基于Android平台的手机视频监控客户端的设计

本科毕业设计（论文） 题 目 基于 台的手机视频监控客户端的设计 学生姓名 ： 孙峰 专 业 ： 通信工程 指导教师 ： 章国安 完成日期 ： 2012 年 5 月 31 日 诚 信 承 诺 书 本人承诺：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签 名： 日 期： 本论文使用授权说明 本人完全了解南通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。 （ 保密的论文在解密后应遵守此规定 ） 学生签名： 指导教师签名： 日期： 南通大学毕业设计（论文） I 摘 要 视频监控作为一种防范能力和控制能力较强的综合监控方式，是安全保 障的重要组成部分，以其直观、方便和信息内容丰富而广泛应用于交通、民用安全等各个领域，特别是重要安全部门或重大事件中。随着计算机、网络、图像处理以及传输技术的飞速发展，尤其是伴随移动通信的快速发展，视频监控从有线网络监控发展到移动视频监控。移动视频监控的终端技术发展迅速，硬件性能有了突破性提高。具有高性能的 3G 智能手机是移动视频实时监控终端设备最理想的选择。 发的 台极大的推动了智能手机的发展，平台所提供的良好开放性能，为普及智能手机视频监控系统带来了契机。 本文研究了移动视频监控的 关键技术，如移动智能终端，流媒体技术和视频压缩技术，作系统等。采用主流 S 作为移动智能终端操作系统平台，首先简要介绍系统各模块功能，然后提出客户端设计方案，使用 媒体技术和具有高压缩率的 频压缩技术开发客户端软件，采用 言编写相关程序。 关键词： 视频实时监控，移动 户端， 媒体技术南通大学毕业设计（论文） as a a in is an in It is in in is in of of to of is a of G is of a of on of as S so S as a a to to 通大学毕业设计（论文） 录 摘 要 . I . 录 . 一章 绪 论 . 1 题的来源及意义 . 1 内外的发展情况 . 1 文的章节安排 . 2 第二章 移动视频监控相关技术 . 3 台 . 3 台简介 . 3 用程序组件 . 4 动流媒体技术 . 5 媒体传输和控制协议 . 6 媒体传输基本原理 . 7 频压缩编码技术 . 7 动终端流媒体播放器 . 9 发基础 . 9 境变量的配置 . 9 台 的搭建 . 10 章小结 . 11 第三章 系统功能介绍 . 12 统功能概述 . 12 术路线 . 13 户端功能 . 14 务器端功能 . 14 他对象 . 16 段视频采集设备 . 16 他外围设备 . 17 南通大学毕业设计（论文） 章小结 . 17 第四章 技术方案研究与选择 . 18 频监控系统的体系结构和基本原理 . 18 动视频实时监控的挑战 . 19 频传输足够的带宽 . 19 低的误码率 . 19 术难点 . 20 格类型差别对视频监控影响对比 . 20 动流媒体传输协议选择 . 21 章小结 . 23 第五章 客户端设计 . 24 统总体设计 . 24 统总体设计结构 . 24 务流程 . 24 户端 计 . 27 型业务流程描述 . 27 户端实现 . 29 据库设计 . 30 关接口和标准 . 30 章小结 . 31 第六章 总结与展望 . 32 计与总结 . 32 计与改进 . 32 计与展望 . 32 结束语 . 33 参考文献 . 34 致 谢 . 35 附 录 . 36 南通大学毕业设计（论文） 1 第一章 绪 论 题的来源及意义 随着人们物质生活水平的提高，人们对于家居财产、幼儿园情况、家庭老人、交通拥挤情况进行监控的需求日益迫切。