后的视频数据流发送到混合型数字视频录像机(DVR)或网络视频录像机(NVR)进行存储、回放和显示。IP网络视频监控系统允许安全监控人员进行远程监控,通过IP网络发送平移/倾斜/缩放(PTZ)命令,控制中心可以对跨区域或多地点安全监控摄像机进行控制。

低功耗摄像机设计可通过以太网供电(PoE),无需额外电源。采用同一电缆传输数据和电源,PoE安装可大大降低布线成本。有些情况下,也可以由无线网络(例如Wi-Fi)代替以太网,方便了摄像机布局。这一点对于那些还没有提供以太网的家庭安全监控摄像机尤其重要,此时采用“云计算”DVR代替物理DVR。
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多媒体流H.264和运动JPEG压缩技术

在同等图像质量条件下,H.264视频压缩标准的压缩比大约是早期MPEG-4标准的2倍。H.264标准中,“高端类”定义为以最低码率获得最高视频质量,特别适合视频安全监控等相关应用。响应时间(延迟)非常短的编码方案有助于缩短安全监控人员的等待时间。另外,高清视频编码能够使IP摄像机采集图像的细节,例如,面部特征、汽车牌照等,改善安全监控的图像质量。由于网络带宽有限,要求系统能够通过局域网(LAN)对一路HD数据流进行编码/录像, 同时还要通过广域网(WAN)把一路清晰度较低的图像传送到远端显示。

IP摄像机参考设计
Mobicam3 720p H.264/M-JPEG IP摄像机参考设计

除了H.264,许多安全监控系统还要求后向兼容现有的、不支持H.264的设备。运动JPEG (M-JPEG)标准为此类系统提供了后向兼容能力以及采集高清、无损图像的能力。特别是它在支持H.264视频编码用于不间断视频录像的同时,也可采集JPEG静止图像,静止图像采集可由特殊事件触发控制。

图像分析

图像分析是分析视频数据并据此做出决策的过程。利用软件分析功能可以根据特殊事件采取相应操作,无需安全监控人员输入指令。例如,如果摄像机检测到有人穿过安全区域,即可发出报警信号。图像分析功能包括运动检测、绊网和图像跟踪。所有这些功能都需要在基于PC的安全监控管理软件中利用直观的图形化用户界面(GUI)进行配置。

嵌入式Linux软件和网络

IP摄像机需要具备将视频数据流传送到多个客户端的能力。例如,Maxim的IP摄像机参考设计(Mobicam3)支持多达16个客户端,并支持实时传输协议(RTP)和实时数据流协议(RTSP)。此外,该参考设计还支持以下以太网协议:HTTP、DHCP、SMTP、TCP/ IP、UDP、T F TP、FTP、NTP和UPnP。能够采用AES或SHA加密技术对数据流进行加密。

 
Mobicam3 IP摄像机参考设计

Mobicam3是一款完备的、拥有知识产权的IP摄像机参考设计套件, 基于Ma xim的MG2580720p H.264/M-JPEG编解码片上系统SoC。该设计套件包括摄像机、硬件设计文件、软件开发包(SDK),以及演示eInfochips视频安全监控管理软件。Maxim的SDK提供了开发IP摄像机的快速入门指南。该套件为用户提供底层固件、Linux发放软件、测试应用程序、例程以及开发工具,可方便地配置、定义完成产品开发。

摄像机硬件关键特性

• 小尺寸:44mm x 100mm
• 基于MG2580 H.264 IP摄像机的SoC
• 以太网供电(PoE)
• 高品质C型安装镜头
• 本地视频监控输出
• 双向音频
• USB和microSD™存储
• 可选择I/O板,支持高级功能
• 内嵌图像分析功能
• 可远程升级固件
• 自动变焦
• 机械PTZ (RS-485)

基于PC的视频安全监控管理软件

Mobicam3参考设计配备完备的、基于PC的视频安全监控系统的管理演示程序,用于配置、查看摄像机的多媒体数据流。通过eInfochips授权,可提供该软件的全部二进制和源代码程序。该应用程序包括下列主要功能,用于快速开发完备的安全监控系统:

• 多摄像机控制和监测
• 制定录像和回放时间表
• 图像分析,包括:绊网、运动检测和目标跟踪
• 事件记录
• 快照、报警
• 电子式平移/倾斜/缩放(ePTZ)控制

视频安全监控管理软件的屏幕截图
视频安全监控管理软件的屏幕截图,显示多摄像机解码和配置接口

高清H.264编解码器SoC支持多数据流应用,提供智能分析

Maxim的Mobicam3 IP摄像机参考设计采用MG2580编解码器SoC实现多媒体数据流的H.264压缩、M-JPEG压缩、图像分析、AES/SHA视频加密以及以太网通信等功能。MG2580能够同时压缩三路H.264数据流,支持CIF、D1和720p清晰度设计。另外,它还同时支持M-JPEG视频或JPEG静止图像采集。

MG2580包括一个完全可编程的音频处理器,支持全双工G.722/AAC音频,可选择采样率和码率。全双工模式能够实现与摄像端人员的双向语音通信。通过专用硬件实现AES和SHA加密,具有最高性能。MG2580中的ARM9处理器无需音频或视频编码,可单独用于网络和系统。

优势

1、高集成度系统,减少元件数量、简化设计,并减小摄像机尺寸
– 集成ARM9 CPU、以太网和USB
– 音频编解码器:G.722、AMR、AAC和MP1/2/3
– 支持ePTZ

2、多媒体数据流、高端类视频编码提供最高的图像质量
– 高画质、主流档次和基本档次H.2641280 x 720p30编解码器
– M-JPEG编解码器,高达12MP
– 三路数据流编码:720p + CIF或D1H.264以及M-JPEG同时编码

3、 内嵌图像分析功能,缩短软件开发时间
– 运动检测
– 绊网
– 图像跟踪

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