第1章 概述 

1.1 視頻監控繫統概述 

1.1.1 視頻監控繫統基本原理 

1.1.2 視頻監控繫統應用現狀與發展趨勢 

1.2 視頻監控繫統發展 

1.2.1 模擬視頻監控 

1.2.2 數字視頻監控 

1.2.3 網絡視頻監控 

第2章 移動網絡視頻監控原理 

2.1 組成結構 

2.2 移動視頻監控繫統的關鍵技術 

2.2.1 視頻編碼壓縮 

2.2.2 繫統協議 

2.2.3 視頻數據存儲 

2.2.4 視頻內容檢索 

2.2.5 相關智能處理技術 

2.3 應用場景 

2.4 現狀和發展 

2.4.1 協議標準化 

2.4.2 產業發展 

第3章 無線傳輸技術 

3.1 3G移動通信技術 

3.1.1 概述 

3.1.2 3G中的關鍵技術 

3.1.3 3G標準示範應用情況 

3.2 OFDM與MIMO 

3.2.1 OFDM 

3.2.2 MIMO 

3.3 寬帶無線傳輸技術——WiMAX 

3.3.1 IEEE 802.16繫列標準 

3.3.2 WiMAX技術特點 

3.3.3 WiMAX組網技術 

3.4 其他無線傳輸技術 

3.4.1 Wi-Fi 

3.4.2 藍牙 

3.4.3 ZigBee 

第4章 音/視頻編碼技術 

4.1 音頻編碼標準 

4.1.1 AAC繫列標準 

4.1.2 AMR繫列標準 

4.1.3 AVS音頻標準 

4.1.4 其他常見音頻編碼 

4.2 視頻編碼標準 

4.2.1 H.26X繫列標準 

4.2.2 MPEG-X繫列標準 

4.2.3 AVS視頻標準 

4.2.4 SVC標準 

4.3 分析與總結 

第5章 移動視頻監控主要協議 

5.1 視頻傳輸協議 

5.1.1 TCP與UDP協議 

5.1.2 RTP與RTCP協議 

5.1.3 TFRC協議 

5.1.4 DCCP協議 

5.1.5 SDP協議 

5.1.6 SIP協議 

5.1.7 H.323協議 

5.1.8 RTSP協議 

5.1.9 對比分析與小結 

5.2 雲臺控制協議 

5.2.1 PELCO協議 

5.2.2 YAAN協議 

5.3 設備網管協議 

5.3.1 SNMP協議 

5.3.2 NETCONF協議 

5.3.3 TR069協議 

第6章 分布式存儲技術 

6.1視頻監控中存儲繫統的特點及要求 

6.2 存儲繫統概述 

6.2.1 存儲器分類 

6.2.2 存儲器的主要性能指標 

6.3 傳統監控存儲技術 

6.3.1 磁帶、磁盤與磁盤陣列 

6.3.2 三種典型的存儲架構 

6.3.3 存儲架構的比較 

6.4 新型存儲繫統 

6.4.1 P2P存儲繫統 

6.4.2 雲存儲繫統 

6.5 小結 

第7章 視頻內容檢索技術 

7.1 基於內容檢索的概述 

7.1.1 基本概念 

7.1.2 繫統結構 

7.1.3 檢索流程 

7.1.4 國內外研發應用現狀 

7.2 基於內容的視頻檢索關鍵技術 

7.2.1 視頻分割 

7.2.2 關鍵幀提取 

7.2.3 視頻特征提取和索引 

7.2.4 內容相似性檢索 

7.2.5 視頻語義分析與檢索 

7.3 MPEG-7內容描述接口 

7.4 MPEG-21中的媒體適配與檢索 

第8章 移動視頻監控中的智能信息處理技術 

8.1 目標識別 

8.1.1 背景差法 

8.1.2 幀間差法 

8.1.3 光流法 

8.2 行為理解 

8.2.1 概述 

8.2.2 常用行為理解方法 

8.2.3 行為理解存在的問題及發展趨勢 

8.3 智能主體技術 

8.3.1 概述 

8.3.2 Agent的體繫結構 

8.3.3 基於Agent的繫統特點 

8.4 雲計算技術概述 

第9章 移動視頻監控應用案例 

9.1 智能交通 

9.1.1 繫統需求 

9.1.2 總體結構 

9.1.3 硬件選型 

9.1.4 軟件設計 

9.2 平安城市 

9.2.1 繫統需求 

9.2.2 總體結構 

9.2.3 繫統功能 

第10章 分布式協同框架下的移動視頻監控展望與討論 

10.1 分布式協同框架的重要性 

10.2 分布式協同框架 

10.2.1 P2P+CDN 

10.2.2 Web服務與VSaaS 

10.2.3 協同緩存技術 

10.3 小結 

參考文獻 

編寫本書的原因

隨著信息社會的不斷發展與進步，視頻采集源和視頻接收端的移動性需求，使得視頻監控領域出現了移動網絡視頻監控（簡稱為移動視頻監控）技術及相關應用。移動視頻監控的應用領域主要集中在一些傳統視頻監控的增值業務方面，客戶涉及政府單位和大型公司等，業務則涉及環境監測、災害監控、智能交通和智能家居等。


