浅谈:基于MPEG-4的嵌入式DVR分析与实现

　  1DVR的发展现状及MPEG-4在嵌入式DVR中的优势

     1.1DVR的发展

　   DVR的发展大体上经过了两个阶段:以PC为平台的DVR和嵌入式DVR。传统的以PC为平台的DVR采用的是存储在硬磁盘中的Windows操作系统,这种开放式的系统有着用户友好的图形用户接口GUI等优点,但它也有如Windows固有的不稳定性及支持CPU受到限制等缺点。嵌入式DVR采用能嵌入ROM/Flash存储器中的实时操作系统RTOS,布控区域广泛、可组成非常复杂的监控网络、性能稳定可靠,从而很好地弥补了这种缺陷。

　　在嵌入式DVR中,视频压缩技术是其关键的核心技术,现在DVR采用的压缩技术的主流是MPEG-1。MPEG-1的核心是离散余弦变换及双向运动补偿算法,主要思想是通过减少图像间时间及空间的冗余性和相关性信息来减少数据量。MPEG-1在800kbps～2Mbps的传输速率下图像能达到较好的清晰效果。但是采用MPEG-1的嵌入式DVR也有很多不利的地方:①硬盘耗费量大;②由于数据量大,不适合网络传输;③不够灵活,适应性差,不能根据网络情况自适应地调节传输率。而MPEG-4的出现克服了以上种种缺陷,是现代嵌入式DVR的发展趋势。

　　1.2MPEG-4在嵌入式DVR中的优势

　　MPEG-4在压缩方法上远远优于MPEG-1,MPEG-4基于场景描述和面向带设计的要领使MPEG-4在视频监控录像领域中在以下几个方面具有巨大的优势:

　　(1)节约存储空间。

　　(2)较高的录像清晰度,尽管MPEG-4是瞄准在低带宽上的音/视频解决方案,但是它独特的压缩方式同样也适合CIF或更高清晰度(768×576、640×480)的视频压缩。这样它就有效突破了MPEG-1最大清晰度CIF(352×288)限制,获得更好的视频压缩质量。

　　(3)录像帧率可调。

　　(4)比MPEG-1更利于网络传输。MPEG-4优越的视频压缩方式,也决定了其在低带宽网上具有优秀的表现。

　　2.MPEG-4核心思想和关键技术在DVR中的应用

　　MPEG-4代表了基于模型/对象的第二代压缩编码技术,它充分利用了人眼视觉特性,抓住了图像信息的本质,从轮廓、纹理思路出发,支持基于视觉内容的交互功能,适应了多媒体信息的应用由播放型转向基于内容的访问、检索及操作的发展趋势,尤其适合应用在嵌入式DVR中。

　　2.1MPEG-4核心思想———基于对象编码

　　AV对象(AudioVisualObject)是MPEG-4提出的重要概念,它是在一个场景中能够访问和操纵的实体,具体到一幅图像中,对象是能表征有含义的实体的一组区域(Region),对象的划分可以其独特的纹理、运动、形状、模型和高层语义为依据。MPEG-4的编码就是基于AV对象的,AV对象是视听内容的表示单元,其基本单位是原始AV对象。原始AV对象可以是自然或者合成的声音、图像。它具有时域和空域的灵活性,可以根据对象重要性,进行比特的科学分配,从而使图像的主观质量得到保证。因此,MPEG-4具有高效编码、高效存储和传输以及可交互操作的特性,AV对象编码就是MPEG-4的核心思想。在DVR的应用中,这种基于AV对象的编码的高效压缩必然能节省大量的存储资源,也可以灵活地根据现场带宽和误码率的客观条件进行扩展,充分利用带宽。从下面的MPEG-4采用的核心技术的分析中将会更加清楚地看到这种基于AV对象编码所带来的好处。