CN101765000B - 基于移动网络的车载视频监控系统的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于移动网络的车载视频监控系统的实现方法，该车载视频监控系统包括车载监控设备、中心管理平台、远程客户端及通信网络，在视频流发布过程中，包括：中心管理平台和/或车载监控设备实时计算网络带宽；车载监控设备根据带宽计算结果，调整至最优编码参数。本发明解决可用带宽不稳定与视频监控所需视频清晰流畅的矛盾，保证在可用的网络带宽下达到最佳的视频质量。

Description

基于移动网络的车载视频监控系统的实现方法

技术领域

本发明涉及网络视频监控系统，特别涉及一种基于移动网络的车载视频监控系统的实现方法，主要应用于3G视频监控之中，也可应用于Internet视频监控。

背景技术

视频监控属于传统安防(保卫)系统的一部分，作为安防系统一项专门业务，其一直和IT行业的其他应用保持着一定的距离，以独立的小规模应用为主，采用以同轴电缆为主的模拟通信方式。随着计算机技术的发展和网络的普及，目前，视频监控已经发展到了网络视频监控系统，不再局限于简单地完成对视频信号的处理、传输、控制，其核心乃是对基于IP网络的多媒体信息(视频/音频/数据)提供一个综合、完备的管理控制平台。

随着我国3G网络投入运营，设计并实现车载视频监控系统已成为可能。与基于有线网络的视频监控系统相比，车载视频监控系统有许多独到的特性，其依托于现有的移动网络，可以实现快速部署、应急监控、大范围监控等有线网络视频监控系统所不能具备的功能。与基于微波通信的车载视频监控系统相比，基于移动网络的车载视频监控系统具有成本低廉、应用范围广(所有移动网络能覆盖的区域)等特点。目前，基于移动网络的车载视频监控系统在公安、城管、检验检疫等部门都有广泛的实际需要，但现有车载视频监控系统存在较多缺陷，从而不能完全满足市场要求，简述如下：

其一，现有车载视频监控系统在视频传输过程中编码参数不变，在带宽不稳定情况下不能保证视频清晰流畅。

与有线网络的稳定性相比，移动网络有很大的不确定性，尤其是在可用的网络带宽方面。首先，现有移动网络一般采取2.5G+3G的部署模式(如中国移动的GPRS+TD-SCDMA、中国电信的CDMA 1X+EVDO)，网络随时可能在2.5G与3G之间切换；其次，即使处在3G覆盖区域内，因各种因素(如在同一基站下用户过多引起拥塞)都可能导系统可用带宽有很大变动，最高与最低之间的差距甚至可达10倍。而视频传输要求清晰流畅，其对网络带宽的要求很高，尤其是要保证可用带宽的稳定，这要求必须有效解决移动网络环境下保障视频的可用性问题。

现有基于运动编码压缩的视频技术，必须在启动编码前预设好编码参数，其用来限定码率，同时也决定了图像质量。目前，车载监控设备的媒体编码类型、参数(如分辨率、帧率、码率)等都是预先配置好的，只有用户重新配置才会发生改变。这在有线网络上可行，但在移动网络中却难以应用，这是因为，有线网络的带宽通常可以预知，而移动网络环境变化很大，网络带宽不可能预知。因此，这种预制编码参数的视频传输方式存在严重的缺陷：码率设定低了，虽能保证传输，但视频质量也低，难以满足应用要求；码率设定高了，很难保证传输效果，尤其是运动编码压缩算法中每一帧都依赖于前一帧，固定编码更是无法保证视频的流畅。

其二，现有车载监控设备的媒体编码类型、参数(如分辨率、帧率、码率)等预先配置，在网络带宽较窄的情况下不能满足用户对视频监控形式各异的要求。

这种技术方案在有线网上是可行的，因为其网络带宽通常可以预知。但移动网络环境变化很大，不可能准确预知网络带宽，按照固定的模式发布视频流将不能满足用户的特殊需求，因而必须根据不同情况采取不同的编码参数。

其三，现有车载监控设备始终保持在线状态，占用较多网络资源。

在这种模式下，即使客户端不需要也会主动发送视频流，这在有线网络环境中不存在问题。但移动网络在一个基站能同时支持的终端有限(特别是对于数据通信)，根本无法提供太多的终端同时在线，这就必须避免无谓的占用网络资源。

发明内容

本发明目的在于，提供一种基于移动网络的车载视频监控系统的实现方法，可以解决移动网络的可用带宽不稳定与视频监控所需的视频清晰流畅的矛盾，保证在可用的网络带宽下达到最佳的视频质量。

为解决以上技术问题，本发明基于移动网络的车载视频监控系统的实现方法，该车载视频监控系统包括车载监控设备、中心管理平台、远程客户端及通信网络，在视频流发布过程中，包括：

