专利名称：一种基于下一代网络的数字家庭远程视频监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及视频监控技术领域，具体涉及一种基于下一代网络的数字家庭远程视频监控系统。
背景技术：
当前的有线或无线网络环境则具有如下特点信道资源相对很有限，由于无线信 道环境恶劣，有效的带宽资源十分有限。因此实现大数据量的视频信号的传输，尤其在面向 大众的可视应用中，信道的资源尤其紧张。另外网络是一个时变的网络，由于没有建立信道 资源信道预约，随着用户使用的增多，网络逐渐变得相对较差。下一代网络NGN(Next Generation Network)，是以当前网络为基点的下一代网 络。它以软交换为核心，基于SIP协议，能够提供包括语音、数据、视频和多媒体业务的基 于分组技术的综合开放的网络架构。NGN的特性包括分组传送、控制功能从承载、呼叫/ 会话、应用/业务中分离、业务提供与网络分离、提供开放接口、利用各基本的业务组成模 块、提供广泛的业务和应用、端到端QoS和透明的传输能力，通过开放的接口规范与传统网 络实现互通、通用移动性、允许用户自由地接入不同业务提供商、支持多样标志体系，融合 固定与移动业务等等。NGN是基于TDM的PSTN语音网络和基于IP/ATM的分组网络融合的 产物，它使得在新一代网络上语音、视频、数据等综合业务成为了可能，可以同时提供话音、 数据、多媒体等多种业务的综合性的、全开放的宽频网络平台体系，至少可实现千兆光纤到 户。NGN能在目前的网络基础上提供包括话音、数据、多媒体等多种服务，有望大大降低本地 通话费的成本和价格。现有技术中已经存在基于一般当前的有线或无线网络环境的远程监控系统，但在 下一代网络中还没有具体的实现方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于下一代网络的数字家庭远程视频监控 系统，可低成本地实现远程视频监控，及时反映被监控对象的实时情况。为达到上述的目的，本发明采用的技术方案是本发明提供一种基于下一代网络的数字家庭远程视频监控系统，包括视频采集 器、视频数据编码模块、自适应编码模块、服务质量请求模块、家庭网关以及智能家居服务 平台模块，其中智能家居服务平台模块包括终端显示模块、监控中心模块和视频数据存储 设备；其中，视频采集器，用于采集视频数据，是一个或几个用于采集视频信息的摄像机云镜 系统或鱼眼摄像头和一个声音录入系统，通过这些设备取得实时视频数据源；视频数据编码模块是对视频编码层的实现，用于根据编码参数对所述视频采集器 采集的视频数据进行编码，包含控制数据模块，控制用于存储数字视频数据的视频数据存 储设备、设置终端显示模块中每台显示器可显示的视频画面数量和所显示的视频画面对应的视频采集器；自适应编码模块，用于根据接收的网络的状况信息和资源信道预约情况信息，设 置发送视频数据的速率，调整视频数据编码模块的编码参数，生成特定的视频码流；服务质量请求模块，用于基于资源预留协议向网络请求指定服务质量的传输服 务，建立在发送端与监控中心接收端之间的反馈信道，便于接收端将网络的当前状况和资 源信道预约情况反馈给自适应编码模块；家庭网关，是家庭内部的网络连接中心和控制中心，用于连接并控制家庭内部所 有可联网设备，存储、分发家庭内部网络的由视频采集器所采集到的视频数据；智能家居服务平台模块包括终端显示模块、监控中心模块和视频数据存储设备智 能家居服务平台模块在网络接入方面支持多种网络接入方式，提供标准化的接口使得数据 传输简单直接；为视频监控系统提供终端及应用系统接入、数据路由、监控、用户鉴权、计费 等管理功能；提供了完善的相关应用服务、设备接入及管理功能；终端显示模块，用于显示经过处理后的视频数据。所述的数字家庭远程视频监控系统基于下一代网络在智能家居服务平台模块上 实现，通过SIP建立视频监控会话请求，建立一对多的视频监控，其中SIP协议被用来在视 频采集器和监控中心模块之间建立不同种类的对话。所述的视频采集器是一个或几个用于采集视频信息的摄像机云镜系统或鱼眼摄 像头和一个声音录入系统，通过这些设备取得实时视频数据源，实现确定视频属性信息，所 述的属性信息主要包括终端显示模块的当前物理位置和视频内容说明信息。