（通信与信息系统专业论文）基于symbian智能手机的视频监控客户端设计与实现.pdf

摘要 摘要 随着经济的发展、人们生活水平的提高，视频监控已经成为社会生活中的热 点话题。目前大部分的视频监控系统是基于w e b 服务器的视频监控系统，监控终 端为p c 机，通过接入互联网实现远程视频监控。由于互联网接入地点的限制， 无法满足用户随时随地获取监控信息的要求。移动通信网络和移动智能终端技术 的飞速发展为这一问题的解决创造了条件。 本课题将传统视频监控系统与移动多媒体业务相结合，构建基于智能手机的 移动视频监控系统。目前移动通信网络覆盖范围很广，使用手机作为视频监控系 统的终端，几乎不受地点的限制，真正实现用户任何时间，任何地点的视频监控。 同时手机作为最普及的移动终端设备，有利于移动视频监控向民用市场的推广。 本文首先介绍了移动视频监控实现的条件、优势、发展和现状。对移动视频 监控的关键技术进行了讨论，通过比较分析确定使用s y m b i a no s 操作系统的智 能手机作为移动视频监控系统的客户端，并对基于s y m b i a no s 手机软件的开发 及s y m b i a no s 特有的机制进行了介绍。通过对r t s p ，r t p r t c p ，s d p 等移动流媒 体协议的研究，提出了基于s y m b i a n 智能手机的视频监控客户端软件构架设计方 案，并对系统各模块的设计与实现方法进行了详细说明，主要包括u i 界面、会 话控制、网络传输、视频解码与显示，远程监控等部分的设计与实现。本文还对 客户端软件的m p e g - 4 视频解码实现进行了研究，分析了m p e g - 4 码流并给出了解 码器流程图，实现了s y m b i a n 平台上m p e g 一4 视频解码。对解码器的优化方法进 行了讨论，对比了两种i d c t 算法，对解码器i d c t 过程进行优化，并在手机上进 行了测试，达到了一定的优化效果。在手机上对客户端软件的性能进行测试，成 功实现手机实时监控视频的播放及远程控制云台等视频监控软件的核心功能，视 频解码效果良好。本文对于在s y m b i a n 智能手机上实现流媒体视频应用的开发也 具有一定的借鉴作用。 关键词：移动视频监控：s y m b i a no s ；智能手机 a b s t r a c t a b s t r a c t a l o n gw i t ht h ed e v e l o p m e n to fe c o n o m ya n dt h ei m p m v e m e mo fp e o p l e sl i v i n g s t a n d a r d ，t h ev i d e om o n i t o r i n gh a sb e c o m e dh o tt o p i c si ns o c i a ll i f e n o w , m o s to f v i d e om o n i t o r sa r eb a s e do nt h ew e bs e r v e r , t h et e r m i n a lo fv i d e om o n i t o r i n gs y s t e m i sp c ，i tr e a l i z e sr e m o t ev i d e om o n i t o r i n gt h r o u g hi n t e m e t b e c a u s et h er e s t r i c t i o no f i n t e r n e ta c c s s sp o i n t ，t h er e q u i r e m e n to fg e t t i n gt h ei n f o r m a t i o no fv i d e om o n i t o r a n y t i m e ，a n y w h e r e c a nn o tb es a t i s f i e d t h e r a p i dd e v e l o p m e n to fm o b i l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ka n dt h et e c h n o l o g yo fm o b i l et e r m i n a lc r e a t et h ec o n d i t i o nt o r e s o l v et h i si s s u e t h i sr e s e a r c ht o p i cc o m b i n e st h et r a d i t i o n a lv i d e om o n i t o r i n gt e c h n o l o g y 、析t 1 1 m o b i l em u l t i m e d i as e r v i c e st oc o n s t r u c tt h em o b i l ev i d e om o n i t o r i n gs y s t e mb a s e do n s m a r tm o b i l ep h o n e a tp r e s e n t ，m