（计算机应用技术专业论文）webcam视频监控管理系统关键技术研究与实现.pdf

r，0， 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得或其他 教育机构的学位或证书使用过的材料。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谢意。 学位论文作者签名：镌彪期：碎多月7 同t| 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，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，允许论文被查阅和借阅。 本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学 技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络 向社会公众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学譬论文作者签名荡魈 签字嗍碲多月 r 导师签字：量戾乡 签字同期：矽7 年石月7 同 l 怔b c a m 视频监控管理系统关键技术研究与实现 摘要 网络摄像机( w e b c a m ) 是具有内置w e b 服务器，可以通过网页浏览器直 接进行视频监控、远程配置、云台控制等操控的视频监控设备终端，具有安装 简单、布局方便的特点。但是，由于嵌入式系统有限的存储空间及基于网页访 问机制的局限性，很多w e b c a m 之外的延伸功能无法实现，例如定时启动 停止功能、多用户权限分配、大数据量视频的存储和回放等功能。 本文的主要目标是通过了解项目中应用的w e b c a m 的各种应用功能，学习 m o t i o nj p e g 编解码过程、w e b c a m 生产商提供的丌发模块s d k 和嵌入式数据库 知识，并设计合理的项目流程，实现基于w e b c a m 项目的定时控制、视频存储回 放、人机界面美化等扩展功能，最终使项目能够脱离w e b 访问管理的方式，实 现友好的桌面访问及智能管理多个w e b c a m 视频摄像头。 本论文的重点在于对w e b c a m 监控管理软件的设计、界丽模块的功能分析以 及应用过程中的经验和技巧。 最后对该项目的发展方向做了进一步的讨论和展望。 关键词：视频管理系统；网络摄像机：定时控制；视频回放；人机界面 r e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o no fk e y t e c h n o l o g i e so f w e b c a mv i d e om o n i t o rm a n a g e m e n t s y s t e m s a b s t r a c t w e bc a m e r a ( w e b c a m ) i sa 虹1 1 do fd i g i t a lc a m e r av i d e om o n i t o rs e r v i c e t e r m i n a l sw i ma ni n b u i l tw e bs e r v e rb yw h i c hp e o p l ec a l lm o n i t o rv i d e o c o n t r o l r e m o t e l ya n dm a n i p u l a t ep t z ( p a n t i l t z o o m ) i ti sv e r y e a s ya n dc o n v i e n tt oi n s t a l l a n dm a k el a y o u t h o w e v e r , t h el i m i t a t i o n so fw e ba c c e s sm e c h a n i s ma n de m b e d e d s y s t e m sr a m a n dr o mm a k es o m ee x t e r n a lf u n c t i o n sl i k es t a r t s t o ps c h e d u l e ， m u l t i u s e fm a n a g e m e n t ，h u g ev i d e od a t as t o r a g ee t c i m p o s s i b l e t h i sp a p e ri n t r o d u c e db a s a lf u n c t i o n sa n dc h a r a c t e r i s t i c so fw e b c a mm o d u l e s f i r s t l ys u c ha sm o t i o nj e p gf o r m a t , n e t w o r ki n t e r f a c ec o n t r o l sa n de m b e d e dd a t a b a s e i n t e r f a c e t h e n , t h ep a p e rd e s i g n e da n da n a l y z e dap r o j e c t w e b c a mm o n i t o r m a n a g e m e n ts y s t e m o nt h eb a s i so f t h ea b o v e ，t h ep a p e rs h o w e dh o wt oi m p l e m e n t w e b c a mm o n i t o rm a n a g e m e n ts y s t e m ss u b f u n c t i o n si n c l u d i n gs t o r a g e ，p l a y i n g ， s c h e d u l ea n du ie t c b yv c + + 6 0 v i n a l l y ，t h ep r o j e c tb r o k eo u to fo b s o l e t e w e b - a c c e s sm a n a g e m e n tm o d ea n dr e a l i z e dad e s ka c c e s s f r i e n d l ys y s t e mm a n a g i n g m u l t i p l ew e b c a mi n t e l l i g e n t l y t h i sp a p e rf o c u s e do nt h ed e s i g no fw e b c a mm o n i t o rm a n a g e m e n t s y s t e m ，t h ef u n c t i o na n a l y s i so f u im o d u l e ，t h ed e v e l o p i n ge x p e r i e n c ea n dm e t h o d s o fi m p l e m e n t a t i o n s i nt h ef i n a l i t y , t h ep a p e rs u m m e du pt h ec o n t e n ta n dp r o s p e c t e dt h ef u t u r eo f t h ep r o j e c t k e y w o r d s ：v i d e om a n a g e m e n ts y s t e m ；w e b c a m ；t i m i n gc o n t r o l ；v i d e or e p l a y ； h u m a n - c o m p u t e ri n t e r f a c e 目录 0 弓l 言。