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铁路电力自动化视频监控系统的设计
| 论文题名： | 铁路电力自动化视频监控系统的设计 |
| 关键词： | 铁路电力;电力远动系统;自动化视频监控;视频编码;H.264标准;开源编码器 |
| 摘要： | 视频监控是电力远动功能的有益补充。在铁路电力系统中，采用视频监控技术，解决配电所等电力生产关键设备的可视化及环境监控问题，正逐渐成为铁路电力自动化建设的一项重要内容。 视频监控技术的关键之一是视频压缩和编码技术，目前，国际上主流的视频编码技术有许多种，针对铁路电力系统的视频信号需要远传的实际情况应优先选择压缩率高、质量好的标准，如H.264或MPEG4，而系统架构，则可以基于硬盘录像机模式构建。 本文的主要工作内容和成果包括： 1）分析了目前主流的几种数字视频编码标准：MPEG1、MPEG2、MPEG4和H.261、H.263、H.264，并对各标准进行了比较，指出在铁路电力视频监控中应首选H.264或MPEG4。 2）本文分析了H.264标准的码率控制方法，提出了基于MAD比率的跳帧判断准则，将当前缓冲器的占用量与每一帧图像的运动剧烈程度结合起来，对缓冲器的占用量设定几个阈值，并且用MAD比率来对每幅图像的运动剧烈程度进行标识。对于某个MAD比率的图像来说，当缓冲器占用量达到跳帧判别准则中规定的阈值时，即将该帧跳过。这样就可以通过跳过一些运动平缓的图像，而为运动剧烈的图像保留缓冲器空间，从而保证图像序列的连续性，提高图像质量。并重点从缓冲器占用量、编码时间、运动估计时间和SNR四个方面给出本文的跳帧算法与以往算法的对比实验结果。 3）在本系统中的编码部分重新封装了X.264的编码API，便于软件系统的设计和使用。在H.264编码具体实现过程中，采用了目前国际上应用最广泛的开源编码器X.264作为实现的基础。由于X.264没有提供直接的开发API，所以重新封装了X.264的编码API，提出并实验了本系统中H.264编码的实现过程。 4）结合铁路电力系统的实际情况，讨论了视频监控系统的组成方案、优缺点和适用范围，提出在铁路电力配电所视频监控中应优选基于数字视频录像机（DVR）的设计方案。 5）针对铁路系统特点，详细讨论了电力远动系统、视频监控系统的综合通信设计方案，通信方式是视频监控系统的又一关键，主要包括系统组成、关键技术和QoS方案。实践证明，该通信方案能够保证远动数据和视频数据的传输质量。 6）重点讨论了视频管理系统的主要功能及软件系统的开发设计方案，主要包括：视频播放器、网络通信和虚拟矩阵、电子地图和WEB服务等。基于该设计方案的视频监控系统已经在现场投入试运行，经实际应用表明，该系统运行效果良好，可以作为铁路电力视频监控系统的一种优选模式进行推广。 |
| 作者： | 孙爱凤 |
| 专业： | 软件工程 |
| 导师： | 路燕;李业德 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东科技大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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