（信号与信息处理专业论文）视频监控系统的若干关键问题的研究和实现.pdf

视频监控系统的若干关键问题的研究和实现 摘要 视频监控系统是安全防范系统的组成部分，它是一种防范能力较 强的综合系统。视频监控以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用 于许多场合。随着信息化时代的到来，数字技术的发展、图像数据压 缩编码技术及标准的改进，极大的推动了监控技术的不断发展与更 新。以数字化图像技术为基础的数字视频监控系统正在逐步取代以模 拟电子技术为基础的传统监控系统。数字视频监控系统以计算机为中 心，数字视频处理技术为基础，利用图像数据压缩的国际标准( 如h 标准、m p e g 标准) ，结合计算机网络、自动控制等技术，实现了视频 的数字化、应用的多媒体化、管理的智能化，充分体现了现代信息技 术与监控技术的有机结合。本文对构建数字监控系统的若干相互联系 的关键问题作了研究，针对每个问题提出了较好的解决方案，并提供 了相应的软件实现。 如何利用计算机网络传输视频数据是构建视频监控系统需要解 决的最关键问题之一。与传统监控网络相比，计算机网络具有廉价、 高效、易维护、可扩展性强等优点，但t c p i p 协议的原理决定了网 络不能对视频数据的传输质量提供很好的保证，选择上层针对多媒体 数据传输的应用协议r t p r t c p 传输视频数据可以有效克服上述缺 点，并充分利用网络的带宽资源，是解决视频传输问题的良好方案。 本文研究了最新r t p 协议标准r f c 3 5 5 0 ，用c + + 语言实现了传输协议 库，使视频数据通过r t p 协议在i p 网中高效传输，并详细描述了协 议库发送、接收r t p 、r t c p 报文的流程。 新一代的视频编解码标准h 2 6 4 在性能上有了巨大的提高，其图 像质量好、占用带宽小、网络友好性高等特点使其非常适合视频存储 和以服务器为基础的视频流式应用。但是r t p r t c p 等实时传输协议 并未对视频流的负载格式作出规范，因此，要保证视频传输系统的通 用性，需要根据实时传输协议的补充规范( r f c 3 9 8 4 标准) 封装h 2 6 4 数据，使其可以与其它符合标准的发送接收端程序相兼容。本文研 究了r f c 3 9 8 4 标准，并设计了h 2 6 4 视频流的封装策略、封装流程以 及基于r t c p 反馈控制，保证了h 2 6 4 视频传输的兼容性。 在监控视频传输网络的两端分别是视频编码服务器和视频存储 管理服务器，h 2 6 4 视频由编码服务器发送，通过基于r t p r t c p 协 议的网络传输后被存储管理服务器接收，存储管理服务器负责视频数 据的收集、分类、存储、查询等工作，是整个监控系统的后台服务核 心，因此系统需要有一个良好的框架结构以保证其性能和扩展能力， 并且提供友好的界面方便管理人员对其参数进行配置。本文设计了存 储管理系统的框架及模块结构，并提供了界面、视频回放，存储管理 等模块的实现。 随着用户需求的变化，视频存储管理系统可能需要经常进行调 整，这些调整包括界面、网络配置、数据库配置，甚至功能模块的增 减上，针对每次调整都更改源代码并重新编译将浪费大量的人力和时 间。增强系统的可配置性可以使系统在面对大多数调整需求时无须更 改源代码，在减轻维护压力的同时也可以增强系统的扩展性。本文设 计了基于x m l 技术的参数配置方案，利用x m l 语言强大的表达能力和 结构性保存各种系统参数，增加系统的可配置性，并提供了对配置文 件进行解析、存储、修改等操作的实现。 测试表明本文对上述视频监控系统的若干关键问题提供的解决 方案是可行的，并且其软件实现具有良好的运行效果。 关键宇：视频监控实时传输协议h 2 6 4 可配置性 r e a s e a r c ha n dr e a l i z 蜘0 n o ns e v e r a lk e yi s s u e s 0 fd i g i t a lv i d e 0s u r v e i l l ! 气n c es y s t e m a b s t r a ( 了r d e os u r v e i l l a n c es y s t e mi sa ni n t e g r a lp a r to fs e c u r i t ys y s t e m s b e c a u s eo fi t sc o n v e n i e n c ea n dr i c h i n f o r m a t i o n ，i ti sw i d e l vu s e di n m a n yo c c a s j o n s t h i s 廿1 e s i si n v e s t i g a t e ss e v e r a lk e yj s s u e so fd i g i t a l s u r v e i l l a n c es y s t e m ，g i v e st h es o l u t i o n st oe v e r yp r o b l e m ，a n dt h e nr e l i z e s t h e s es o l u t i o n s h o wf ou