中心管理平台和/或车载监控设备实时计算网络带宽；

车载监控设备根据带宽计算结果，调整至最优编码参数。

优选地，根据视频流中的时间戳计算网络带宽。

优选地，所述最优编码参数预制在车载监控设备中，其与网络带宽及监控要求相对应。

优选地，在视频流发布前，车载监控设备与中心管理平台进行媒体协商，确定视频流发布模式，其决定视频流画质和流畅性的优先级。

优选地，根据客户端的监控请求，中心管理平台远程唤醒相应的车载监控设备。

优选地，远程唤醒的方式为短信、语音呼叫或协议请求之一。

优选地，车载监控设备上电后，主动向中心管理平台发起注册请求。

优选地，车载监控设备以MJPEG或H.264双码流编码。

优选地，中心管理平台根据客户端的特点，使用相应编码方式和帧率转发视频流。

优选地，中心管理平台根据网络带宽计算结果，调整转发给客户端的视频流格式。

与现有技术相比，本发明提供一个完整的基于移动网络的车载视频监控系统的实现方法，其充分考虑移动网络环境的特殊性，尤其是可用网络带宽的变化性，可实现一个有效可用的车载视频监控系统，保证系统在可用的网络带宽下达到最佳的视频质量，具体而言：

1、视频传输过程中根据时间戳来计算网络带宽，车载监控设备自动调整至最优编码参数，从而解决移动网络环境下网络带宽变化不定的问题，以充分利用网络资源，尽可能地满足用户对视频监控清晰、流畅的要求。

2、车载监控设备与监控中心管理平台之间进行媒体协商，其根据不同的应用场景按不同的模式选择不同的编码参数，解决移动网络的网络带宽有限的情况下用户对视频监控形式各异的要求，最大限度地提升系统的可用性。

3、中心管理平台可通过短信、语音呼叫等方式远程唤醒车载监控设备，而不是始终在线的方式，解决了移动网络资源紧张的问题。

附图说明

图1是基于移动网络的车载视频监控系统的网络拓扑图；

图2是本发明基于移动网络的车载视频监控系统的实现方法流程图。

具体实施方式

本发明的基本构思是，针对移动网络环境带宽不稳定问题，根据不同情况采取不同的编码参数，以变应变，保证车载视频监控系统的可用性。

下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。

参见图1，基于移动网络的车载视频监控系统由车载DVR设备(或其它车载监控设备)、中心管理平台、EVDO网络、远程客户端组成，用户通过电脑或手机客户端登陆车载移动视频监控系统的中心管理平台，实现多路远程实时视频图像浏览、音视频监控录像、车辆联动报警、GPS定位、语音对讲等各项应用及服务。

为了保证在可用网络带宽下达到最佳的视频质量，本发明主要采取以下技术措施：

一、高效、合理的移动网络视频数据传输协议

中心管理平台和车载DVR设备(数字硬盘录像机)之间研发专门针对移动网络的视频传输协议，在移动网络传输协议上进行优化，大大提高在移动网络上的视频传输效果，具体包括但不限于以下方面：

1、在车载DVR设备注册成功后，在没有视频请求情况下，不发送视频数据；

2、当需要激活车载DVR设备的时候，监控中心管理平台通过短信以及协议请求等方式唤醒车载DVR设备，再进行连接和发送视频数据；

3、车载DVR设备支持MJPEG和H.264双码流编码，中心管理平台和车载DVR设备协商，按需改变编码参数；

4、对于网络带宽不够时，根据不同的应用场景，车载DVR设备和中心管理平台进行媒体协商，决定是以画质优先(减低帧率)还是以流畅优先(减低分辨率)。

二、中心管理平台和车载DVR设备之间通过网络带宽计算自动采用最优编码参数

如前所述，移动网络环境存在带宽不稳定问题。为了保证视频质量，本发明根据不同网络带宽情况采取不同的编码参数，从而使得可用带宽不稳定与所需视频清晰流畅的矛盾得以协调，具体方法如下：

1、车载DVR设备预制好在不同网络带宽、不同要求下的最优编码参数；

2、视频传输过程中，车载DVR设备和/或中心管理平台通过时间戳来计算网络带宽，车载DVR设备再根据网络带宽自动调整至最优编码参数。

三、基于3GPP、Flash、MJPEG等多种终端技术平台的自适应手机视频浏览技术

1、中心管理平台根据手机本身的特点和性能，使用不同的编码技术和帧率发送视频流；

2、中心管理平根据网络带宽，适当调整给手机发送的视频流的格式；

3、手机上适配MJPEG、以及Flash等多种技术，适合大部分手机使用。

本发明的上述技术措施中，核心内容为：

首先，是带宽计算并调整编码参数。通过时间戳来计算网络带宽，车载监控设备再根据网络带宽自动调整至最优编码参数。

其次，是媒体协商。车载监控设备和中心管理平台根据不同的应用场景进行媒体协商，决定是以画质优先(较高清晰、减低帧率)还是流畅优先(减低分辨率、提高帧率)。

再次，是远程唤醒。中心管理平台收到客户端的用户监控请求后，监控中心管理平台根据车载监控设备在线情况，指令其发布视频流。如不在线时，通过短信、语音呼叫等方式唤醒车载监控设备，并向中心管理平台发布视频流，再由中心管理转发到客户端。