所述的视频数据基于下一代网络传输的视频数据，语法上可以分为视频编码层和 网络适配层。所述的视频编码层的功能是完成对视频序列的高效压缩，为所述的视频数据传输 的实际数据部分内容。一种基于下一代网络的数字家庭远程视频监控系统是利用在下一代网络上进行 多媒体通信的应用层控制协议SIP，采用自己的应用层可靠性机制来保证消息的可靠传送， 建立一对多的异步的会话来进行实时的视频监控。所述的视频数据编码模块是对视频编码层的实现，包含控制数据模块；所述的控 制数据模块与所述视频编码层和网络适配层相连。所述的自适应编码模块通过服务质量请求模块在发送端与监控中心接收端之间 所建立的反馈信道，接收端将网络的当前状况和资源信道预约情况反馈给自适应编码模 块，自适应编码模块根据这些信道信息估计出或自行设定适当的发送视频数据速率，并调 整视频编码器的编码参数，生成特定的视频码流。所述的服务质量请求模块主要是基于资源预留协议，功能是为特定视频数据流的 传输的数据流向网络请求指定服务质量的传输服务，从而达到为特定用户提供满足其要求 的视频监控质量。所述的家庭网关连接并控制家庭内部所有可联网设备，成为家庭内部的网络连接 中心和控制中心；其内置2层交换机功能和DHCP功能，其中的用户侧接口类型包括LAN/ P0S(普通电话接口)/Wi-Fi (无线局域网接口)/IrDA(红外线数据接口)等，实现存储、分 发家庭内部网络的所述的视频采集器所采集到的实时视频数据源内容，成为家庭内部的多媒体中心。所述的智能家居服务平台模块，通过对多处理器构架以及多处理器间的高速通 信、移动视频和流媒体传输等技术，使得基于该平台研发的移动信息终端具有强大的可视 电话、移动娱乐和快速互联网接入等功能，具备完善内容提供端和设备端流媒体传输的协 议标准，提高流媒体传输的效率，改善显示效果，多种媒体格式的转码技术，解决转码器体 系结构、比特率自适应、运动矢量映射以提高转码速度等实现自适应流媒体传输机制。所述的监控中心模块功能它指定某次监控需求质量的传输服务。它首先向与其 连接的路由服务器发送IGMP加入报文，然后此路由器与服务质量请求模块相连的路由器 建立一条通路；接着与监控中心相连的路由服务器向服务质量请求模块发送资源预约报 文，以表明监控中心希望达到的视频数据服务质量，该资源预约报文被服务质量请求模块 接收并作出相应处理；这样一来，在数据网络传输通路上各结点中，便为即要进行的视频数 据网络传输预留了所需的信道量资源；服务质量请求模块在事先预约的网络传输服务质量 下进行传输。上述技术方案可以看出，本发明的有益效果是对比现有的技术，所述的一种基于下一代网络(NGN)的数字家庭远程视频监控系 统，是利用在下一代网络上进行多媒体通信的应用层控制协议SIP，采用自己的应用层可靠 性机制来保证消息的可靠传送，建立一对多的异步的会话来进行实时的视频监控，可实现 视频采集器和智能家居服务平台模块中的视频数据存储设备同步存储，且时间延迟极少， 在网络通信良好的情况下能够确保视频数据不丢失，在网络通信较差的情况下能够确保视 频数据丢失达到最少，从而使本系统无论是用于进行监控报警还是用于事后取证都具有高 安全性和高可靠性。同时本系统可低成本地实现远程视频监控，及时反映被监控对象的实 时情况，通用性好、成果转化易实现、不需附加设备以及系统要求简单，由于本系统各个模 块耦合性小，功能模块内聚性较大，从而可以很好地避免配合问题。
下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述图1是本发明系统的结构组成框图；图2是本发明实施例基于下一代网络的视频监控拓扑结构图；图3是本发明实施例中利用资源预留协议的实现过程图；图4是视频编码层的功能结构图。