视频监控作为一种防范能力和控制能力较强的综合监控方式，是安全保障的重要组成部分，拥有直观、准确、及时和信息丰富等优点，能够广泛应用于各种场合。眼下生活节奏越来越快，人们随时随地查看关注点现场情况的需求不能得到满足。因此移动视频监控就应需而生，这也是本文研究的主要问题。 历史上对于视频监控的研究由来已久，与其相关的技术也日臻成熟。同时，我国网络带宽的大幅增大以及智能终端性能的不断提高，使得实现移动视频实时监控成为可能，本文给出了一种基于 台的手机视频实时监控技术的解决方案。 本课题来源于华工信元通信技术有限公司与中国电信合作的商业项目，目前应用于 “天翼看交通 ”和 “贝眼 ”这两个子项目，分别在城市交通和家庭监控等领域表现突出。本文的重点不涉及具体的业务，着重介绍移动视频监控系统以及手机客户端的设计，使之成为能够应用于更多的场合，方便人们的生活，为各行各业提高 管理效率、降低成本甚至为企业带来创收的有效手段。 内外的发展情况 目前国外视频监控业务主要应用在公共领域、行业用户和个人用户这三个方面。在公共场所，国外设置了众多监控设备，以加强对公共领域安全的控制能力。在交通、银行、大型连锁超市、居民住宅等领域都已经得到了广泛应用。在美、英等国，个人使用视频监控主要是应用于住宅的安全防范和财产的监控。著名市场分析公司 测，从 2000年起全球网络摄像终端的市场将从 2000年的 4200万美元高速增长到 2005年的 增长速度达 到 我们相信，中国电信级视频监控市场的发展将直接影响到全球网络摄像终端市场的规模和增长速度，从 2006 年开始，全球网络摄像终端的市场年增长速度将达到 70%。到 2008 年，全球网络摄像终端市场规模将达到 美元。 从国外的视频监控市场可以看出个人用户同样是视频监控的重要客户，而我国的视频监控业务主要还集中在行业用户，在个人用户方面有很大的潜在市场。 随着 3G 网络的不断铺开 ,日本和韩国以及欧美地区的一些移动运营商已经推出了一定数量的基于移动流媒体技术的视频业务 , 移动流媒体业务已成为 3G 网络 的核心业务和热点业务。国内由于 3G 网络尚处于实验和试运营阶段 ,应用在 3G 网络上的移动流媒体业务南通大学毕业设计（论文） 2 尚处在起步阶段。由于网络带宽和手机终端等限制 , 在 络上实现的移动流媒体业务种类十分有限 , 能够达到的图像、语音效果也很难尽如人意。而即将大规模商用的 3于 3G 网络拥有很高的数据传输速率和数据业务支撑能力， 3G 运营商不仅可以向用户提供高质量的语音业务，而且还能够提供高速率的流媒体业务。 不仅如此，作为从 3G 向 4G 演进的主流技术， 进并增强了 3G 的 空中接入技术，对于用户的承载能力要比 3G 更好，其在 20谱带宽能够提供下行 100行50峰值速率，约为传统 3G 技术的 20 多倍。同时， 够让电信运营商为 350Km/00宽的接入服务，支持成对或非成对频谱，并可灵活配置 20种带宽，还能为电信运营商节省投资成本，这些无疑使 为当前电信运营商和设备制造商关注的热点。网络带宽的高速发展无疑大力推动了视频监控业务的发展。 移动视频监控业务结合视频监控业务和移动网络二者的优 点，能为用户带来全新的业务体验，将为运营商开辟新的移动增值业务市场。电信 “全球眼 ”、新联通 “神眼 ”、中移动 “移动全球眼 ”的业务推广，使得网络视频已不仅限于 “监控 ”，它已成为各行各业提高管理效率、降低成本甚至为企业带来创收的有效手段，必将深远影响视频监控的应用模式，从而给行业带来更大的机会，由于全 的解决方案，系统运用更加灵活，与各行各业的行业管理手段结合得更紧密，系统的创新运用会有巨大的发展前景。 简单归纳，视频监控发展趋势和特征是系统一体化、集成化、智能化、网络化、民用化。 