目前，移動視頻監控在歐美等發達國家發展迅速，呈現出廣闊的市場前景。國內各大視頻監控廠商，如海康威視、大華、大立、聲訊電子等也開始投入相關研發。而電信運營商如中國移動、中國聯通、中國電信等，也希望借助其在移動網絡的優勢，在移動視頻監控領域有所突破。歸納起來，移動視頻監控的興起主要有以下兩點原因：


（1）隨著用戶消費水平的提高，移動需求是移動視頻監控出現的首要驅動力。由於智能終端（智能手機及平板電腦等）承載的視頻業務越來越豐富，用戶也不斷地提出更加豐富、更加智能的移動視頻監控服務需求，如企業領導希望通過手機隨時隨地參與企業生產的流水線監控。


（2）移動通信技術的發展，特別是無線傳輸速率的提高，使得移動網絡可以提供更高的網絡帶寬，已經具備提供較高分辨率下的視頻傳輸能力。隨著基於IP的網絡視頻監控的發展，電信運營商逐漸開放和優化相關傳輸能力，視頻監控逐漸從專網走向公網，逐漸從固網邁向移動網，這是一種必然的發展趨勢。


值得一提的是，目前電信運營商是移動視頻監控的主要商業倡導者。固網與移動網的有效融合導致的根本性轉變就是電信運營商從通道建設到服務支撐的轉型。傳統語音業務已然接近飽和，數據業務仍在穩步發展中，電信運營商正急需若干新的“殺手級”應用，而移動視頻監控業務是國內三大電信運營商均大力推動並看好的重要應用之一。


目前國內有關視頻監控的專著還比較少，初步統計了一下，有十本左右。而相關著作主要集中在網絡視頻監控，對移動視頻監控的針對性討論及前瞻分析並不夠充分。本書側重移動視頻監控的相關技術，點面結合，實際操作和前瞻研究並重，希望它對未來移動視頻監控的發展，可以提供重要的借鋻和參考價值。


基於與中國移動和北京聲訊電子有限公司的視頻監控合作項目經驗和實踐積累，結合大量的閱讀和理論學習，本書作者力圖編寫一本理論聯繫實際的著作，能夠對移動視頻監控推廣應用的實用性技術和前瞻理論做出有益探討,也希望跟讀者一起抱著學習的態度去思考以下四個問題：


（1）視頻監控的模式在增值服務驅動下存在從N﹕1向N﹕X(X＞＞1)的發展趨勢（即一個攝像機供多個使用）。經過多年發展，目前業界成熟的視頻監控方案仍然屬於分層集中式存儲，會存在“上下躍層”（如省廳到派出所）視頻調度不成功的問題。而N﹕X趨勢又給以上問題增加了解決復雜度，並提出新的挑戰。因此視頻監控模式發展是演進式打補丁，還是引進網絡領域較成熟的技術（如Peer
to Peer、Content Delivery Network等），推動視頻監控真正分布式變革，亟待探究。

（2）在目前的“平安城市”中，由於維護成本問題，部分城市已經出現了30%的監控點失效而缺乏修復的現像。協同監控作為緩兵之計，輔以遠程定位和修復及時彌補，是解決以上問題的一種前瞻策略。因此便捷維護手段下的低成本維護也將是視頻監控未來市場的一個重要賣點，如何有效利用群體智能中的協同技術，如何獨立構建一張遠程維護網並實現監控網和維護網有機融合，值得深入探討。


（3）業界普遍認為，視頻監控數據中90%可能都是“垃圾”。利用智能視頻分析技術，如過濾技術和濃縮技術等，屬於海量數據管理中“堵”的思路。因為在N﹕1模式下，業務主要面向公安領域進行推廣，而在N﹕X模式下，視頻監控使用範圍更廣，增值服務種類越來越多，從而使得傳統認為垃圾的視頻數據存在全新的用途。簡言之，讓垃圾信息因為應用的覆蓋而變得不再垃圾，這是一種“疏”的思路。因此，通過開放安全應用API，從網絡架構上增強前端攝像機的即插即用性以及後端顯示管理的動態適配性，迎接和促進各種增值業務的開展，亟待探究。


