视频通信终端优化方案

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：目前，通信系统中使用的主要视频通信终端为各种电视摄像机、计算机用摄像头、IP摄像机、电视接收机、视频监视器、计算机显示器以及可视电话机等。网络摄像机是新一代网络视频监控系统中的核心硬件设备，通常采用嵌入式架构，集成了视频音频采集、信号处理、压缩编码、智能分析、缓冲存储及网络传输等多种功能。图3.2可视电话终端系统框图

目前，通信系统中使用的主要视频通信终端为各种电视摄像机、计算机用摄像头、IP摄像机、电视接收机、视频监视器、计算机显示器以及可视电话机等。

1.视频采集终端

（1）彩色电视摄像机

彩色电视摄像机主要由光学系统、摄像管（或固体成像器件）、视频处理电路、同步信号发生器以及彩色信号编码器组成。对广播电视摄像机来说，彩色景物的光像由变焦距镜头摄取，通过中性滤光片（为得到适宜的光通量）和色温滤光片（将不同照明光源的色温转换为摄像机所要求的色温）后进入分色棱镜，被分解为红、绿、蓝三个基色光像。三基色光分别投射到相应成像器件靶面而转换成电图像。当使用摄像管时，管内电子束在偏转与聚焦系统作用下实现良好的聚焦并扫描靶面，通过输出电路获得符合一定扫描标准的随时间而变化的电视信号；而使用CCD/CMOS成像器件时，由面阵感光元素组成的图像在脉冲电路作用下依行场扫描顺序逐行逐场移位输出电视信号。

摄像器件输出的电信号一般是十分微弱的（一般只有几毫伏左右），需经预放器放大，再进行视频信号的处理。视频信号处理包括电缆校正、黑斑校正、轮廓校正、彩色校正、γ校正、电平调节、黑色电平调整等。最后将处理后的红、绿、蓝三基色信号送给彩色信号编码器，产生全电视复合信号输出。

（2）IP摄像机

IP摄像机也叫网络摄像机（IPC），它不像摄像头那样需要计算机的支持而可以独立工作。网络摄像机是新一代网络视频监控系统中的核心硬件设备，通常采用嵌入式架构，集成了视频音频采集、信号处理、压缩编码、智能分析、缓冲存储及网络传输等多种功能。结合数字硬盘录像系统及管理平台，可构建成大规模、分布式的智能网络视频监控系统。

网络摄像机各组成模块及主要功能是：视频模块用来采集并压缩编码视频信号；音频模块用来采集并压缩编码音频信号；网络模块依据IP协议对压缩编码后的视音频数据打包、通过IP网络进行传输；云台、镜头控制模块通过网络控制云台、镜头的各种动作；缓存模块可以把采集压缩的视音频数据临时存储在本地的存储介质中以备后续调用；报警输入输岀模块用来接受、处理报警输入/输岀信号，即具备报警联动功能；移动检测报警用来检测场景内物体的移动并产生报警；视频分析模块自动对视频场景进行分析，比对预设原则并触发报警；视觉参数调节模块完成饱和度、对比度、色度、亮度等视觉参数的调整；编码参数调节用来调整帧率、分辨率、码流等编码参数；系统集成模块实现与视频管理平台的集成，实现大规模系统监控。

IPC的硬件构成一般包括镜头、图像传感器、声音传感器、信号处理器、模/数转换器、编码芯片、主控芯片、网络及控制接口等部分，如图3.1所示。光线通过镜头进入传感器，然后转换成数字信号由内置的信号处理器进行预处理，处理后的数字信号由编码压缩芯片进行编码压缩，最后通过网络接口发送到网络上进行传输。

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图3.1　IPC的硬件构成

IPC的软件构成一般包括操作系统、应用软件、编码算法、底层驱动等部分，目前IPC的主流OS通常采用嵌入式操作系统，具有低成本、开放源码、高安全性及移植性好等优点。在视频编码算法上主要采用MPEG-4和H.264标准，H.264相对于MPEG-4算法压缩比更高，但算法复杂度也更高，因此需要更强的芯片处理能力。通常出于可靠性及灵活性考虑，IPC的软件采用四层的分层架构，其自下而上分别是设备驱动层、操作系统层、媒体层及应用层。

2.视频显示终端

彩色电视接收机、视频监视器、计算机显示器以及投影仪是目前主要的视频接收显示终端。其中，彩色电视接收机主要用来接收显示广播电视信号、有线电视信号以及各种视频播放设备输出的视频信号；视频监视器主要用在各种专业领域，用于视频图像信号的监视，其各项技术性能指标要高于电视接收机，但一般不具备高频电视信号的接收功能（即没有射频信号接口，只有基带视频信号接口）；计算机显示器主要用于计算机图形图像的显示，尽管其显示原理同电视接收机基本相同，但由于它没有高频解调和彩色全电视信号解码电路，因此不能直接用来显示电视信号（既无射频信号接口，也无基带复合视频信号接口，只有分量基色信号接口）。计算机显示器在显示分辨率、屏幕刷新速率等方面均高于电视接收机，并工作在逐行扫描状态。

投影仪是一种通过背光源将图像或视频投射到反射面上供用户观看的设备，它可以通过不同的接口与计算机、视频播放设备相连接。投影仪与其他显示终端相比的最大特点是画面显示尺寸大、画面尺寸大小可调、易于携带，但其缺点是图像亮度低、显示效果受环境照度和反射面反射效果影响较大，容易产生几何失真。根据所使用的投射管和工作方式，投影仪有CRT、LCD、DLP等不同类型。

3.可视电话终端

可视电话终端可在各种网络环境支持下实现人们可视语音信息交流的目的，其系统构成如图3.2所示。从可视电话所使用的通信网络来划分，可以有基于PSTN 的可视电话机、基于ISDN 的可视电话机以及基于包交换网络的网络可视电话机。从可视电话所使用的终端类型来划分，有基于计算机终端的可视电话和类似于普通电话的专用可视电话终端。

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图3.2　可视电话终端系统框图

视频通信终端优化方案

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