文的 章节安排 第 一章阐述课题的引入，国内外视频监控的现状和论文的章节安排； 第二章分析移动视频实时监控系统的相关关键技术以及客户端软件开发环境的搭建； 第三章简要介绍移动视频监控系统各模块功能，使读者对整个系统的实现有所了解； 第四章确定并选择技术方案，为客户端设计提供技术支持； 第五章设计客户端用户界面以及展示客户端的功能； 第六章展望总结，阐述本文的创新点与不足。 南通大学毕业设计（论文） 3 第二章 移动视频监控相关技术 台 台简介 本系统 主要 实现基于 机的 移动视频监控功能 。 术在本系统中占有重要地位。 一种以 基础的开放源码操作系统，主要使用于便携设备。目前尚未有统一中文名称，中国大陆地区较多人使用安卓（非官方）或安致（官方）。 发，最初主要支持手机。 2005 年由 购注资，并组建开放手机联盟开发改良，逐渐扩展到平板电脑及其他领域上。 主要竞争对手是苹果公司的 及 S。 2011 年第一季度， 全球的市场份额首次超过塞班系统 ，跃居全球第一。 2011 年 11 月数据， 据全球智能手机操作系统市场 份额，中国市场占有率为 58%。 以 核心的手机操作平台，作为一款开放式操作系统，随着 今已允许开发者使用多种编程语言来开发 用程序，而不再是以前只能使用 发 用程序的单一局面，因而受到众多开发者的欢迎，成为真正意义上的开放式操作系统。 在 发者可以使用 可以通过 +作为编程语言来开发应用程序，也可使用 使用其他各种脚本语言进行编程（如： 等），还有其他诸如： qt 一些著名编程框架也开始支持 程，甚至通过 发者还可以使用 C#作为编程语言来开发应用程序。另外，谷歌还在 2009 年特别发布了针对初学者的 言，该语言类似 言。而在网页编程语言方面，等都已经支持发。 而在 统底层方面， 用 C/C+作为开发语言。 基于 各种优点，目前移动终端选用基于 统的移动手持设备。 南通大学毕业设计（论文） 4 用程序组件 一些独立的组件通过名为 工程捆绑在一起，相互协调构成一个 用程序。在 ，有一个 置文件，这个配置文件描述了每一个组件以及组件的作用 。下面介绍六个基本组件，它们是构成 用程序的基石。 (1) 基本的应用程序组件。任何一个 用程序都可以看作一组任务，这里每一个任务就可以称作一个 如短消息是一个应用程序，里面的新建短信界面、新建彩信界面、删除短信界面等就是 此可见，在应用程序中，一个 常就是一个单独的屏幕，用于呈现数据和与用户进行交互。 (2) 用程序中的 “幕后工作者 ”，相当于没有界面的 此 用来执行一些需要持续运行的处理。以读者熟悉的音乐播放器为例，在一个音乐播放器程序中有多个 如歌曲的选择、播放等。如果用户想导航到其它屏幕 (比如短消息 )，要保持之前选择的音乐继续播放，音乐播放器程序就必须启动一个 后台保持音乐的不断播放。这是因为音乐播放器里没有 “后台播放 ”这个 (3) 用程序使用文件、 据库等存储系统来保存数据，而使用 实现不同应用之间的数据共享。每个应用程序的 供了一套标准的访问接口，以便各应用程序之间对数据进行读取、保存等操作。 (4) 某个或某些组件要执行某操作时， 是此操作的抽象描述，主要描述操作和操作对应的数据，此外，还描述一些附加属性，比如目标组件的名称、数据类型等。通俗的说， 是告诉系统 “某人将要怎样做某事 ”。系统收到此描述后，负责找到对应的目标来执行适当的行为。 (5) 用程序会通过 一个 可以接收一种或若干种 为触发事件，当 触发后，会自动启动相应程序对收到的 出响应。 (6) 不中断当前 情况下， 来提示用户。例如，当设备收到来电或短消息时，它通过闪光，发声，显示图标等来提醒用户。 得用户注意的首选方式。