o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r kc o v e r saw i d es c o p e ， u s i n gm o b i l ep h o n ea st h et e r m i n a lo fv i d e om o n i t o r i n gs y s t e mw i l lr e a l l yr e a l i z e v i d e om o n i t o r i n ga n y t i m e ，a n y w h e r e m e a n w h i l e ，a st h em o s tp o p u l a rm o b i l e t e r m i n a ld e v i c e ，m o b i l ep h o n ei sb e n e f i c i a lf o ri n d i v i d u a lm a r k e tp r o m o t i o no fv i d e o m o n i t o r i n gs y s t e m t h i sp a p e rf i r s ti n t r o d u c e st h ec o n d i t i o n s ，a d v a n t a g e s ，d e v e l o p m e n ta n ds t a t u so f m o b i l ev i d e om o n i t o r i n gs y s t e m ，t h ek e yt e c h n o l o g i e so fv i d e om o n i t o r i n gs y s t e ma r e a l s od i s s c u s s e d s e l e c t i n gt ou s et h es m a r tp h o n eu s e ds y m b i a no sa st h et e r m i n a lo f m o b i l ev i d e om o n i t o r i n gs y s t e mb yc o m p a r a t i v ea n a l y s i s t h em o b i l ep h o n es o f t w a r e d e v e l o p m e n tb a s e do ns y m b i a no sa n dt h es p e c i f i cm e c h a n i s m sw e r ei n t r o d u c e d t h r o u g ht h er e s e a r c ho fm o b i l es t r e a m i n gm e d i ap r o t o c o ls u c ha sr t s p , r t p r t c e s d l t h i sp a p e rp u t sf o r w a r dad e s i g no fv i d e om o n i t o r i n gc l i e n ts o f t w a r ea r c h i t e c t u r e b a s e do nt h es y m b i a ns m a r tp h o n e ，a n dg i v e st h ed e t a i l e dd e s c r i p t i o no ft h em o d u l e s d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft h ec l i e n ts o f t e w a r e ，m a i l l l yi n c l u d e st h ed e s i g na n d i m p l e m e n t a t i o no fu i ，s e s s i o nc o n t r o l ，n e t w o r kt r a n s m i s s i o n ，v i d e od e c o d i n ga n d d i s p l a y i n g ，a n dr e m o t ec o n t r 0 1 t h i sp a p e ra l s oh a st h er e a s e a c ho nt h er e a l i z a t i o no f m p e g - 4v i d e od e c o d i n gi nt h em o b i l ep h o n e ，a n a l y z e st h em p e g 一4b i ts t r e a ma n d i i a b s t m e t g i v e st h ef l o wc h a r to fd e c o d e r , f i n a l l yr e a l i z e st h em p e g 一4d e c o d e ro ns y m b i a n p l a t f o r m t h eo p t i m i z a t i o nm e t h o d so fd e c o d e ra r ed i s s c u s s e d ，t w oi d c ta l