s et h ec o m p u t e rn e 懈b r kt 0 白m n s p o nv i d e od a t ai so n eo f t h em o s tc r i t i c a li s s u e so fb u i l d i n gav i d e os u r v e i l l a l l c e s v s t e m c o m p a r e dw i t hm et r a d i t i o n a ls u r v e i l l a n c en e t w o r k ， t h ec o m p u t e r n e t w o r ki s c h e a p ，e 蚯d e n t ，a n de a s yt om a i n t a i n b u tm ep r i n c i p l eo f t c p i p d e c i d e st h a tt h en e t w o r kc a nn o tp r o v i d ea g o o dq o so f t r a n s m i s s i o n c h o o s i n g t h e a p p l i c a t i o np f o t o c o lr 皿r t c pc a n e f l e c t i v e l yo v e r c o m et h e s ed i s a d v a n t a g e s ，a n dm a k ef u l iu s eo fn e t w o r k b a n d w i t hr e s o u r c e s i t sab e t t e rs 0 1 u t i o no fv i d e ot r a n s m i s s i o nd r o b l e m s 1 n l i sp a p e ri v e s t i g a t e st h e1 a t e s tr f c 3 5 5 0s t a n d a r d ，a n di e a l i z e st h e p r o t o c o li i b r a r yw i t hc + + l a n g u a g e 7 i h e ni ts e n d sad e t a i l e dd e s c r i p t i o n o ft h es e n d i n ga n dr e c e i v i n gp r o c e s so fr 刚r t c pp a c k e tb y u s i n g p r o t o c o ll i b r a ry _ t h en e wg e n e r a t i o no fv i d e oc o d e ch 2 6 4s t a n d a r dh a sb e e na s i g n i 丘c a n ti n c r e a s ei np e 哟f n l a n c ca n di m a g eq u a l i ty i t sf e a t u r e sm a k ei t v e r y s u i t a b l ef o rn e t w o r kv i d e os e r v e r b a s e d s t o r a g ea n dv i d e o a p p l i c a t i o n 8 】3 u tt h er e a l t i m et r a n s p o r tp r o t o c o ls u c ha sr 1 甲d o e sn o t d e f i n et h ep a y i o a df o r m a to fh 2 6 4 s oi tn e e d so t h e rs t a n d a r df r f c 3 9 8 4 1 t op a c k a g et h eh 2 6 4d a t a t h i sp 印e ri n v e s t i g a t e st h er f c 3 9 8 4 s t a n d a r d ， d e s i g n st h ep a c k e t i z a t i o ns t a t e g i e s ，p r o c e s sa n dr t c pf e e d b a c kc o n t r o li t e n s u r e st h ec o m p a t i b i l i t yo ft h eh 2 6 4v i d e ot r a n s i m i s s i o n 5 a cb o t he n d so ft h et r a n s m i s s i o nn e t w o r ka r ev l d e oe n c o d l n gs e r v e r a n dv i d e os t o r a g e & m a n a g e m e n ts e r v e r d e os t o r a g e & m a n a g e m e n t s e e r ，w h i c hi sr e s p o n s i b l ef