具体实施例方式本发明提供一种基于下一代网络的数字家庭远程视频监控系统，可低成本地实现 远程视频监控，及时反映被监控对象的实时情况。本发明的一种基于下一代网络的数字家庭远程视频监控系统，包括视频采集器、 视频数据编码模块、自适应编码模块、服务质量请求模块、家庭网关以及智能家居服务平台 模块，其中智能家居服务平台模块包括终端显示模块、监控中心模块和视频数据存储设备； 其中，视频采集器，用于采集视频数据，是一个或几个用于采集视频信息的摄像机云镜系统或鱼眼摄像头和一个声音录入系统，通过这些设备取得实时视频数据源；视频数据编码模块，是对视频编码层的实现，用于根据编码参数对所述视频采集 器采集的视频数据进行编码，包含控制数据模块，控制用于存储数字视频数据的视频数据 存储设备、设置终端显示模块中每台显示器可显示的视频画面数量和所显示的视频画面对 应的视频采集器；自适应编码模块，用于根据接收的网络的状况信息和资源信道预约情况信息，设 置发送视频数据的速率，调整视频数据编码模块的编码参数，生成特定的视频码流；服务质量请求模块，用于基于资源预留协议向网络请求指定服务质量的传输服 务，建立在发送端与监控中心接收端之间的反馈信道，便于接收端将网络的当前状况和资 源信道预约情况反馈给自适应编码模块；家庭网关，是家庭内部的网络连接中心和控制中心，用于连接并控制家庭内部所 有可联网设备，存储、分发家庭内部网络的由视频采集器所采集到的视频数据；智能家居服务平台模块包括终端显示模块、监控中心模块和视频数据存储设备。 智能家居服务平台模块在网络接入方面支持多种网络接入方式，提供标准化的接口使得数 据传输简单直接；为视频监控系统提供终端及应用系统接入、数据路由、监控、用户鉴权、计 费等管理功能；提供了完善的相关应用服务、设备接入及管理功能； 终端显示模块，用于显示经过处理后的视频数据。所述的数字家庭远程视频监控系统基于下一代网络在智能家居服务平台模块上 实现，通过SIP建立视频监控会话请求，建立一对多的视频监控，其中SIP协议被用来在视 频采集器和监控中心模块之间建立不同种类的对话。所述的视频采集器是一个或几个用于采集视频信息的摄像机云镜系统或鱼眼摄 像头和一个声音录入系统，通过这些设备取得实时视频数据源，实现确定视频属性信息，所 述的属性信息主要包括终端显示模块的当前物理位置和视频内容说明信息；所述的视频数据基于下一代网络传输的视频数据，语法上可以分为视频编码层和 网络适配层。所述的视频编码层的功能是完成对视频序列的高效压缩，为所述的视频数据传输 的实际数据部分内容。本发明的一种基于下一代网络的数字家庭远程视频监控系统，是利用在下一代网 络上进行多媒体通信的应用层控制协议SIP，采用自己的应用层可靠性机制来保证消息的 可靠传送，建立一对多的异步的会话来进行实时的视频监控。所述的视频数据编码模块是对视频编码层的实现，包含控制数据模块；所述的控 制数据模块与所述视频编码层和网络适配层相连。所述的自适应编码模块通过服务质量请求模块在发送端与监控中心接收端之间 所建立的反馈信道，接收端将网络的当前状况和资源信道预约情况反馈给自适应编码模 块，自适应编码模块根据这些信道信息估计出或自行设定适当的发送视频数据速率，并调 整视频编码器的编码参数，生成特定的视频码流。所述的服务质量请求模块主要是基于资源预留协议，功能是为特定视频数据流的 传输的数据流向网络请求指定服务质量的传输服务，从而达到为特定用户提供满足其要求 的视频监控质量。
所述的家庭网关连接并控制家庭内部所有可联网设备，成为家庭内部的网络连接 中心和控制中心；其内置2层交换机功能和DHCP功能，其中的用户侧接口类型包括LAN/ POS (普通电话接口)/Wi-Fi (无线局域网接口)/IrDA(红外线数据接口)等，实现存储、分 发家庭内部网络的所述的视频采集器所采集到的实时视频数据源内容，成为家庭内部的多 媒体中心。所述的智能家居服务平台模块，通过对多处理器构架以及多处理器间的高速通 信、移动视频和流媒体传输等技术，使得基于该平台研发的移动信息终端具有强大的可视 电话、移动娱乐和快速互联网接入等功能，具备完善内容提供端和设备端流媒体传输的协 议标准，提高流媒体传输的效率，改善显示效果，多种媒体格式的转码技术，解决转码器体 系结构、比特率自适应、运动矢量 映射以提高转码速度等实现自适应流媒体传输机制。所述的监控中心模块功能它指定某次监控需求质量的传输服务。它首先向与其 连接的路由服务器发送IGMP加入报文，然后此路由器与服务质量请求模块相连的路由器 建立一条通路；接着与监控中心相连的路由服务器向服务质量请求模块发送资源预约报 文，以表明监控中心希望达到的视频数据服务质量，该资源预约报文被服务质量请求模块 接收并作出相应处理；这样一来，在数据网络传输通路上各结点中，便为即要进行的视频数 据网络传输预留了所需的信道量资源；服务质量请求模块在事先预约的网络传输服务质量 下进行传输。