g o r i t h m s a r ec o n t r a s t e d t h ed e c o d e ri so p t i m i z e da n dt e s t e do nt h em o b i l ep h o n e t h e o p t i m i z a t i o nw o r ki sa c h i e v e dac e r t a i ne f f e c t t h ep e r f o r m a n c eo fc l i e n ts o f t w a r ei s t e s t e do nt h em o b i l ep h o n e ，t h ec o r ef u n c t i o n so fv i d e om o n i t o r i n gc l i e n ts o f t w a r e s u c ha sr e a l t i m ev i d e om o i t o r i n ga n dr e m o t ec o n t r o la r es u c c e s s f u l l yi m p l e m e n t e d ， a n dv i d e od e c o d e rw o r k sw e l l t h i sp a p e ra l s oc a l lb ear e f e r e n c et ot h o s ep e o p l ew h o w a n tt od e v e l o ps t r e a m i n gv i d e oo nt h es y m b i a ns m a r tp h o n e k e yw o r d s ：m o b i l ev i d e om o n i t o r i n g ，s y m b i a no s ，s m a r tp h o n e 厦门大学学位论文原创性声明 兹呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立完成的研究成 果。本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在 文中以明确方式标明。本人依法享有和承担由此论文产生的权利 和责任。 声明人( 签名) ：酬旋 朋矿年茁月泌日 厦门大学学位论文著作权使用声明 本人完全了解厦门大学有关保留、使用学位论文的规定。厦门大 学有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的纸质版和电 子版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学 校图书馆被查阅，有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索， 有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适 用本规定。 本学位论文属于 l 、保密() ，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密( ) ( 请在以上相应括号内打“ ) 作者签名：髟煅 刷磴轹缈瓦 1 日期：瑚矿年歹月撂日 e t 1 朝：螂年歹月谚日 第一章绪论 第一章绪论 视频监控系统是一个非常具有市场价值和使用价值的系统，根悉2 0 0 6 年全 球视频监控市场已经超过了5 0 亿美元。目前视频监控被广泛地应用到银行、交 通运输、电力、水利、智能大厦、商场等各个领域以及各种人口密集场所，视频 监控在社会治安、工业控制、无人值守监控等多方面发挥着巨大的作用。 1 1 视频监控发展概述 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。近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控 技术也有长足的发展。视频监控系统经历了本地模拟信号监控系统、基于p c 的多媒体监控系统、基于w e b 服务器的远程视频监控系统等三个发展阶段。目 前大部分的视频监控系统是基于w e b 服务器的视频监控系统，其主要特点是：视 频服务器内置一个嵌入式w e b 服务器，采用嵌入式实时操作系统。可以直接连入 以太网，省掉了各种复杂的电缆，具有方便灵活、即插即看等特点，同时，用户 也无需使用专用软件，仅用浏览器即可。 从以前的模拟监控到现在的数字监控；从落后的现场监控到先进的远程监 控；从有人值守监控到现在的无人值守监控，视频监控正朝着数字化、网络化、 规模化方向蓬勃发展曲1 。 1 2 移动视频监控 视频网络监控，已经成为这两年数码监控发展的重头戏，但是由于互联网接 入服务的局限性，加上相关管理人员流动性等多方面的因素，基于网络视频监控 的弊端逐步体现出来，把网络视频监控与智能移动终端结合起来，实现移动视频 监控，用户在任何时候，任何地点都可以对视频监控点进行监视和控制。移动视 频盟控克服了普通远程网络视频监控对于监控客户端地点上的限制。 手机是目前最方便、最普及的通讯工具，通过手机实现移动视频监控，将把 数码监控推向一个新的高度。 