o rd a t ac o l l e c t i o n ，c l a s s i f i c a t i o n ，s t o r a g ea n d s e a r c h ，i st h ec o r eo fb a c k 舒o u n ds e r v i c e s s oi tn e e d sag o o df r a m e w o r k t oe n s u r ei t sp e r f 0 珊a n c ea n ds c a l a b i l i t y a n di ta l s on e e d saf r i e n d l y i n t e r f a c et of a c i l i t a t em a n a g e m e n to fi t su s e r t h i sp a p e rd e s c r i b e st h e d e s i 2 n o ft h ef f a m e w o r k a i l dm o d u l es t n 】c t u r co fv i d e o s t o r a g e & m a n a g e m e n ts y s t e m ，a n dp r o v i d e st h er e a l i z a t i o no fi t sm o d u l e s ， i n c l u d i n gt h eg u im o d u l e ，s t o r a g em a n a g e m e n tm o d u l e ，v i d e op l a y b a c k m o d u l e a n ds oo n a l o n g w i t ht h e e h a n g i n g o f r e q u i r e m e n t o f u s e r s ， v i d e o s t o r a g e & m a n a g e m e n ts y s t e m sm a yn e e df r e q u e n ta d j u s t m e n t ， w h i c h i n c l u d e st h ea d j u s t m e n to fi 1 1 t e r f a c e ，n e 船o r kc o n f i g u r a t i o n ，d a t a b a s e c o n f i g u r a t i o n ，a n de v e nt h ec h a j l g e o ff u n c t i o nm o d u l e e a c ho ft h e a d j u s t m e n t s ， w h i c ha r ea i l n e da t r e e d i t i n g t h es o 眦c ec o d ea n d r e - c o m p i l i l l g ，w i l lw a s t ea l o to ft i m ea n dm a n p o w e r e n h a n c i n gt h e c o n f i g u r a b l ec a nm a k ea d j u s t m e n t sw i t h o u tc h a n g i n gt h es o u f c ec o d ei n m o s to c c a s i o n s i tc o u l da l s oa l l e v i a t et h ep r e s s u r eo ns y s t e mm a i n t a n c e t h i sp 叩e rd e s i g n sa nx m l b a s e dc o n f i g u r a t i o ns o l u t i o nw h i c hu s e s x m ll a n g u a g et op r e s e et h ep a r a m e t e r so fs y s t e mt oe n h a n c et h e c o n f i g u r a b l e a n dt h e ni tg i v e st h er e a l i z a t i o no fa n a l y z i n g ，s t o r i n ga n d m o d i f y i n gt h ec o n f i g u r a t i o nf i l e s t h et e s t ss h o wt h a tt h es o l u t i o n so ft h i sm e s i st 0t h ek e yi s s u e so f v i d e os u r v e i l l a n c es y s t e ma r ef e a s i b l e a n dm er e l a t i v es o f 船a r eh a sg o o d o p e r a t i n gr e s u l t s k e yw o r d s ：d e os u e i l l a n c es y s t e m r e a l t i m et r a n s p o r tp r o t o c 0 1 h 2 6 4 c o n f i g u r a b l es y s t e m 6 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导卜- 进行的研究】：作及取得的研究成果。