基本信息
- 项目名称：
- 基于视觉质量的移动视频监控系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本移动视频监控系统通过充分挖掘人体视觉模型的特性，采用无线通信技术，自适应变帧率编码及内容安全认证，将被监控点实时采集的视频数据压缩编码后，以流式传输的方式传输给监控中心，以在低速率、高误码的无线信道环境下,尽可能地保证视频监控图像的视觉质量和提高视频通信的安全性。
- 详细介绍：
- 本移动视频监控系统通过充分挖掘人体视觉模型的特性，采用无线通信技术，自适应变帧率编码及内容安全认证，将被监控点实时采集的视频数据压缩编码后，以流式传输的方式传输给监控中心，以在低速率、高误码的无线信道环境下,尽可能地保证视频监控图像的视觉质量和提高视频通信的安全性。在系统设计实现过程中，项目组取得了如下研究成果： ①设计并实现了一种快速的视觉中心滤波算法，以实时的实现对用户关注点附近的宏块分配较多的码字，而对其他的宏块则分配较少的码字，以在低速率的无线通信环境下，获得较好的监控图像效果； ②设计并实现了一种实时的自适应变帧率编码算法，达到了自动对运动较慢的镜头按较低的帧率编码，而对于运动剧烈的镜头，则按较高的帧率编码的目的，以在保证视频视觉质量的前提下，节省宝贵的视频码流用于视频的差错控制，以尽可能的保证监控图像的视觉质量； ③设计并实现了一种可用于视频内容安全认证和差错控制的视频数字水印算法，该水印算法提高了监控系统的安全性。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1．设计、发明的目的 随着社会信息化程度的不断提高，社会各行各业需要实施无线视频监控的范围迅速增加。此外，无线网络的窄带高噪声的特性对于需要持续稳定的较大带宽的流式视频服务显得“力不从心”，为此，如何提高移动视频通信的监控图像的视觉质量，是本设计的研究的重点。 2．基本思路 本作品设计和实现的移动视频监控系统是在低速率、高误码的无线网络环境下,通过充分挖掘人体视觉模型的特性，采用无线通信技术，自适应变帧率编码及内容安全认证，将被监控点实时采集的视频数据压缩编码后，以流式传输的方式传输给监控中心，从而使监控中心可依据实际需要实时动态地获得被监控点的情况,并在监控图像质量可接受的条件下,尽可能地提高视频监控的效果及视频通信的安全性和可靠性。 3．创新点 ①设计并实现了一种快速的视觉中心滤波算法。 ②设计并实现了一种实时的自适应变帧率编码算法。 ③设计并实现了一种可用于视频内容安全认证和差错控制的视频数字水印算法。 4．技术关键和主要的技术指标 针对在视频信号处理与视频码流传输方面，移动设备处理能力较弱，存储容量不足和无线网络带宽有限且误码率较高等问题，在很大程度上阻碍了视频监控业务的发展。本系统融合了高级Foveation和自适应帧率调节等技术，从而即使在低速率的无线信道环境下，监控图像质量仍可接受。
科学性、先进性
- 本系统与现有的技术相比，科学性先进性体现在以下方面： 1.系统整体结构 整个系统主要由采集监控、编码服务、和内容认证和移动监控终端四部分组成。 2.Foveation滤波技术 生理学研究表明，人体视觉具有选择注意的能力。即人体视觉系统对关注点附近的图像质量要求较高，而对其它的区域则要求较低。 3.自适应的帧率调整 4．监控视频的认证 为了确保监控内容的真实性，防止视频监控数据在传输过程中遭到恶意的攻击和篡改。为此，本作品实现了一种基于视频压缩域的半脆弱水印认证方案。该水印方案对视频内容恶意篡改敏感，对视频转码等操作有较好的稳健性。
获奖情况及鉴定结果
- 根据研究结果，在2010年《电子技术》杂志10期发表了论文《基于视觉质量的无线视频通信系统》。
作品所处阶段
- 测试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品和现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1．使用说明 本系统分为采集编码系统和解码系统两部分。 2.技术特点和优势 本系统与传统视频监控系统相比具有：安装方便，可实现快速覆盖，灵活性高，扩展性强等特点。 3.适用范围及推广前景分析说明 本监控系统具有覆盖范围广、移动性好、抗干扰和抗衰落能力强、稳定性和可靠性突出等显著优点，可为指挥、抢险、演习等移动通信应用提供点对多点、自由组网、无缝漫游、远距离、高质量、高速率、无线实时传输的理想无线通讯平台，也可广泛应用于武警、消防、边防等军事部门和交通、海关、电力、电信、金融等国家重要部门。 4.市场分析和经济效益预测 视频监控市场正快速发展，传统的模拟视频监控市场逐步萎缩，而数字化移动视频监控逐步成为主流。一般的，无线网络视频监控业务的高端需求趋势较为平稳，而低端需求应用则趋于旺盛。本项目预期目标是到2011年，该系统在电力、电信、城市交通、水利和小区治安等领域推广应用，预计创造直接经济效益200万以上。
同类课题研究水平概述
- 通过调研，当前国内外同类研究水平主要体现以下方面： 1.研究方向上 大多数研究是基于“固网”的模拟或数字视频监控系统，而针对移动网络的视频监控系统还很少，并且现有的移动视频监控系统，在低速率、高误码的无线网络环境下，很难获得好的监控效果。 2.视频中心滤波编码技术 一般的，根据人体视觉的非均一性，给用户关注点附近的区域分配较多的编码数据，而对其它的区域则分配较少的编码数据。以在低速率的无线信道环境下，获得尽可能好的监控图像质量。 3.可变帧率编码 传统的视频编码时，通常整个视频节目都按相同的帧率编码。然而，根据人体视觉的特性，慢速运动的镜头并不需要与快速运动的镜头一样高的帧率。如果仅仅强调保证视频的帧率，那么在低速率的无线信道环境下，势必会降低每帧视频图像的质量，并产生有害的“玛赛克”效应。这里，系统根据对视频图像的运动估计，实现了对运动较慢的镜头按较低的帧率编码，而对于运动剧烈的镜头，则按较高的帧率编码的可变帧率编码技术。 4.安全认证 移动视频监控处在一个开放的环境中，为了防止在传输过程中可能遭到恶意的攻击和篡改，提高监控图像的可信度，系统运用视频数字水印技术对监控图像进行安全认证。