最后，是车载监控设备(如车载DVR设备)自动注册。车载监控设备通电接入网络后，主动向中心管理平台发起注册请求。

在上述基于移动网络的车载视频监控系统基础上，下面对本发明实现流程进行说明。

参见图2，完整流程包括设备注册、监控请求、远程唤醒、媒体协商、视频发送、带宽计算、参数退出、停止退出等步骤，详细说明如下：

S201、车载监控设备向中心管理平台自动注册。

车载监控设备上电后，主动向中心管理平台发起注册请求，这有利于中心管理平台获知车载监控设备的有效性。

S202、客户端向中心管理平台提出监控请求。

客户端(如PC、手机等)提出监控请求，要求待监控区域的车载监控设备发布视频流。

S203、中心管理平台远程唤醒相应的车载监控设备。

为了减少占用资源，车载监控设备通常不在线；因此，由中心管理平台远程唤醒相应的车载监控设备，以便发布视频流。具体可通过短信、语音呼叫等方式唤醒车载监控设备，再进行连接和发送视频数据。

S204、车载监控设备与中心管理平台进行媒体协商，确定视频流发布模式。

车载监控设备被激活后，与中心管理平台进行媒体协商；以根据具体应用场景(主要是网络带宽)，决定是视频流以画质优先(较高清晰、减低帧率)还是流畅优先(减低分辨率、提高帧率)。由此，解决移动网络的网络带宽有限的情况下，用户对视频监控的形式各异的要求，最大限度地提升了系统的可用性。

S205、车载监控设备发布视频流，并由中心管理平台转发到客户端。

按照媒体协商的结果，车载监控设备按相应模式发布视频流，并由中心管理平台转发到客户端进行播放，进行实时监控。

S206、中心管理平台和/或车载监控设备实时计算网络带宽。

具体在视频流中设置时间戳，根据视频流中的时间戳计算网络带宽，以重新确定视频流的编码方式。

S207、车载监控设备根据带宽计算结果，调整至最优编码参数。

预先设置多种编码方式，得到带宽计算结果后，车载监控设备自动调整至最优编码参数。由此，解决移动网络环境下网络变化不定的问题，以充分利用网络资源，尽可能地满足用户对视频监控清晰、流畅的要求。

S208、判断是否存在客户端退出请求。

若是，进入步骤209；

若否，返回步骤S205。

S209、停止退出。

经过设备注册、监控请求、远程唤醒、媒体协商、视频发送、带宽计算、参数调整等步骤后，完成对待监控区域的监控。而在收到客户端的退出请求时，即停止对待监控区域的监控并退出。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于移动网络的车载视频监控系统的实现方法，该车载视频监控系统包括车载监控设备、中心管理平台、远程客户端及通信网络，其特征在于，包括：

根据客户端的监控请求，中心管理平台远程唤醒相应的车载监控设备；

车载监控设备激活后，在视频流发布前，先与中心管理平台进行媒体协商，确定视频流发布模式，该视频流发布模式决定视频流画质和流畅性的优先级；

车载监控设备与中心管理平台再进行连接并按照该视频流发布模式发布视频流；

中心管理平台将视频流转发至客户端，以便实时进行播放；

其中，车载监控设备以MJPEG或H.264双码流编码，并在视频流发布过程中，包括以下步骤：

中心管理平台和/或车载监控设备实时计算网络带宽；

车载监控设备根据带宽计算结果，调整至最优编码参数。

2.如权利要求1所述的基于移动网络的车载视频监控系统的实现方法，其特征在于，根据视频流中的时间戳计算网络带宽。

3.如权利要求1所述的基于移动网络的车载视频监控系统的实现方法，其特征在于，所述最优编码参数预制在车载监控设备中，其与网络带宽及监控要求相对应。

4.如权利要求1所述的基于移动网络的车载视频监控系统的实现方法，其特征在于，远程唤醒的方式为短信、语音呼叫或协议请求之一。

5.如权利要求1所述的基于移动网络的车载视频监控系统的实现方法，其特征在于，车载监控设备上电后，主动向中心管理平台发起注册请求。

6.如权利要求1所述的基于移动网络的车载视频监控系统的实现方法，其特征在于，中心管理平台根据客户端的特点，使用相应编码方式和帧率转发视频流。

7.如权利要求1-6任一项所述的基于移动网络的车载视频监控系统的实现方法，其特征在于，中心管理平台根据网络带宽计算结果，调整转发给客户端的视频流格式。

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