尽 我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过豹材料。与我一同工作的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。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：望i 坌堑：日期：2 q 盟生鳗旦q 垒目 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布 学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位 论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保 密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：望焦堑!日期： 2 勉2 生鳗且盟目 导师签名：幽壶露 日期： 2 q 盟生鲣月竖目 2 北京邮电大学硕士论文视频监控系统的若干关键问题的研究及实现 1 1 课题背景 第一章绪论 安防视频监控系统是应用光纤、同轴电缆或微波在其闭合的环路内传输视频 信号，并从摄像到图像显示和记录构成独立完整的系统。它能实时、形象、真实 地反映被监控对象，不但极大地延长了人眼的观察距离，而且扩大了人眼的机能， 它可以在恶劣的环境下代替人工进行长时间监视，让人能够看到被监视现场的实 际发生的一切情况，并通过录像机记录下来。同时报警系统设备对非法入侵进行 报警，产生的报警型号输入报警主机，报警主机触发监控系统录像并记录。 随着信息化时代的到来，数字技术的发展、图像数据压缩编码技术及标准的 改进、芯片成本的不断下降，极大的推动了监控技术的不断发展与更新。作为安 全防范系统核心的闭路电视监控与报警系统正面临着一场巨大的变革，取而代之 的是数字视频监控系统。传统的监控系统是以模拟电子技术为基础的，存在着管 理困难，系统的扩展能力差，无法支持远距离监控等问题。数字视频监控系统以 计算机为中心，数字视频处理技术为基础，利用图像数据压缩的国际标准( 如h 标准、m p e g 标准) ，结合监控系统的实际要求及多年来不断完善的安防理论和 经验，综合利用传感器、计算机网络、自动控制和人工智能等技术，是一种新型 监控系统。该系统实现了视频的数字化、应用的多媒体化、管理的智能化，充分 体现了现代信息技术与监控技术的有机结合。 与传统的模拟监控相比，数字监控具有许多优点。 第一，便于计算机处理。由于对视频图像进行了数字化，所以可以充分利用 计算机的快速处理能力，对其进行压缩、分析、存储和显示。通过视频分析，可 以及时发现异常情况并进行联动报警，从而实现无人值守。 第二，适合远距离传输。数字信息抗干扰能力强，不易受传输线路信号衰减 的影响，而且能够进行加密传输，因而可以在数千公里之外实时监控现场。特别 是在现场环境恶劣或不便于直接深入现场的情况下，数字视频监控能达到亲临现 场的效果。即使现场遭到破坏，也照样能在远处得到现场的真实记录。 第三，便于查找。在传统的模拟监控系统中，当出现问题时需要花大量时间 观看录像带才能找到现场记录；而在数字视频监控系统中，利用计算机建立的索 引，在几分钟内就能找到相应的现场记录。 北京邮电大学硕士论文 视频监控系统的若干关键问题的研究及实现 第四，提高了图像的质量与监控效率。利用计算机可以对不清晰的图像进行 去噪、锐化等处理，通过调整图像大小，借助显示器的高分辨率，可以观看到清 晰的高质量图像。此外，可以在一台显示器上同时观看多路视频图像。 第五，系统易于管理和维护。数字视频监控系统主要由电子设备组成，集成 度高，视频传输可利用有线或无线信道。这样，整个系统是模块化结构，体积小， 易于安装、使用和维护。 正是由于数字视频监控具有传统模拟监控无法比拟的优点，因此近年来在各 行各业得到了广泛的应用，生活中有小区安全监控，电讯行业有机站监控，银行 系统有a t m 监控和金库监控，交通方面有违章和流量监控。此外，在2 0 0 8 年 的北京奥运会中，数字视频监控系统将大放异彩，它将广泛用于智能化的交通调 度、现代化的体育场馆和优雅舒适的奥运村，为参加奥运会的各国朋友在北京的 比赛、游览提供安全舒适的服务。 1 2 视频监控系统的发展历史与应用现状 视频监控系统是多媒体技术、计算机网络、工业控制和人工智能等技术的综 合运用的产物，他正向着音，视频的数字化、系统的网络化和管理的智能化方向 不断发展。从视频监控技术的发展历程来看，视频监控系统在过去的二十多年里 大致经历了三代。第一代模拟视频监控系统，第二代数字视频监控系统，第三代 分布式视频监控系统。 第一代视频监控系统是以模拟信号、图像的处理和传输为基础的，多路模拟 摄像机产生的模拟信号通过阿轴电缆传输到监控室，然后通过预置好的顺序轮流 显示，监控人员通过监视器来判断监视场景的情况。