需要注意的是，并不是每个用程序都必须由以上六种组件构成，有时采用其中几种就可组合成应用程序。南通大学毕业设计（论文） 5 但是，描述组件及组件功能的 置文件是必需的 1。 动流媒体技术 移动流媒体技术就是把连续的声音影像信息经过压缩处理后传送到网络服务器上，让终端用户能够在下载的同时观看收听，而不需要等到全部的多媒体文件下载完成就可以即时观看的技术。移动流媒体技术的出现伴随着移动通讯技术的发展和网络音视频技术的进步，其主要是关于流媒体 数据从采集到播放整个过程中所需要的核心技术。 移动流媒体数据流具有三个特点：连续性、实时性、时序性，所以流媒体数据具有严格的前后时序关系。 流媒体传输技术是在 基础上发展而来的。服务器按照一定的顺序将文件分割成若干个数据分段，然后封装到分组中依次进行传输，客户端接收到分组后重新将其组装起来，最终形成一个与原来一样的完整文件。 流媒体播放技术有优点同样也有缺点。优点是能够及时传送随时播放，虽然在开始阶段需要一定的时间进行缓冲，但依然能够在实时性要求高的领域具有无可比拟的优势；缺点是由于网络的速率 不稳定性，当播放速率大于传输速率时，视频播放将出现停滞，时断时续的现象 2。 当您在线收听或收看网络上的音视频节目时 , 您就正在使用流媒体。流媒体技术的出现是为了解决普通音视频文件的巨大数据量与有限的网络传输带宽之间的矛盾而产生的。与常规的多媒体文件不同 , 流媒体的播放并不要求下载完整的文件 , 而仅需要将开始部分缓存 , 然后就可以实现数据流的随时传送随时播放。为了达到这个目的 , 流媒体服务器需要将动画、视音频等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包 , 由视频服务器向用户计算机连续、实时传送。用户只需 经过几秒或十几秒的启动延时即可在自己的计算机上利用解压设备 ( 硬件或软件 )对压缩的多媒体数据进行解压后回放。当音视频等媒体数据在客户终端播放时 , 数据的剩余部分将在后台从服务器继续下载。与单纯的下载方式相比 , 由于用户不用等所有内容都下载到硬盘后才开始浏览 , 因而流媒体文件的启动延时将大幅度地缩短 , 同时对客户端的存储需求也大为减少。为了保证媒体文件的实时性 , 流式传输使用特定的实时流传输协议 媒体技术在远程教育、远程医疗、视频点播、电子商务等领域都有着广泛的应用前景 , 蕴含着巨大的商机 , 因而 吸引了众多企业参与竞争。 南通大学毕业设计（论文） 6 媒体传输和控制协议 流媒体传输和控制协议在应用层主要涉及到 议，在传输层有 议。 议是建立在传输控制协议（ 上的超文本传输协议。 P 协议是专门为数据传输而设计的，能够保证传输的可靠性。流媒体的特征要求必须确保数据的实时性和同步性。国际电信联盟（ 计了实时传输协议（ 解决数据传输的实时性和同步性问题。目前，流媒体解决方案主要采用 输音视频数据和 息。 在一对一或一对多的情况下针对流媒体数据流工作，不仅能够提供时间信息而且可以保证数据流的同步。通常 立在 上，使用 送数据。 面向无连接的传输层协议，提供不可靠的数据服务。该协议不保证数据的可靠性，不进行丢包重传，延时较短，处理速度较快。因此它能提供开销小、速度快的端到端通信服务，在音频数据传输还是那个应用较多 3。 议实现数据流和控制流的分离，数据报文和控制报文使用相邻的不同端口。 身没有可靠的传送机制，其流量控制和拥塞控制是由实施传输控制协议（ 提供。流媒体传输和控制协议在 型中的位置如图 示。 应用层 输层 络层 据链路层 网络相关协议 物理层 无线传输介质 图 关协议在 型中的位置 一个控制协议，负责管理数据传输质量，提供当前应用进程的控制信息和可靠的传输机制。 同协作才能完成流媒体的传输和控制。 