基于s y m b i a n 智能手机视频监控客户端的设计与实现 1 2 1 移动视频监控实现的基本条件 手机要实现移动视频监控，需要具备三个最基本的条件如1 ： 第一，满足移动视频的网络带宽。目前中国移动g p r s 的数据网络下行实测 带宽能稳定在2 0 k b p s 左右，中国联通c d m a 的数据网络下行实测带宽能稳定在 4 0 k b p s 。传输带宽的不足影响了移动视频业务的质量和实时性。随着3 g 移动网 络的布设并投入运营，移动视频网络带宽不足的问题将逐步得到解决。 第二，手机处理器的能力要能够完成视频解码。随着半导体技术的发展，手 机处理器在低功耗的要求下，其处理能力也得到了迅速的提高，如a r m 公司提供 的a r m 内核、t i 公司的o m a p 、i n t e l 公司的x - s c a l e 等，这些都具备视频的解 码能力。 第三，手机厂商提供开发平台。手机产业发展非常迅速，为了产业发展以及 鼓励第三方介入手机应用软件的开发，手机厂商把手机的开发平台公开，这样便 于手机增值业务的开展，这也为非手机厂商开发手机视频监控提供了良好的环 境。 1 2 2 移动视频监控的兴起和优势 手机是目前电子产品中最大的产业，它改变了目前人类的生活，手机最大的 优势是随时随地、方便和及时。随着手机处理器能力的进一步提高，视频编码和 解码的能力进一步加强，g p r s 、c d m a 无线网络已经得到普及，数据网络带宽能 够稳定在2 0 k b p s 、4 0 k b p s ，这个带宽用于交互式视频通讯还有一些勉强，但可 基本满足视频监控要求。 于机实现移动视频监控，其优势非常明显，主要体现在以下几个方面： 1 、网络健全，覆盖面广。目前中国移动的g p r s 网络、中国联通的c d m a 网 络，覆盖范围已经非常广，几乎无处不在。使用手机监控，几乎不受区域限制。 2 、使用方便，操作简单。目前手机是最普及的移动终端，使用方便，操作 简单，只要会用手机，大人小孩都可以使用手机监控。 3 、使用成本低，价格便宜。由于目前移动数据业务量不大，移动运营商为 了鼓励使用移动数据业务，采用了很多优惠措施。在移动数据兴起以后，移动数 据业务的费用会大幅度降低。 2 第一章绪论 4 、随时随地，即时有效。由于手机视频监控，不受时间地点限制，随时随 地实时观看监控视频，如果同手机短信、手机彩信等即时通讯结合起来，更加方 便、及时。 5 、潜在用户群庞大。目前智能手机迅速普及，可以安装视频监控软件的手 机用户，都可能使用手机视频监控。 6 、功能多样化。使用移动视频监控，不仅是可以完成视频监控的功能，还 有视频信息的及时获取功能，如交通信息的实时获取、医院病人的探视、幼儿园 小孩的探视、家庭监看等阳。手机视频监控，将有利于民用视频监控市场的兴起。 7 、体积小巧，携带方便。手机体积小巧，作为移动监控系统客户终端，对 于经常外出人员，携带十分方便。 1 2 3 移动视频监控的发展与现状 智能手机的普及，基础网络的完善，将从技术上极大地推动移动视频监控的 发展；人们对自身安全的关注，5 亿多手机用户，蕴涵着巨大的市场需求n 1 ，目 前国内已经有许多i t 公司开始关注移动视频监控这一新兴领域，投入一定的人 力物力进行相关的项目开发，同时，移动视频，移动流媒体也是各高校研究的热 点，移动视频相关技术的研究为移动视频监控的进一步发展开辟了道路。 今后更多的监控设备将具有无线网络功能，更多的监控应用将部署在移动终 端上；市场的兴起也将催生一批s p ( 服务提供商) ，为广大的个人用户提供完善 的移动视频监控服务。这两个方面将促使移动监控技术得到广泛的应用。当然， 作为一项新技术，在发展过程中将会有这样那样的问题，当前困扰这项技术推广 的问题主要是移动网络带宽还不足以支持流畅的移动视频业务。随着中国3 g 时 代的到来，移动视频监控技术将迎来它真正的春天。 现在在无线网络发达的北美和欧洲，由于政府的大力支持，移动视频监控的 发展和推广也非常迅速，亚洲地区的国家如日本和新加坡，也都在积极发展移动 视频相关领域的应用。 1 3 课题的研究背景与内容 传统的远程监控系统一般通过专业设备和专用网络实现，与普通人的生活距 基于s y m b i a n 智能手机视频监控客户端的设计与实现 离较远：随着智能手机计算能力的增强以及移动数据网络带宽的提高，使得以智 能手机作为终端的远程监控系统成为了可能。这样的系统如果能实现，将使智能 手机用户能随时随地了解、控制可能远在千里之外的监控现场，极大地方便人们 的日常生活与管理活动。 本课题主要完成基于智能手机的视频监控客户端的设计与实现。通过对移动 视频监控关键技术的研究，提出监控客户端软件的设计方案。学习s y m b i a no s 平台手机软件开发相关知识，编程实现基于s y m b i a n 智能手机的视频监控客户端 软件，主要研究在s y m b i a n 开发平台上实现基于r t s p 、r t p r t c p 等流媒体协议 的手机实时视频播放，使用h t t p 协议实现远程云台控制。对在手机上视频解码 进行研究，实现s y m bj a n 智能手机上的m p e g - 4 视频解码并对其优化进行研究。 1 4 论文结构安排 根据课题研究_ 丁作的内容，本论文主要分为七章： 第一章，简要介绍了视频监控的发展，主要介绍了移动视频监控实现的条件， 优势，发展与现状，并说明了课题的研究背景与研究内容。 