系统的主要特点如下： ( 1 ) 由于模拟视频监控系统采用同轴电缆的方式传输信号，传输距离受到限 制，且模拟视频监控占用的带宽大，灵活分配带宽的能力弱； ( 2 ) 监控员长时间盯着监视器易产生视觉疲劳，可能产生误判和漏判； ( 3 ) 存储在录像带上的信息不能长时间地保存，对大量的视频资料也不能进 行方便地检索和查询； ( 4 ) 不能与报警系统联动，不能对前端进行控制，且价格昂贵、操作管理复 杂、很难实现较大系统的要求。 第二代监控系统主要依赖于混合模数或全数字的视频传输和处理方法，采用 h 2 6 3 ，m p e g 等多媒体数字压缩技术将视频图像完全数字化，节省了带宽资源。 在视频监控中可以利用视频分析算法，让监控者只注意感兴趣的事物从而实现自 动报警。系统的主要特点如下： ( 1 ) 数字视频信息抗干扰能力比较强，不易受传输线路信号衰减的影响，而 且能够进行加密传输； 2 北京邮电大学硕士论文视频监控系统的若干关键问题的研究及实现 ( 2 ) 数字化后的视频数据占用存储空间少，可保存更长时间，数据更加稳定； ( 利用自动视频分析技术，可及时发现异常情况并进行联动报警，从而实 现无人值守； ( 4 ) 利用计算机对视频数据建立索引后可方便地进行视频检索。 第三代监控系统利用低价位高性能的计算机网络、移动网络和固定的多媒体 通信网络传输监控信号。视频信号在前端进行自动分析处理，然后将有价值的信 息通过无线或有线网络传输到监控中心，实现自动视频监控。第三代的研究热点 主要放在鲁棒性的图像传输，彩色图像的处理，基于事件的和基于模式的序列图 像的理解上，目前对这些技术的应用已经获得了很多有价值的结果。与此同时， 由于无线和有线的多媒体数字通信的发展，特别是随着超宽带网络的接入，第三 代监控系统将在不同的领域中大范围使用。系统的主要特点如下： ( 1 ) 能更有效地节省带宽资源和存储空间； ( 2 ) 可进行无限扩展，组成非常复杂的监控网络； ( 3 ) 监控距离长； ( 4 ) 性能稳定可靠，无需专人管理。 目前，在国内外市场上，主要推出的是数字控制的模拟视频监控和数字视频 监控两类产品。前者技术发展已经非常成熟、性能稳定，并在实际工程应用中得 到广泛应用，特别是在大、中型视频监控工程中的应用尤为广泛；后者是新近崛 起的以计算机技术及图像视频压缩为核心的新型视频监控系统，该系统解决了模 拟系统部分弊端而迅速堀起，但仍需进一步完善和发展。目前。视频监控系统正 处在数控模拟系统与数字系统混合应用并将逐渐向数字系统过渡的阶段。 1 3 视频监控系统研究热点 现在视频监控系统的研究热点是全数字化，彻底打破“闭路电视系统”模拟 方式的结构，从根本上改变了视频监控系统从信息采集、传输处理、系统控制的 方式和结构形式，主要体现在： 前端一体化：监控系统前端一体化意味着多种技术的整合、嵌入式构架、适 用和适应性更强以及不同探测设备的整合输出，为系统集成化奠定了基础。 传输网络化：视频监控系统的网络化意味着系统的结构将由集总式向集散式 系统发展，集散式系统采用多层分级的结构形式，将使整个网络系统硬件和软件 资源以及任务和负载得以共享，这也是系统集成与整合的重要基础。 处理数字化：信息处理数字化意味着信息流的数字化、编码压缩、开放式的 协议，具有微内核技术的实时多任务、多用户、分布式操作系统，以实现抢先任 务调度算法的快速响应，硬件和软件采用标准化、模块化和系列化的设计，系统 设备的配置具有通用性强、开放性好、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理 3 北京邮电大学硕士论文 视频监控系统的若干关键问题的研究及实现 方便、人机界面友好以及系统安装、调试和维修简单化，系统运行互为热备份， 容错可靠等功能。 系统集成化：系统集成化正是由于构建系统的各子系统均实现了网络化和数 字化，特别是使视频监控系统与弱电系统中其它各子系统间实现无缝连接，从而 实现了在统一的操作平台上进行管理和控制。 1 4 研究目标与本文的主要内容 数字视频监控系统是一个庞大而复杂的系统。本文主要研究了其中的四个关 键问题，这四个问题相对独立，但又存在联系，分别是： 夺如何利用计算机网络传输视频数据是构建视频监控系统需要解决的最 关键问题之一。与传统监控网络相比，计算机网络具有廉价、高效、易 维护、可扩展性强等优点，但t ( ：p p 协议的原理决定了网络不能对视 频数据的传输质量提供很好的保证，选择上层针对多媒体数据传输的应 用协议r 1 驯r t = p 传输视频数据可以有效克服上述缺点，并充分利用网 络的带宽资源，是解决视频传输问题的良好方案。 视频编码的i h p 负载格式问题。新一代的视频编解码标准h 2 6 4 在性能 上有了巨大的提高，其图像质量好、占用带宽小、网络友好性高等特点 使其非常适合视频存储和以服务器为基础的视频流式应用。但是 r 朋，r t c p 等实时传输协议并未对视频流的负载格式作出规范，因此， 要保证视频传输系统的通用性，需要根据实时传输协议的补充规范 ( r f c 3 9 8 4 标准) 封装h 2 “，使其可以与其它符合标准的发送接收端 程序相兼容。 夺视频的存储管理问题。