以下对本发明技术方案的处理过程进行更详细介绍。本发明实现方法过程如下(1)如图1所示，图1是本发明系统的结构组成框图，系统包括视频采集器(如图 中具体可以为云台解码器)、视频数据编码模块、自适应编码模块、服务质量请求模块、家庭 网关以及智能家居服务平台模块，其中智能家居服务平台模块包括终端显示模块、监控中 心模块和视频数据存储设备，其中的视频采集器是一个或几个用于采集视频信息的摄像机云镜系统或鱼眼摄 像头，以及一个声音录入系统，通过这些设备取得实时视频数据源。(2)如附图4所示，图4是视频编码层的功能结构图，通过⑴所得的视频数据基 于下一代网络传输的视频数据，语法上可以分为视频编码层和网络适配层。视频编码层的功能是完成对视频序列的高效压缩，为视频数据传输的实际数据部 分内容；视频网络适配层利用在下一代网络上进行多媒体通信的应用层控制协议SIP，采 用自己的应用层可靠性机制来保证消息的可靠传送。(3)如图2所示，图2是本发明实施例基于下一代网络的视频监控拓扑结构图，系 统是SIP代理服务器通过，利用SIP建立视频监控会话请求，通过一系列SIP协议中所规范 的步骤来建立一对多的各自相互独立的视频监控。(4)如图3所示，图3是本发明实施例中利用资源预留协议的实现过程图，服务质 量请求模块主要是基于资源预留协议，功能是为特定视频数据流的传输向网络请求指定服 务质量的传输服务，从而达到为特定用户提供满足其要求的视频监控质量。(5)如图1所示，监控中心模块，首先向与其连接的路由服务器发送IGMP加入报 文，然后此路由器与服务质量请求模块相连的路由器建立一条通路。接着与监控中心模块相连的路由服务器，向服务质量请求模块发送资源预约报文，以表明监控中心模块希望达到的视频数据服务质量。该资源预约报文被服务质量请求模块接收并作出相应处理。这样 一来，在数据网络传输通路上各结点中，便为即要进行的视频数据网络传输预留了所需的 信道量资源。服务质量请求模块便可在事先预约的网络传输服务质量下进行传输。(6)如图1所示，自适应编码模块通过服务质量请求模块在发送端与监控中心接 收端之间建立的反馈信道上接收资源信道预约情况，接收端将网络的当前状况和资源信道 预约情况反馈给自适应编码模块，自适应编码模块根据这些信道信息，估计出或自行设定 适当的发送视频数据速率，并调整视频数据编码模块的编码参数，生成特定的视频码流。(7)如图1所示，智能家居服务平台模块包括终端显示模块、监控中心模块和视 频数据存储设备智能家居服务平台模块在网络接入方面支持多种网络接入方式，提供标准 化的接口使得数据传输简单直接；为视频监控系统提供终端及应用系统接入、数据路由、监 控、用户鉴权、计费等管理功能；提供了完善的相关应用服务、设备接入及管理功能；因此， 智能家居服务平台模块中包含有家庭网关连接并控制家庭内部所有可联网设备，实现存 储、分发家庭内部网络视频采集器所采集到的实时视频数据源内容，具备有完善内容提供 端和设备端流媒体传输的协议标准，传输流媒体并完成转码视频数据的格式以适合监控中 心主机的终端显示。上述技术方案可以看出，本发明的效果是对比现有的技术，所述的一种基于下一代网络(NGN)的数字家庭远程视频监控系 统，是利用在下一代网络上进行多媒体通信的应用层控制协议SIP，采用自己的应用层可靠 性机制来保证消息的可靠传送，建立一对多的异步的会话来进行实时的视频监控，可实现 视频采集器和智能家居服务平台模块中的视频数据存储设备同步存储，且时间延迟极少， 在网络通信良好的情况下能够确保视频数据不丢失，在网络通信较差的情况下能够确保视 频数据丢失达到最少，从而使本系统无论是用于进行监控报警还是用于事后取证都具有高 安全性和高可靠性。同时本系统可低成本地实现远程视频监控，及时反映被监控对象的实 时情况，通用性好、成果转化易实现、不需附加设备以及系统要求简单，由于本系统各个模 块耦合性小，功能模块内聚性较大，从而可以很好地避免配合问题。
权利要求