第二章，主要介绍了实现移动视频监控的关键技术，包括移动智能终端，移 动流媒体技术以及常用的移动视频编码标准。 第三章，主要介绍软件开发平台s y m b i a no s 的一些基本知识，主要包括 s y m b i a n 操作系统的体系结构，开发平台的种类，一般程序开发的基本流程，以 及s y m b i a n 特有的一些机制和编程方法。 第四章，提出了视频监控系统的总体设计方案，主要介绍了手机客户软件的 架构设计，并对每部分进行了设计说明。 第五章，主要是客户端软件的详绌设计与实现，主要包括界面以及系统各模 块的设计与实现。 第六章，对客户端软件的m p e g 一4 视频解码实现进行了研究，分析了m p e g 一4 码流并给出解码器流程图，讨论了两种i d c t 算法，对解码的i d c t 过程进行优化， 并给出优化结果。 第七章，总结与展望，总结主要工作内容及本文的研究成果，并提出进一步 的研究工作。 4 第二章移动视频监控关键技术 第二章移动视频监控关键技术 2 1 移动智能终端 在移动视频监控系统中，监控客户端由移动智能终端充当，典型的智能通信 终端包括智能于机设备、会议智能终端、i p 电话智能终端、具备通信能力的笔 记本电脑和具备无线通信能力的个人数字助理等。在软件体系上，智能通信终端 必须具备操作系统。由于操作系统是应用软件的基础平台，故对操作系统的竞争 异常激烈。移动智能终端目前主流的操作系统有s y m b i a n ，w i n d o w sm o b i l e 和 l i n u x 等三个。 2 1 1 嵌入式手机操作系统 1 、s y m b i a no s o s y m b i a n 操作系统也被称作e p o c 系统，这是最早南p s i o n 公司开发的一个 专门应用于手机等移动设备的操作系统。1 9 9 8 年6 月，由爱立信、诺基亚、摩 托罗拉和p s i o n 共同出资，筹建了s y m b i a n 公司口3 。s y m b i a n 公司以开发和供应 先进、开放、标准的手机操作系统s y m b i a no s 为目。s y m i b a n 操作系统在智 能移动终端上具有大量的应用程序以及强大的通信处理能力，并且提供了灵活的 应用程序界面( u i ) 框架，目前s y m b i a n 已经占据了智能手机操作系统市场7 0 以上的份额。 2 、w i n d o w sm o b l i e 。 w i n d o w sm o b il e 包括p o c k e tp c 、s m a r t p h o n e 以及p o c k e tp cp h o n e 三大 平台体系。此系列操作系统功能强大，具备音频播放、视频文件播放、上网冲浪、 m s n 聊天、电子邮件收发等功能。但是此类手机也因为配置高，功能多而产生耗 电量大，电池待机时间短，硬件成本高等缺点。w i n d o w sm o b i l e 是在w i n d o w s 操 作系统上变化而来的，两者的操作界面非常相似。因此，采用此操作系统的手机 方便易用。 3 、l i n u xo s 。 l i n u x 凭借其自由、免费、开放源代码的优势，经过来自互联网、遍布全球 基于s y m b i a n 智能手机视频监控客户端的设计与实现 的程序员的努力，再加上i b m 、s u n 等计算机巨头的支持，在手机操作系统市场 中异军突起。l i n u x 手机操作系统是由计算机l i n u x 操作系统变化而来的，具有 稳定、可靠、安全等优点，有强大的网络功能陋1 。 这些操作系统各有优势，l i n u x 是开源的，免费的，经济方面的优势明显； w i n d o w sm o b i l e 是微软公司开发的，拥有雄厚的技术实力；s y m b i a n 操作系统由 摩托罗拉，西门子，诺基亚等公司支持，拥有较大的用户群，占领着移动智能终 端大部分市场。综上对比这三个手机嵌入式操作系统，考虑到普及性，市场占有 率，手机监控软件开发的可实现性，选择s y m b i a no s 作为本课题视频监控客户 端软件开发的系统平台。s y m b i a no s 得到了占据市场份额大多数的手持通讯设 备厂商的支持，在n o k i a 的人力倡导下，已经成为一个开放的、易用的、专业的 开发平台，支持c + + 和j a v a 语言。 2 1 2 智能手机软件开发 目前主流的智能手机应用软件开发语言是j 2 m e 和c + + 。j 2 m e 比较通用，使 用j a v a 语言，具备j a v a 的优势，支持的厂商众多。s u n 公司提供了通用的开发 工具j 2 m ew i r e l e s st o o l k i t ，各厂商也有自己的扩展s d k 。j 2 m e 最大的优势是 跨平台特性。c + + 针对高性能和全面的功能特性，有完备的a p i 集可以访问智能 手机的所有属性。 1 、s y m b i a no sc + + 针对高性能和全面的功能特性。有完备的a p i 集可以访问智能手机的所有属 性，如：蓝牙和红外、网络和通信、本地用户界面类、所有的消息接口。对于通 过典型的s i s 安装文件安装的应用，其大小在5 0 一5 0 0 k b 之间。 