在监控视频传输网络的两端分别是视频编码服务 器和视频存储管理服务器，h 2 6 4 视频通过w r t i = p 协议传输，并最 终由存储管理服务器接收，存储管理服务器负责视频数据的收集、分类、 存储、查询等工作，是整个监控系统的后台服务核心，因此系统需要有 一个良好的框架结构以保证其性能和扩展能力，并且提供友好的界面方 便管理人员对其参数进行配置。 随着用户需求的变化，视频存储管理系统可能需要经常进行调整，这些 调整包括界面、网络配置、数据库配置，甚至功能模块的增减上，针对 每次调整都更改源代码并重新编译将浪费大量的人力和时间。增强系统 的可配置性可以使系统在面对大多数调整需求时无须更改源代码，在减 轻维护压力的同时也可以增强系统的扩展性。 由此可知，这四个问题是环环相扣的，将各问题的解决方案联系起来可以组 成基本的视频监控后台服务系统，但是针对每个问题的解决方案是相对独立的， 4 北京邮电大学硕士论文 视频监控系统的若干关键问题的研究及实现 本文分别对各问题提出了解决方案及相关实现，包括： 本文研究了最新i h p 协议标准r f c 3 5 5 0 ，用c + + 语言实现了传输协议 库，使视频数据通过r r p 协议在口网中高效传输，并详细描述了协议 库发送、接收r 1 呼、r t c p 报文的流程 夺本文研究了r f c 3 9 8 4 标准，并设计了h 2 6 4 视频流的封装策略、封装流 程以及基于r t c p 反馈控制，保证了h 2 6 4 视频传输的兼容性。 本文设计了存储管理系统的框架及模块结构，并提供了界面、视频回放， 存储管理等模块的实现。 夺本文设计了基于x m l 技术的参数配置方案，利用x m l 语言强大的表 达能力和结构性保存各种系统参数，增加系统的可配置性，并提供了对 配置文件进行解析、存储、修改等操作的实现。 5 北京邮电大学硕士论文视频监控系统的若干关键问题的研究及实现 第二章实时传输协议r t p 2 1 r t p 协议基本规范 实时传输协议是多媒体网络传输中最常用到的协议之一，也是实现本文所讨论的 视频监控服务器管理系统的基础，因此本节将详细介绍实时数据传输协议r t p 和实时 传输控制协议r t c p 的协议规范、报文格式和相关算法。 2 1 1 术语定义 在介绍r t p 和r t c p 报文格式前，先对以下定义进行说明。 1 r t p 有效载荷 在r t p 报文中传输的数据，例如一段音频样本或者被压缩过的视频数据。有效载 荷的格式定义则不由r t p 协议标准制订。 2 r 1 曙报文 一个数据报文由一个定长的r t p 头部、一个可能为空的贡献源列表和有效载荷数 据所组成。一些其它协议可能需要一个封装r 1 呼报文的定义，典型的情况是一个其它 协议的报文中包含一个单独的r t p 报文，但是在特定方法充许的情况下一个其它协议 的报文中也可以包含多个r t p 报文。 3 r t c p 报文 一个控制报文包含一个定长的头部，这类似于r t p 报文，紧接着是依据r t c p 报 文类型而不同的结构化元素。典型的情况是在其它的协议中，多个r t c p 报文作为一 个组合报文被一起发送，因为在每个r t c p 报文的定长头部中，都有一个定义报文长 度的域。 4 r 1 曙媒体类型 一个r t p 媒体类型是在一个单独的r t p 会话中可以被加载的有效负载的集合。 5 多媒体会话 在有多个参与者的组中包含的当前的r t p 会话的集合。例如一个视频会议( 包含 一个多媒体会话) 可以包含一个音频r t p 会话和一个视频r 1 呼会话。 6 r t p 会话： 一组使用r 1 口通信的参与者的连接，一个参与者可能同时参与多个r t p 会话。 r t p 会话一个与众不同的特征是每一个会话都保留一个完整的、独立的s s r c 标识符 6 北京邮电大学硕士论文 视频监控系统的若干关键问题的研究及实现 空间。一个参与者用一对不同的目标传输地址来区分不同的r 1 曙会话，这个目标传输 地址包括一对分别为瑚曙和r t c p 准备的地址一端口对组成。r t p 会话中的所有的参 与者可能分享一个通用的目标地址对，如在m 多播的情况下，也可以各自拥有不同 的地址对，如在单播的网络中。在单播的情况下，一个参与者可能用相同的端口对从 其它所有的会话参与者处接收数据，或者针对每个参与者使用不同的端口对。 7 同步源( s s r c ) r t p 报文流的来源通过装入r 船头中的3 2 位数值s s r c 标识符来识别，以便不 依赖于网络地址。所有来自同步源的报文组成同一个计时和序号数空间的一部分，所 以接收者通过同步源为回放区分报文。如果在一个r t p 会话中，一个参与者生成多个 流，那么每一个流必须使用一个不同的s s r c 。 8 贡献源( c s r c ) 指示r t p 报文流的一个源，它对r t p 混合器所产生的组合流做出了贡献。由混 合器插入。 9 终端系统 产生瑚限报文中所要携带的内容并威使用已接收r t p 报文中内容的应用系统， 在一个特定的阳p 会话中，一个终端系统可以担当一个或多个同步源，但通常来说是 一个 1 0 混合器 从一个或多个源接收i r r p 报文的中间系统，可能会改变数据格式，以某种方式联 合报文，然后发送新的翮曙报文。