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编解码技术在铁路综合视频监控系统中的应用研究 姜晓凤，陈梅 (北京全路通信信号研究设计院，北京100073) 摘要：本文结合铁路视频监控系统的现状，介绍了几种常用的视频编解码技术，着重就 MPEG-4、H．264和AVS在铁路综合视频监控领域的适用性进行了研究和探讨。 AVS 关键词l铁路综合视频监控编解码MPEG-4H．264 近年来，随着铁路建设的迅猛发展和信息化产业进程的不断加快，视频监控系统逐步在 铁路各部门得到应用和推广，并向数字化、网络化、智能化的方向发展。视频编解码技术作 为视频监控的关键技术之一，对系统中的网络传输带宽、图像质量以及系统问的互联互通、 资源共享等很多问题都起到重要作用。本文结合铁路视频监控系统建设经验，对视频编解码 技术在铁路视频领域的适用性进行了研究和探讨。 1铁路视频监控领域的现状 上世纪90年代末，铁路逐渐开始在小范围内建设和使用视频监控系统，大部分为模拟 系统，近年来模拟与数字混合的系统也在逐渐应用。但是，根据调查统计，这些系统大多是 以公安、大型客运车站的客运部门、货运部门以及车务部门等为满足本业务部门的需求建设 的。每个业务部门建设的视频系统相互独立、自成体系，产品无标准可依，编解码技术也千 差万别，因此，无法保证视频图像的质量和传输带宽的有效利用率。 2006年5月铁路建设了青藏铁路格拉段线路视频监控系统，开始把网络化视频、多级 控制、视频多用户共享、相对集中存储、视频内容分析、多厂家编解码设备的采用及与原综 合环境监视系统及拉萨车站视频系统整合等多项应用引入到视频监视系统中去。系统在基站 或直放站处设置视频编码器，对前端采集的视频信号进行压缩编码，采用了MPEG-4的编码 技术，在平均带宽2M的传输条件下，图像分辨率达到了4CIF。这使铁路综合视频监控系统 网络化、数字化的建设思路得到初步体现。2007年4月，又投入建设货车装载视频监控系 统工程，对全路10个铁路局20个编组站中进入提速正线的货车的货物装载状态和押运人员 等情况进行监控。目前，新建的客运专线包括京津客专、武广客专、合武客专、郑西客专、 广深港客运专线等视频监视系统也采用了数字网络视频技术，实现对车站重点区域、公跨铁 立交桥、通信机房、信号机房、牵引供电机房内外、电力供电机房内外的实时监控。 为满足铁路视频资源网络化传输、标准化建设的需求，全网应选用适合的编解码方式， 可充分利用有限的传输资源获得更好的图像质量，为整网带来较高性价比。 2视频编解码技术及其在铁路视频监控领域的应用分析 2．1编解码技术分析 H．263、H．264和AvS，下面逐一进行讨论。 219 MPEG-1 2．1．1 MPEG-i是一个应用于数字存储媒体的活动图像和伴音的编码标准。由MPEG—l开发出来 的视频压缩技术的应用包括从CD—ROM上的交互系统以及到电信网络上的视频传送。它推荐 了一组系统规定的参数，每一个MPEG-1兼容解码器至少必须能够支持视频源参数，每行最 小应有720个像素，每个图像起码应有576行，每秒最少不低于30帧，及最低比特率为 1．86Mb／s，标准视频输入应包括非隔行扫描视频图像格式。MPEG-1主要目标在于多媒体 CD—ROM的应用。由MPEC--1提供的重要特性包括：基于帧的视频随机存取，通过压缩比特 流的快进／快退有哪些信誉好的足球投注网站，视频的反向重放，及压缩比特流的编辑能力。 但是MPEG—l的压缩率仅为2030，网络传输时对带宽要求过高，不适合通过网络共享 视频图像。 2．1．2MPEG-2 MPEG一2标准也是用于活动图像和伴音的通用编码。它类似于MPEG-I，但是它的适应性 缩和帧内压缩西种方式。为了在编码中实现更大的压缩比，使用了3种类型的图像，即 I帧，P帧和B帧。I帧是帧内压缩，不使用运动补偿，提供中等的压缩比。由于I帧不依 赖于其它帧，所以是随机存取点，是基准帧。P帧根据前面的I帧或P帧进行预测，因而压 缩比要比I帧高，数据量平均达到I帧的]／3左右。P帧是对前后的B帧和后继的P帧进行 解码的基准帧。P帧本身是有误差的，如果P帧的前一个基准帧也是P帧，就会造成误差传 播。B帧是基于内插重建的帧，它基于前后的两个I、P帧或P、P帧，它使用双向预测，数 据量平均可以达到I帧的1