2 、j 2 征( c l d c ：i 唾i d p ) 当在不同的终端和设备类型中支持可移植性时，j a v am i d p 是必不可少的。 现有的j a v am i d pa p i 包括：标准j a v a 库、永久数据存储方法、m i d p 用户界 面类、基本的网络类、当使用明确的j a d j a r 一卜载方法安装时，标准的应用大小 在2 0 4 0 k b 之间口1 。 6 第二章移动视频监控关键技术 2 2 移动流媒体技术 移动流媒体技术是网络音视频技术和移动通讯技术发展到一定阶段的产物， 它是融合很多网络技术之后所产生的技术。随着第三代移动通信技术的逐步成 熟，将移动流媒体技术引入移动增值业务，已经成为目前全球范围内移动业务研 究的热点之一。 2 2 1 移动流媒体实现方式 移动流媒体业务就是流媒体技术在移动网络和终端上的应用，主要是利用目 前2 5 g 或3 g 的移动通信网，为手机终端提供音频、视频的流媒体服务。 目前有主要有两种实现方案：下载和流传输阳引。 在下载方式下，用户将流媒体内容下载并存储到本地终端中，然后可以选择 在任意时问进行播放。这种方式要求终端有较高的处理能力和很大的存储能力。 在流传输方式下，音频和视频以实时的方式传送给终端，终端不用等待整个 文件下载完就可以播放媒体，用户只需等待很短的时间( 不超过l o r e s ) 就可以 播放媒体，也不需要终端具有很大的存储能力。流传输可以提供两种业务模式： 点播方式和直播方式： 流媒体点播：终端用户通过手持设备，经过w a p 网关，访问运营商体提供的 视频服务。用户选择了一个节目内容后，流媒体系统将相关的媒体数据传送到用 户的手持设备上，手持设备先必须对媒体设备进行缓冲，然后对媒体数据进行相 应的解码播放，等待缓冲区的数据足够播放后，手持终端才开始播放媒体内容。 流媒体直播：流媒体编码服务器将实时信号编码压缩成相应的格式，并经由 流媒体服务器分发到用户的终端播放器。当用户访问正在直播的内容时，是从正 在直播的当前时刻进行播放，而不是从内容的开始进行播放。根据实时内容信号 源的不同，又可以分为电视直播、远程监控等。 流媒体传输方式有两种：顺序流传输( p r o g r e s s i v es t r e a m i n g ) 和实时流 传输( r e a l - t i m es t r e a m i n g ) 。 顺序流方式：顺序流传输方式是顺序下载，边下载边播放前面已经下载的部 分，顺序下载方式不具备交互性。顺序流方式通常采用的是超文本传输协议 基于s y m b i a n 智能手机视频监控客户端的设计与实现 ( h t t p ) 通过t c p 发送，用标准h t t p 服务器就可以提供服务，不需要特殊的协 议。因为是无损下载，所以播放质量比较高，但是必须忍受延迟，网络状况的影 响基本表现在等待时间上。顺序传输方式的缺点是不适合传输时间较长的媒体片 段，也不能提供随机访问功能。 实时流方式：在实时流传输方式下，流媒体可以实时播放，具备交互性，实 时流方式需要专门的协议如r t s p ，还需要专用的流媒体服务器。由于是实时播放， 网络状况对播放质量的影响比较直接，当网络阻塞和出现问题的时候，分组的丢 失会导致视频质量变差，播放出现断断续续甚至停顿的现象。实时流方式的优点 是具有更多的交互性，缺点是需要更多的协议和专用服务器，配置和管理更为复 杂。 2 2 1 移动流媒体业务的相关协议 实现移动流媒体业务的协议栈巾，视频、音频等流媒体数据主要通过r t p u d p 承载，而一些静态的图像、文本则可以使用h t t p 进行承载。对于能力交换 和表示描述可以使用h t t p 或者r t s p 进行封装，这取决于不同的实现方式。r t s p 和s d p 用于会话建立和控制，m i m e 描述媒体类型，r t p 是流媒体负载的传输协议。 l 、会话建立 会话建立是指移动流媒体客户端获得初始会话描述的方法。初始会话描述可 能是一个表示描述、或者一个场景描述、或者仅仅是一个指向该内容的u r l 。移 动流媒体客户端应当支持按以下格式定义的初始会话描述：s m i l ，s d p 或者简单 的r t s pu r l n 刚。通过解析初始会话描述提供的信息，配置相应参数，建立会话。 2 、实时流协议r t s p r t s p ( r e a l - t i m es t r e a m i n gp r o t o c 0 1 ) 是由r e a l n e t w o r k s 和n e t s c a p e 共同 提出的一种协议，是一种客户端到服务器的多媒体流化表示控制协议。用于在服 务器之间建立和控制具有实时特性的数据传输。它定义了如何使一对多应用程序 有效地通过i p 网络传送多媒体数据，这个协议完成两项关键功能：一是建立呼 叫连接，在客户端和服务器之间建立数据流链接；二是数据激活，让客户端知道 使用何种方法可以得到并播放所属内容。r t s p 定义的方法有1 l 项n 妇n 引： 第二章移动视频监控关键技术 表ir t s p 实现方法 。“6 、 “ !，- 、祷 m e t h o dd i r e c t i o n r e q u i r e m e n t f u n c t i o n 馐 d e s c r i b ec - s 推荐使用让服务器或者客户端告诉对方可以被接收 的选项，该请求可以任意时刻发出。 