由于多输入源中的定时通常不会同步，混合器将会 在这些流中调整定时，并为组合流生成自己的定时。因而，源于一个混合器的所有数 据报文将会被认为它们的同步源是混合器。 1 1 转换器 指发送l 玎p 报文，且其同步源标识符完整无损的中间系统。转换器的例子包括没 有混合而转换编码的设备，从多播到单播的转发器，防火墙中应用层的过滤器。 1 2 监视器 。 一个应用程序，它在r t p 会话中接收参与者发出的r t ( 报文( 特别是接收报告) ， 并且估计当前分发监控、故障诊断和长期统计数据等的服务质量。监控功能可能内建 于参与会话的应用程序中，也有可能是一个独立的应用程序。 2 1 2r t p 报文定长头域 r t p 报文头具有以下的格式： 7 北京邮电大学硕士论文 视频监控系统的若干关键问题的研究及实现 o123 ol23 45 678 9ol23456 789 o1234 5678 901 + 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ + 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ + + 一+ 一+ 一十一+ 一+ 一+ 一+ 一十一+ 一十一+ 一十一+ 一+ i v = 2 i p i x ic ci 圳 p t s e q u e n c en u m b e rf + 一1 一 一 一+ 一+ - + 一+ 一+ 一 一 一 一+ - + + - 一卜 一+ 一+ _ 一+ 一+ 一 一+ + 一卜+ - 十一十- + 一+ 一+ t i m e s t 硼pl + 一十一+ 一+ 一+ 一+ 一卜+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一十一+ 一+ + 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一十一+ 一+ 一十一十一+ 一十一十 f s y n c h r o n i z a t i o ns o u r c e( s s r c )i d e n t i f i e r + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = 卜- + = + c o n t r i b u t i n gs o u r c e( c s r c )i d e n t i f i e r s i 斗- - 卜一- 一 一+ 一+ 一+ 一斗+ 一+ 一+ 一+ - + 一+ - + - 斗_ 一卜一+ - + 一+ 一+ 一+ 一+ 一卜一斗- 斗十+ 一1 一 一斗- + 图2 - 1m - p 报文固定头格式 前1 2 个字节出现在所有的r 1 口分组中，c s r c 标识符只有当混合器插入时才有。 这些域的意义如下： 夺版本v ：2 位 该域标识了r 肼的版本。目前定义的版本为2 。( 版本l 用于第一版r t p 协议的 草案，版本0 用于初始由“v a t ”音频工具实现的协议) 。 填充标识p ：1 位 如果置位，则表示报文末尾包含一个或多个直译字节，直译不属于有产载荷的一 部分。最后一个八位组包含了填充字节的数目( 该数目包含最后这个字节，应当忽略) 。 扩展标识位x ：1 位 如果x 标识为1 ，粥曙头的后面必须跟一个可变长的头扩展，如果有c s r c 列表， 头扩展要跟在其后。 夺贡献源( c s r c ) 数目c c ：4 位 指定了跟在固定头后部的c s r c 标识符的个数。 标识位m ：1 位 标识位的解释在特定的层面中定义。它允许标识出报文流中的重要事件( 如帧边 界) 。一个层面可以定义附加的标识位或规定没有标识位。 夺载荷类型p t ：7 位 标识r t p 载荷的格式并确定他在应用程序中的解释。一个层面可能指定一个缺省 的从载荷类型到载荷格式的静态映射。附加的载荷类型可能通过非r t p 手段动态定 义，r t p 源可以在会话过程中改变载荷类型，但是不应该用于单独媒体流的多路复用。 接受者应该忽略那些它不了解的类型的报文。 序号：1 6 位 每发送一个r t p 数据报文，序号加1 。接收者可以用它来检测报文丢失和恢复报 文顺序。初始值应该是随机的。 北京邮电大学硕士论文视频监控系统的若干关键同题的研究及实现 时间戳：3 2 位 时间戳反映了阳口数据报文中第一个字节的采样时间。采样时间必须来源于一个 单调线性增长的时钟。 同步源s s r c ：3 2 位 应随机选择，但要确保同一个r t p 会话中的唯一性，如果一个源改变了源传输地 址，必须选择一个新的s s r c 标志符。 贡献源列表c s r c 砒 可以有o - 1 5 项，每项3 2 位，标志符的数目由c c 字段给出。最多只能标志出1 5 个。c s r c 标志符使用贡献源的s s r c 标志符，由混合器插入。 2 1 3 实时传输控制协议r t c p 报文头格式 r f 5 5 0 中定义了几种r t l 卫报文类型来发送多种控制信息，分别是s r ，r r ， s d e s ，b y e 和a p p ： ( 1 ) 发送者报告s r s r 是有关主动发送者的传输和接收的统计信息，其格式如图2 - 3 所示。 