设为首页收藏本站优领域

优领域

 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

搜索
优领域 优领域 电子领域 设计应用 视频监控 查看内容

基于3G网络的视频传输技术现状和发展

2014-5-19 23:02| 发布者: dzly| 查看: 719| 评论: 0|原作者: 倪延兵,郭勇

摘要: 随着3G网络的出现,视频传输技术和网络通信技术不断向前发展。本文介绍了3G网络的特点和基于3G网络的视频压缩技术,说明了基于3G网络的视频传输技术发展的趋势。

  1 3G 网络简介
  3G 是英文3rd Generation 的缩写,指第三代移动通信技术,它是将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页洲览、电话会议、电子商务等多种信息服务,3G 业务的主要特点主要是多媒体化。
  3G网络运维体系的构建可从企业运维体系现状、3G网络运维需求、国外3G运营商运维体系建设经验等方面分析研究。
  3G网络具有以下三个特点:第一,承载层与控制层相分离,Server和MGW 可以分开放置;Server 容量大,网元少;可集中设置在省会和区域中心;第二,强调业务能力,3G业务网络与3G承载网络相对独立;第三,网优难度加大,无线网络优化难度大、更为复杂。
  3G是一个巨大的产业,它直接关系到我国经济的发展,因此我国要充分重视并发挥其宏观调控能力。3G 服务能够同时传送声音及数据信息,包括电子邮件、即时通信等,其代表特征是提供高速数据业务,它能够在全球范围内更好地实现无线漫游,并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式。
  2 基于3G 的图像压缩标准和技术简介
  2.1 JPEG 压缩
  JPEG 是一个由ISO 和IEC 两个组织机构联合组成的一个专家组,负责制定静态的数字图像数据压缩编码标准。该标准于1991 年形成ISO10918 国际标准草案,并在一年后成为国际标准, 简称JPEG 标准。JPEG 是一个适用范围很广的静态图像数据压缩标准,既可用于灰度图像又可用于彩色图像。
  JPEG 专家组开发了两种基本的压缩算法,一种是采用以离散余弦变换为基础的有损压缩算法,JPEG 算法中首先对图像进行分块处理,一般分成互不重叠的大小的块,再对每一块进行二维离散余弦变换(DCT)。变换后的系数基本不相关,且系数矩阵的能量集中在低频区。另一种是采用以预测技术为基础的无损压缩算法。JPEG 的优点首先是形成了国际标准;其次是具有中端和高端比特率上的良好图像质量。其缺点有以下三点:第一,由于对图像进行分块,在高压缩比时产生严重的方块效应;第二,系数进行量化,是有损压缩;第三,压缩比不高。
  2.2 JEPG2000 压缩
  JPEG 2000 同样是由JPEG 组织负责制定的全新静止图像压缩标准,它与JPEG 相比,最大改进是它采用小波变换代替了余弦变换,小波转换的主要目的是要将影像的频率成分抽取出来。JPEG 2000 和JPEG 相比优势明显,且向下兼容,因此取代传统的JPEG 格式指日可待。
  JPEG2000 作为JPEG 升级版,高压缩(低比特速率)是其目标,其压缩率比JPEG 高约30% 左右,而且压缩后的图像显得更加细腻平滑。对于目前的JPEG 标准,在同一个压缩码流中不能同时提供有损和无损压缩,而在JPEG2000 系统中,通过选择参数, 能够对图像进行有损和无损压缩。由于JPEG2000采用小波技术,可随机获取某些感兴趣的图像区域(ROI) 的压缩码流,对压缩的图像数据进行传输、滤波等操作。
  2.3 MPEG-21 压缩
  MPEG 的活动始于1988 年,1992 年作为ISO/IEC11172号建议正式通过成为MPEG-1 国际标准,1993 年11 月正式通过ISO/IEC13818 号建议,成为MPEG-2 标准。由于MPEG 标准的巨大成功,使多媒体软件和硬件产品空前发展,并直接影响人们的生活。随着视频、音频综合服务等应用的发展趋势,对计算机多媒体数据压缩编、解码技术提出更多更高的要求,由此推动了新的国际标准MPEG-4 的发布。MPEG-2,MPEG-4到MPEG-7,MPEG 标准逐步显示出它的优越性。现在MPEG的标准化活动已经远远超出活动图像的范围,正在向整个多媒体领域进军。
  MPEG-21 的产生原因与目标。目前的多媒体信息交流仍有许多不便之处,如不同网络之间的障碍、知识产权得不到有效保护等。MPEG-21 总体上来讲是一个支持通过异构网络和设备使用户透明而广泛地使用多媒体资源的标准,其目标是建立一个交互的多媒体框架。MPEG - 21 基于两个基本概念:分布和处理基本单元DI(the Digital Item)以及DI 与用户间的互操作。MPEG - 21 也可表述为:以一种高效、透明和可互操作的方式支持用户交换、接入、使用甚至操作DI 的技术。
  2.4 基于DSP 的图像压缩技术