j 6 l f 州0 u n c ec 一 s s 一 c可选项c 一 s ：将显示和媒体对象的标识送到服务器 上。 s - c ：实时更新会话描述。 g e t _ p a r a m e t e r c 一 s s 一 c 可选项请求检索u r l 指定的演示和媒体的参数值。 o p t l 0 nc 一 s s 一 c 可选项服务器或客户端告诉对方可以接收的选项。 p a u s ec 一 s 推荐使用用于客户端申请暂停数据的传送。 p l a yc - s 必选项客户端向服务器申请开始发送数据，前提是 必须已经使用“s e t u p ”方法。 r e c o r dc 一 s 可选项根据显示描述开始录制制定范围媒体数据。 r e d i r e c ts 一 c 可选项服务器通知客户端需要连接到另一个服务 器，并要求客户端连接到指定的u r l 地址。 s e t u pc 一 s 必选项客户端向服务器端为一个流申请资源并建 立以一个r t s p 会话。 s e t _ p a r a m e t e r c 一 s s 一 c可选项 通过u r l 为显示或流指定参数值。 t e a r d o w nc - s 必选项客户端向服务器申请停止传送指定的流，并 释放该流所【与用的资源。 3 、会话描述协议s d p r t s p 需要一个表示描述( p r e s e n t a t i o nd e s c r i p t i o n ) ，以便说明一个流媒 体会话的基本属性。主要目的是解决多媒体会话通知、邀请和会话的初始化工作。 s d p 定义了会话描述的统一格式，典型的会话传送协议包括：s a p ( s e s s i o n a n n o u n c e m e n tp r o t o c o l 会话公告协议) ，s i p ，r t s p ，h t t p 。 s d p 消息中包含两层，即会话层和媒体层。一个会话描述中可能包含一个或 多个媒体层的信息。s d p 消息的基本内容包括：会话信息( 会话名和目的、会话 时问、会话使用的带宽、会话的用户信息) 和媒体信息( 媒体类型，例如视频或音 频：传输协议，例如r t p u d p i p ；媒体格式，例如h 2 6 3 视频或者m p e g 视频： 多播地址和媒体传输端口；i p 单播会话的联系地址和媒体传输端口等) n 引。 4 、实时传输控制协议r t p r t c p 移动流媒体的业务定义是按照实时或点播方式通过移动网络向手机终端进 行音视频广播，面向连接的t c p 需要较多的开销，所以不适合移动流媒体的应用； 移动流媒体传输一般采用实时传输协议r t p u d p 来传输实时多媒体数据，以获得 较小的时延和减少数据开销。 9 基于s y m b i a n 智能手机视频监控客户端的设计与实现 r t p ( r e a l ti m et r a n s p o r tp r o t o c 0 1 ) 是实时数据传输协议，由i e t f 作为 r f c l 8 8 9 发布。r t p 被定义为在一对或一对多的传输情况下工作，其目的是提 供时间信息和实现流同步，为实时传输提供时序重构、帧遗失检测、数据安全等 多种服务。r t p 通常使用u d p 传送数据，r t p 本身只保证实时数据的传输，并不 能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制，也不提供流量控制或拥塞控制。 r t c p 负责管理传输质量在当前应用进程之间交换控制信息。在r t p 会话期 间，各参与者周期性地传送r t c p 包，包中含有己发送的数据包的数量、丢失的 数据包的数量等统计资料，服务器可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚至 改变有效载荷类型。r t p 和r t c p 配合使用，能以有效的反馈和最小的开销使传 输效率最佳化，适合传送网上的实时数据。 r t c p 包的主要类型包括：s r ，发送报告，发送者的发送和接收信息的统计； r r ，接收报告，非发送者的接收信息的统计；s d e s ，信息源的描述，包括c n a m e ； b y e ，会话参与者会话结束标志；a p p ，某种应用功能；几个单独的r t c p 包可以组 合成混合r t c p 包进行传输。 2 3 视频压缩编码 目前从事视频压缩标准制定的国际标准组织主要有国际电信联盟i t u - t 的 视频编码专家组v c e g 和国际标准化组织i s o i e c 的运动图像专家组m p e g 。两个 标准化组织根据不同的应用需求，采用近似的压缩编码技术，分别制定了h 2 6 x 和m p e g - x 系列视频乐缩标准，虽然它们的应用领域不同，但是均采用了预测编 码结合变换量化的混合编码模式。目前主流的低码率视频压缩编解码标准主要有 h 2 6 3 、m p e g - 4 、h 2 6 4 a v c 。 2 3 1h 2 6 3 标准( i t u ，1 9 9 6 ) h 2 6 3 建议的制订是为了满足对活动图像进行低码率编码的需要。