发送报告报文分为四分。依次是：头，发送者信息，报告块( 可能为0 个或多个) ， 特定层面的扩展( 可选) 。 这些域的意义如下： 版本( v ) ：2 位 目前版本号为2 。 夺填充( n ：l 位 如果置位，则此r t c p 报文在尾部包含一些不属于控制信息的附加的填充字节， 这些字节计算在长度字段中。最后一个填充字节记录应忽略的字节的数目，也包括它 自己( 应该是4 的倍数) 。 接收报告计数限c ) ：5 位 报文中包含的接收报告块的数目。0 也是合法的，即可以没有报告块。 夺报文类型( p d ：8 位 为s r 报文分配的类型数字为2 0 0 长度：1 6 位 这个r t c p 报文以3 2 位字为单位的长度减为1 ，包含头和任何填充。 s s r c ：3 2 位 这个s r 报文的发起者的同步源标识符 9 北京邮电大学硕士论文视频监控系统的若干关键问题的研究及实现 o1 23 ol23456 78901234567 89 ol2 34 56789 01 卜一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一十一+ 一+ 一+ 一+ + 一+ 一+ 一+ 一十一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一十一+ h e a d e rl v = 2 i pr cp t = s r = 2 0 0 l e n g t h + 一+ 一+ 一十一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一十一+ 一+ 一+ 一+ 一十一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一十一+ 一+ 一+ 一十一+ s s r co fs e n d e r + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + ：+ = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + s e n d e r n t pt i m e s t 锄p ，m o s ts i g n i f i c a n tw o r d i n f oh 一+ 一十一斗_ 一+ 一十一+ 一+ 一+ 一十一十一+ 一+ 一十一+ _ + 一十一十一+ - 十一十一十一十一卜+ 一十一十一十一十一十一+ 一+ n t pt i m e s t 硼p ，l e a s ts i g n i f i c a n tw o r d + 一+ 一十一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一十一+ 一+ 一十一+ 一+ 一+ 一+ 一十一十一十一十一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一+ 一十一+ 一+ 一+ 十 r t pt i m e s t a m p + 一+ 一+ _ + 一+ 一+ + 一+ 一+ 一卜 一+ 一+ 一+ 一十- + i + 一一1 一一1 一+ 一+ 一卜一- 一 一卜一1 一_ 一卜一+ - + s e n d e r sp a c k e tc o u n t 一十一十一 一一十一p 一1 - p 一 一+ - + 一十一p 一+ - 卜+ 一+ 一十一+ 一 一+ 一+ 一+ 一 一 p 一_ 卜+ 一 一+ h 一+ s e n d e r so c t e t c o u n t + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + r e p o r ts s r c l( s s r co ff i r s ts o u r c e ) b l o c k 十一+ _ + - + - 十一+ - 十一十一+ _ + - + - + - + _ + 一十一十一十一十十+ 一十十+ 一+ - 卜 十一十+ 一+ - 十十+ f r a c t i o n1 0 s tc 删l a t i v e 叫m b e ro fp a c k e t sl o s t 一p 一+ 一 一 一 一卜+ - + 一 一斗+ - + 一+ _ 一一 一卜p 一+ - p 一一1 一 一 一 一 - 一 一+ 一p 一+ e x t e n d e dh i g h e s ts e q u e n c en u m b e rr e c e i v e d 一 一 一 + 卜 一+ 一卜+ - 一+ 一_ 一卜1 一 一+ 一h 一卜卜+ 一+ 叫 一 - 卜1 一+ _ 一 一+ _ + i n t e r a r r i v a lj i t t e r + - 一 一 一 一- 一 一+ 一- 十+ 一+ 一 一- 一+ 一p 一+ _ 一 一1 + - 一 一 一一+ - 一+ 一p 一+ l a s ts r ( l s r ) 卜一+ 一+ 一+ + 一+ 一+ 一+ 一卜一+ 一 一1 一 一 一- 一卜一卜