实时流协议（ 应用层协议，定义了一对多应用程序如何有效地通过 络传送多媒体数据 4。位于 议层之上，通过 络传输多媒体数据，在传送机制上采用 成数据传输。 于控制实时数据的发送，提供用于音视频南通大学毕业设计（论文） 7 的 程控制功能和用于控制流媒体的播放、暂停和记录等工作。 会话描述协议 用来描述 便说明一个流媒体会话的基本属性，如流媒体的类型、格式、传输带宽，播放时间，缓存容量大小等。通常包含会话信息，媒体信息等 5。 结合移动视频监控对通信实现的特点，本文采用 议完成视频监控系统的通信和远程控制。 媒体传输基本原理 本节简要介绍媒体的传输方式。包括顺序流式传输（ 实时流式传输（ (1) 顺序流式传输 顺序流式传输就是按照顺序下载。用顺序流式传输方法基于标准的 务器来传输文件，通常容易管理，方便用户的使用，通常不需要特殊的协议。整个下载过程是无损的，能保证视频的高质量，但是由于网络传输速率的问题，一般需要等待较久的时间。顺序流式传输常用于对视频质 量要求较高的场合，而对于实时性，随机访问性要求较高的场合则不适用。 (2) 实时流式传输 实时流式传输能够保证信号带宽与网络连接的匹配，实现实时传送，适合现场直播，支持随机访问，用户可进行快进后退操作。实时流式传输需要传输网络协议和专用流媒体服务器。相关的流媒体服务器如 ，传输网络协议有 。由于这些协议与防火墙有关，在使用时需经过配置。系统设置，管理顺序流式传输复杂。由于必须匹配链接带宽，在低速链接设备时或者网络拥塞时，会出现丢帧现象，视频质量下降。 频压缩编码技术 数字视频编码标准主要由两个标准化组织制定。一个是由国际标准化组织（ 国际电工委员会（ 件的活动图像专家组（ 另一个是国际电信联盟电信标准局（ 视频编码专家组（ 定的视频编码标准有 定的视频编码标准有 为了促进下一代多媒体通信的应用， 同成立了联合视频工作组南通大学毕业设计（论文） 8 （ 共同开发了视频编 码标准 前 最先进的视频编码标准。 (1) 准 基于第二代压缩编码技术制定的视频编码标准，以视听媒体对象为基本单元，采用了基本对象，基于内容的压缩编码，以实现数字音视频，图像合成应用及交互式多媒体的集成。 P 网络视频会议，交互式视频通信和便携式视频通信终端等。由于第二代压缩编码技术涉及的学科非常广泛，而相关学科的很多核心技术并未取得突破性进展， 编码实现方案依旧采用 16*16 像素为基础的混合编码，算法基础仍是运动补偿测试， 熵编码。 (2) 准 频编码标准是目前最新的技术，虽然 循了原来压缩标准的架构，但是 有一些新的特性，如可变块大小运动补偿，帧内预测编码，多参考帧技术等，所以在性能上有了不小的提升。 准分两层结构，包含网络抽象层（ 视频编码层（ 网络抽象层用户数据打包和传输，编码层负责视频压缩编码，这种分层结构，实现了传输和编码的分离。 由于 准引入了数据分割等抗误码技术，实现了在复杂环境下的使用，可以适应不同网络的传输要求。由于采用高 度复杂的实现算法， 目前低码率下压缩率最高的编码标准，在带宽不稳定的无线网络上有着无法比拟的优点。 相对于 性能， 有明显的优越性。在同等的图像质量条件下， 数据压缩比能比当前的 统中使用的 2，比 。正因为如此，经过 缩的视频数据，在网络传输过程中所需要的带宽更少，也更加经济。在 要 6传输速率匹配时， 需要 1传输速率。 显要好，在 6 种速率的对比测试中， 峰值信噪比（ 均要高 2 均要高 3 随着硬件系统的发展和突破，高复杂度带来的资源消耗已不是问题，其高度压缩性能，网络适应性强的特点非常适合在无线通信中传输，在远程监控系统中选用的压缩技术不能单纯的考虑实现的简便需要综合考虑许多因素：例如，输出的质量、处理过程中的复杂程度及信息处理时延、是否能够满足实时性的要求等等。为了更好的