一种基于下一代网络的数字家庭远程视频监控系统，其特征在于包括视频采集器、视频数据编码模块、自适应编码模块、服务质量请求模块、家庭网关以及智能家居服务平台模块；其中，视频采集器，用于采集视频数据，取得实时视频数据源；视频数据编码模块，用于根据编码参数对所述视频采集器采集的视频数据进行编码；自适应编码模块，用于根据接收的网络的状况信息和资源信道预约情况信息，设置发送视频数据的速率，调整视频数据编码模块的编码参数，生成特定的视频码流；服务质量请求模块，用于基于资源预留协议向网络请求指定服务质量的传输服务，建立在发送端与监控中心接收端之间的反馈信道，便于接收端将网络的当前状况和资源信道预约情况反馈给自适应编码模块；家庭网关，用于连接并控制家庭内部所有可联网设备，存储、分发家庭内部网络的由视频采集器所采集到的视频数据；智能家居服务平台模块，用于在网络接入方面支持多种网络接入方式，提供标准化的接口；为视频监控系统提供终端及应用系统接入、数据路由、监控、用户鉴权、计费的管理功能；显示经过处理后的视频数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于下一代网络的数字家庭远程视频监控系统，其特征 在于所述智能家居服务平台模块包括终端显示模块、监控中心模块和视频数据存储设备；所述的数字家庭远程视频监控系统基于下一代网络在智能家居服务平台模块上实现， 通过SIP建立视频监控会话请求，建立一对多的视频监控，其中SIP协议被用来在视频采集 器和监控中心模块之间建立不同种类的对话。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于下一代网络的数字家庭远程视频监控系统，其 特征在于所述的视频采集器是用于采集视频信息的摄像机云镜系统或鱼眼摄像头，通过所述视 频采集器取得实时视频数据源，实现确定视频属性信息，所述的属性信息包括终端显示模 块的当前物理位置和视频内容说明信息。
4.根据权利要求3所述的一种基于下一代网络的数字家庭远程视频监控系统，其特征 在于所述的视频数据是基于下一代网络传输的视频数据，语法上分为视频编码层和网络适 配层；其中所述的视频编码层的功能是完成对视频序列的高效压缩，是所述的视频数据传 输的实际数据部分内容。
5.根据权利要求3所述的一种基于下一代网络的数字家庭远程视频监控系统，其特征 在于所述系统利用在下一代网络上进行多媒体通信的应用层控制协议SIP，并采用应用层 可靠性机制来保证消息的可靠传送，建立一对多的异步的会话来进行实时的视频监控。
6.根据权利要求1或2所述的一种基于下一代网络的数字家庭远程视频监控系统，其 特征在于所述的自适应编码模块通过服务质量请求模块在发送端与监控中心接收端之间建立 反馈信道，接收端将网络的当前状况和资源信道预约情况反馈给自适应编码模块，自适应编码模块根据这些信道信息估计出或自行设定发送视频数据速率，并调整视频编码器的编 码参数，生成特定的视频码流。
7.根据权利要求1或2所述的一种基于下一代网络的数字家庭远程视频监控系统，其 特征在于所述的服务质量请求模块基于资源预留协议，为特定视频数据流的传输向网络 请求指定服务质量的传输服务。
8.根据权利要求1或2所述的一种基于下一代网络的数字家庭远程视频监控系统，其 特征在于所述的家庭网关连接并控制家庭内部所有可联网设备，成为家庭内部的网络连接中心 和控制中心；其内置2层交换机功能和DHCP功能。
全文摘要
本发明公开了一种基于下一代网络的数字家庭远程视频监控系统。该系统包括视频采集器、视频数据编码模块、自适应编码模块、服务质量请求模块、家庭网关以及智能家居服务平台模块，其中智能家居服务平台模块包括终端显示模块、监控中心模块和视频数据存储设备。本发明基于下一代网络(NGN)，可低成本地实现远程视频监控，及时反映被监控对象的实时情况，通用性好、成果转化易实现、不需附加设备以及系统要求简单，避免配合问题。
文档编号H04N7/26GK101815210SQ20101013811
公开日2010年8月25日 申请日期2010年3月29日 优先权日2010年3月29日
发明者刘宁, 曹广源, 曹旦森, 罗笑南, 陈健民 申请人:广东中大讯通信息有限公司;中山大学;东莞市聚川电子科技有限公司