其图像源 编码算法的基本配置基于i t u - t 的h 2 6 1 建议，为了改进性能又包含了四个可选 的编码选项1 。h 2 6 3 的单位码率可以小于6 4 k b i t s ，且支持的原始图像格式很 多。h 2 6 3 主要在视频会议和视频电视方面有很广泛的应用，包括：桌面环境或 室内环境下的会议系统，通过i n t e r n e t 或电话线路实现的视频通信电予监视， l o 第二章移动视频监控关键技术 操作运程医疗以及基于计算机的培训与教育等。 2 3 2m p e g - 4 标准( i s o ，1 9 9 9 ) m p e g - 4 是i s o 为传输数码率低于6 4 k b i t s 的实时图像设计的。旨在将众多 的媒体应用集于一个完整的框架内，为不同性质的视音频数据制定通用、有效的 编码方案。m p e g - 4 为了支持高效压缩、基于内容交互和基于内容分级扩展，引 入了a v o ( a u d i o v i d e oo b j e c t ) 的概念实现基于内容的表示方法n5 1 。m p e g - 4 的编 码系统也是开放的，为各种多媒体应用提供一个灵活的框架和一套开放的编码工 具，不同的应用可选取不同的算法。 2 3 3a 2 6 4 a v c ( j v t ，2 0 0 3 ) h 2 6 4 a v c 是m p e g 一4 第十部分，作为面向电视电话、电视会议的新一代编 码方式，目标是在同等图像质量条件下，压缩效率比任何现有的视频编码标准提 高1 倍以上。h 2 6 4 a v c 采用了面向网络传输的结构和语法，增强了标准的网络 适应能力，并且提供了较强的抗误码特性，适用于丢包率高、干扰严重的无线信 道视频传输们。 众所周知，h 2 6 4 的高效性是建立在其实现的高复杂度算法基础上的，就其 基本规范而言，编解码器复杂度较高，这对当前的多媒体处理芯片性能提出了极 大的挑战，特别是对于携带式手持设备来说，意味着生产成本的提高和电池寿命 的缩短。此外，针对本课题中视频舱控服务器采用目前技术比较成熟的m p e g 一4 编解码器，并且考虑到手机上视频解码复杂度对监控制视频数据实时解码的影 响，本文中选择采用m p e g - 4 解码器作为视频监控客户端的解码器。 2 4 本章小结 本章介绍了实现移动视频监视控的关键技术，通过几种常见的手机操作系统 的对比分析，最终确定选择s y m b i a no s 作为本文客户端软件所使用的开发系统 平台，并对s y m b i a n 软件开发语言进行了简要介绍；讨论了流媒体的相关实现方 式和所需协议，并对三种常用的低码率视频压缩编解码标准进行分析，确定本文 手机监控客户端软件设计中所使用的解码标准。 基于s y m b i a n 智能手机视频监控客户端的设计与实现 第三章s y m b i a no s 开发平台 3 1s y m b i a no s 概述 1 9 9 8 年6 月，诺基亚( n o k i a ) 、摩托罗拉( m o t o r o l a ) 、爱立信( e r i c s s o n ) 、 三菱( m i t s u b i s h i ) 和p s i o n 在英国伦敦共同投资成立s y m b i a n 公司。这个公司成 立的目的是为了能够设计并开发出一种可以在手机及其他类似的移动通讯终端 产品上运行的开放性操作系统，以此来推动高端智能移动电话及类似的终端产品 尽快进入大众消费领域。之后有西门子、三星、松下、索尼爱立信等手机厂商相 继入资，现如今，s y m b i a n 操作系统的智能手机已经占据了世界智能手机市场超 过8 0 的份额，在中国也有近7 0 的市场份额，处于绝对领导者的地位。 s y m b i a no s 是真正开放的、可扩展的全球化智能手机平台，s y m b i a no s 从 移动通信设备的整体角度进行设计，是一个多任务处理的操作系统，它的特征包 括文件系统、图形用户界面框架，多媒体支持、t c p i p 栈和库，它们用于实现 智能手机上的所有通信功能。s y m b i a no s 具有一个软件开发包，供应第三方应 用程序开发使用，而且操作系统的硬件层经过了抽象，因此可以满足手机生产商 的特定要求口引。s y m b i a no s 作为专用嵌入式手机操作系统，具有以下6 大特点： 操作系统运行在r o m 上。 系统运行在电池驱动的设备上。 完全面向对象。 基于组件的设计。 被设计成确保用户的数据不会丢失。 拥有简单u i 系统。 3 1 1s y m b i a no s 结构 s y m b i a n 是真正的微核操作系统，整个操作系统只有很小的部分试运行在 最高优先级的，其他的功能都是以c l i e n t s e r v e r 方式提供。s y m b i a n 系统主要 由应用层、系统层、服务层、内核、和驱动程序5 个部分组成n 7 1 。 1 、应用层。应用层主要包括s h e l l 、o p l 以及其他应用程序。 第三章s y m b i a no s 开发平台 2 、系统层。系统层主要包括程序中常见的d i a l o g s ( 对话框) 、m e n u ( 菜单) 、 t o o l b a r ( 工具栏) 、i c o n s ( 按钮) 、r