（4）Video Surveillance As A
Service（VSaaS），即遠程視頻監控托管服務的呼聲很大，但是目前在國內的發展並不理想。實際上，該業務在美國市場上已有成熟的應用，而在國內目前推廣艱難的一個主要原因是，用戶群體主要面向高端用戶，使得普通老百姓的消費能力受限，因此降低成本是開啟VSAAS的一把智慧鑰匙。誠然，現在把視頻監控從私網推向公網，仍然存在諸多局限性；但隨著網絡提速，電信運營商和廣電開放相關傳輸能力，視頻監控逐漸從私網推向公網，也不是完全沒有可能。基於降低成本的考慮，研究VSAAS在公網和現有基礎網絡設施上的可實現性，亟待探究。


本書的內容安排

本書共10章，首先，從對移動視頻監控基礎的介紹入手，介紹視頻監控的發展及移動視頻監控的基本原理；其次，以移動視頻監控的關鍵技術為主體，闡述了移動視頻監控中的編碼、協議、存儲、內容檢索和智能處理等技術；後，通過具體應用和理論前瞻，介紹了移動視頻監控在智能交通、平安城市等領域的詳細方案設計及發展展望。


第1章首先對視頻監控的基本原理、繫統組成、發展歷程等內容進行了詳細介紹，在此之後討論了未來視頻監控的發展趨勢，即移動化、高清化、智能化是視頻監控發展的必然趨勢；


第2章重點對移動視頻監控原理進行介紹，涉及移動視頻監控的組成結構、關鍵技術、應用場景和發展趨勢等，並介紹了移動視頻監控的國內外現狀及主要公司和產品；


第3章主要對實現移動視頻監控的第三代移動通信技術、新一代移動通信技術、WiMAX、WLAN等無線傳輸技術進行介紹，並分析各種技術的發展、原理、關鍵技術及特點等。


第4章探討移動視頻監控繫統中的編碼壓縮技術，通過分析主流視頻編碼標準給出各標準的主要參數及適用場景，重點介紹適於移動網絡視頻監控的編碼標準；


第5章介紹移動視頻監控中涉及的網絡協議，主要包括視頻傳輸協議、雲臺控制協議和設備網管協議，並給出主流協議的詳細工作流程；

第6章介紹移動視頻監控的存儲繫統，主要包括存儲繫統的工作原理和存儲技術，並在此基礎上結合分布式特性提出分布式存儲繫統架構，實現對海量視頻監控內容的存儲和管理；


第7章重點分析視頻內容檢索技術，給出內容檢索的繫統架構、檢索過程，對基於內容檢索的關鍵技術進行詳細介紹，並介紹內容檢索涉及的接口及框架標準；


第8章對移動視頻監控中涉及的智能信息處理技術進行展望，主要包括目標識別、行為理解、多主體協同、雲計算等，這些技術有助於實現視頻監控繫統的智能化；


第9章通過具體應用案例，給出移動視頻監控繫統在經典應用中的詳細設計和繫統工作流程，主要對移動視頻監控在智能交通和平安城市中的繫統需求、總體結構、硬件設計、軟件設計和繫統流程；


第10章瞄準移動視頻監控邁向分布式協同框架的理論研究，結合分布式緩存技術進行前瞻性的討論。

本書主要由中國科學院的牛溫佳、劉銀龍、楊興華、周旭和中國礦業大學（北京）的霍躍華（完成了約70千字的工作量）共同編寫。

移動視頻監控技術比較復雜，涉及移動通信、視頻監控、智能信息處理等多個領域。本書雖主要涉及移動視頻監控的關鍵技術及應用分析，仍感覺到難以詳盡敘述技術實現的方方面面。由於作者水平有限，不足之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。由於部分內容來源於互聯網，無法一一查明作者和出處，歡迎及時與出版社或作者聯繫，我們將會及時予以說明或致歉，並在下一版中予以更新及補充。


致謝

本書在編寫過程中得到了中科院聲學所、中科院計算所智能信息處理重點實驗室、北京聲訊電子、北方網信、中國移動、北京移動各位專家的幫助和支持，包括史忠植、慈松等，在此向他們表示衷心的感謝。感謝宋俊平、童恩棟、李倩和曲本科對本書的部分文字校對工作。此外，本書中的部分內容參考了相關廠家的技術資料，如北京聲訊電子、海康威視等，在此向他們表示由衷的感謝。


編著者 

2012年12月