  随着光谱成像技术的发展,光谱成像仪分辨率的提高,超光谱图像作为一种重要的数据源,其数据量日益庞大,给存储和传输都带来了巨大的压力。基于通用DSP 实现方式优点是:灵活性强,能满足特殊处理需求,具有很好的可扩展性、可升级性和易维护性。数据采集时,图像采集模块产生高速数字码流,而DSP 对外围设备读取速度较慢。为了解决图像采集模块与图像处理模块的速度匹配问题,在这两模块之间加入数据缓冲区,可采用FIFO或SRAM,采用传统的压缩方法都存在不同的局限性,而要实现超光谱图像这样的大数据量的快速无损压缩就更难了,目前以实现近无损压缩的研究居多。
  3 基于3G 网络的视频传输技术发展
  人们对移动视频的迫切需求,推动了3G的到来,同时也开启了宽带无线时代。我们知道,我们经常使用的2MADSL 下行带宽是2Mbps、上行带宽是512Kbps(实际384Kbps左右),而通过ADSL进行清晰、全帧率的视频监控应用早已不是新鲜事了,在3G上开展清晰、全帧率视频监控业务的能力是毋庸置疑的。随着3G 接下来向4G 的进一步演进,其数据传输速率将得到更快的提升,比如WCDMA 演进到HSPA+时下行理论速率可以达到28.8Mbps,演进到FDD-LTE时则将超过100Mbps。
  这样的传输带宽,承载高清视频监控都是绰绰有余的。
  3.1 流媒体视频传输技术的发展
  流媒体是指在Internet 上以数据流的方式实时发布音频、视频多媒体内容的媒体,而流媒体技术则是在IP 网络上发布多媒体数据流的技术。随着目前流媒体行业的高速发展,网络直播、网络会议、网络教学等都开始利用网络来进行传输视频,尤其是流媒体的兴起,对视频网络传输起到了很大的促进作用。
  随着现在互联网的高速普及,人们都开始利用网络了解咨询、学习、工作。为了保证数字视频网络传输的实时性和图像的质量,传输层协议的选择是整个设计和实现的关键。IP2P流媒体发布系统:原力P2P 流媒体直播点播系统,可将来源于内容接收系统或者存储单元的直播、点播视频内容,以P2P 的方式发布给用户,最终实现在确保用户观看效果稳定的同时,节省服务器及带宽的投资。传输的内容可以视频文件的形式存储,也可以直接进行网络发布。
  很多企业公司都已经开始涉足流媒体领域,而且随着现在高清视频行业的高速发展,高清视频会议、高清直播等也应运而生,针对行业需求,同三维也推出了多款高清视频采集卡,如T200AE 高清VGA 采集卡、T100E 高清DVI 采集卡、T630E高清HDMI 音视频采集卡等,都支持高清1080P 信号的采集,并且广泛在各种流媒体视频行业中应用。
  3.2 基于ARM 的视频传输技术的发展
  基于传统的有线收集实现的视频监控存在着显著的缺陷,例如:欠缺矫捷性;扩展和调整不便利;缺乏移动性等等。随着技术的进步与实际的需要,3G技术也在与时俱进,无线视频传输网络同时采用宽带无线接入系统与移动无线传输系统。
  基于ARM 视频图像的无线数字传输方式,具有体积小、功耗低、实时性好及传输可靠,资源丰富、功耗低、价格低廉等优点,随着通用嵌入式芯片ARM 的广泛使用,采用低成本的USB摄像头作为视频采集的工具,应用嵌入式微处理器S3C2410完成系统控制、视频数据采集、视频图像压缩与传输等功能。
  利用TCP/IP 协议实现网络传输,使视频的传输可以充分利用广泛使用的局域网、广域网和Internet 网。
  在实现提高图像的传输效率同时,对计算机屏幕图像进行获取,采用了先对计算机屏幕进行分格,划分为一些较小的区域,相应对各个区域屏幕图像获取并传输。在传输图像数据时,由于图像数据的数据量较大,考虑对屏幕图像数据先进行压缩后传输。在实现了平面图像的传输成功后,当再次需要发送屏幕图像数据时,有选择地继续发送该变化区域的屏幕图像数据,达到提高图像传输效率的目的。在系统开发过程,需要综合利用数字图像压缩技术及网络编程技术,选择有效的压缩编码,重点实现图像的分格传输,提高程序的有效性。
  参考文献:
  [1] 丁学君, 刘子龙. 第三代移动通信技术及其对我国电信业的影响[J].电子商务,2010(1)
  [2] 刘畅, 祝烈煌, 杨昊,王宏远, 王龙颜. 一种视觉质量可控的H.264 选择性视频加密方案[A].2010 年全国通信安全学术会议论文集[C],2010
  [3] 辛时. 中兴U980 彰显3G 高清可视电话魅力[N], 经济日报,2008
  [4] 潘锦山.基于3G混合网络和GPS 技术的果树移动专家系统(FMES)的构建[D].福建农林大学,2010
  [5] 芮雨,温燕红,余松煜;基于VxWorks的视频采集系统的设计与实现[J].计算机工程,2000(5)
  [6] 马少平.基于ARM 的GPRS 远程终端设计与实现[A].第一届建立和谐人机环境联合学术会议(HHME2005)论文集[C].2005
  
  

网站统计|优领域|优领域 ( 粤ICP备12011853号-1 )  

GMT+8, 2019-1-20 09:02 , Processed in 0.075043 second(s), 12 queries .

Copyright © 2008-2014 优领域

回顶部