1 0 1 课题研究背景和现状分析1 o 2 课题研究和开发目标1 0 3 课题研究的内容1 0 4 本文的安排1 1 项目分析3 1 1 项目简介3 1 2 可行性分析4 1 3 系统结构图5 1 4 需求规格说明书6 1 4 1 功能需求6 i 4 2 性能要求7 1 4 3 可靠性要求7 1 4 4 接口需求7 1 5 本章小结7 2j p e g 数字图像理论基础8 2 1 色彩转换格式8 2 2 文件结构9 2 3 本章小结1 3 3w e b c a m 网络接口分析。14 3 1 网络接口流程1 4 3 2 网络模块功能分析1 5 3 3 模块接口1 6 3 4 本章小结2 0 4s q l i t e 数据库接口分析2 1 4 1s q l i t e 数据库简介2 l 4 2 模块接口2 4 4 3 本章小结2 6 5 项目设计。2 7 5 1 丌发环境2 7 5 2 结构设计2 7 5 3 模块详细设计2 9 5 4 数据库设计3 7 5 5 本章小结4 5 6u i 模块设计白绘控件。4 6 6 1 自绘控件的一般步骤4 6 6 2 实例说明视频播放窗口控件的实现4 7 6 2 1 视频播放窗口控什的需求分析和设计4 7 6 2 2 视频播放窗口控什的头文什代码4 8 6 2 3 视频播放窗口控什的实现代码4 9 6 3 本章小结5 3 7 项目总结与展望5 4 7 1 项目总结5 4 7 2 项目展望5 4 参考文献5 6 附录a 。5 7 至定谢。6 0 个人简历、在读期间发表的学术论文与研究成果6 l 2 w e b c a m 视频监控管理系统关键技术研究与实现 o 引言 0 1 课题研究背景和现状分析 青岛市市北区辽源路街道办事处为了切实做好安全保卫工作，进一步 加强政府职能部门办公场所的安全保障和内部管理，特在办事处内安装了 w e b c a m 摄像头监控设备。由于w e b c a m 只能通过w e b 访问，为了进一步集中 方便管理监控摄像头设备，因此立项进行二次开发视频监控管理系统。 0 2 课题研究和开发目标 本课题研究和丌发的目标为通过学习必要的w e b c a m 图像数据知识，网 络通讯结构以及嵌入式数据库等基本知识，结合项目分析和设计，实现合 理的w e b c a m 项目功能扩展和桌面应用美化。 0 3 课题研究的内容 一研究j e p g 图像格式。 一学习w e b c a m 网络通讯模块。 一学习s q l i t e 嵌入式数据库应用接口。 一进行项目分析和设计，并完成项目的具体实施。 一总结项目过程中u i 自绘控件的一般过程和经验。 0 4 本文的安排 本文共分为八章： 引言阐述了本课题的研究背景和现状、 内容。 第一章分析了w e b c a m 项目的基本需求， 研究和开发目标、研究的主要 并初步设计了系统结构图。 w e b c a m 视频监控管理系统关键技术研究与实现 第二章介绍了w e b c a m 应用的j e p g 图像格式。 第三章介绍了w e b c a m 网络应用模块的基本接口。 第四章介绍了w e b c a m 嵌入式数据库s q l i t e 模块的基本接口。 第五章基于项目需求，对w e b c a m 视频监控系统进行模块划分，创建项 目结构图、数据流程和各个子模块的流程图，并对子模块进行详细介绍， 最后给出了系统中应用的数据库结构。 第六章总结了u i 自绘控件的一般方法和代码框架，并配合w e b c a m 视 频监控系统中的具体实例进一步展示了w x w i d g e t s 的高级用法。 第七章对全文进行了总结，并对项目将来的发展方向和阿景做了展望。 w e b c a m 视频监控管理系统关键技术研究与实现 1 项目分析 1 1 项目简介 w e b c a m 其实是一种内嵌网卡和h t t p 网络服务器的w e b c a m 昵称，一般又可 称为“i p 网络摄影机”，客户可直接藉由因特网或者局域网，利用工e 或者 n e t s c a p e 等网页浏览器实时监控或者操纵的网络摄影机。 青岛市市北区辽源路街道办事处为了切实做好安全保卫工作，进一步加强 政府职能部门办公场所的安全保障和内部管理，特在办事处内安装了w e b c a m 摄 像头监控设备。由于w e b c a m 只能通过w e b 访问，为了进一步集中方便管理监控 摄像头设备，因此立项进行二次丌发视频监控管理系统。基于p l u s t e k ( h t t p ：w w w p l u s t e k c o m ) 研发的w e b c a m 产品，开发配套的监控管理软件系 统。其产品列表如图1 - 1 所示： 产品型号 匹秒 v 一髫 穆 移。 l 秘c a mp 1 0 0 0l p c a mp 3 0 3 0 冤频格式 n l o b o n3 p e g m o t d n 强琶g ；分辨率6 4 0 x 4 8 0 ，3 2 0 ) ( 2 4 0 ，1 6 0 x 1 2 0 m a x1 2 m a x1 5f f a m e s s e c ( 6 4 0 x 4 e o ) s a m e s s e c ( 6 4 0 x 4 e o ) i m a x3 0f f a r u e s s e e ( 3 2 0 x 2 4 0 ) m a x3 0 ；顿率f f a m e s s e c 黝x 2 4 0 ) m a x3 0f f a m e s $ 既( t 6 0 x 1 2 0 ) 安全性 u s e ri o 炉a s s w o r du s e ri d 炉o s s w o r d ；视蜊专输协议 t c pt c p a d p c i v la d p c m 酱频播鼗 罾频传输协议蚜u d p p t zf o c u s jm 0 妇。f 0 c u s ，。m o o r 图卜1 产品规格列表 w e b c a m 监控管理系统项目主要是根据上述w e b c a m 提供的网络通讯模式和外 w e b c a m 视频监控管理系统关键技术研究与实现 部控制接口，实现在一台p c 上集中管理分布在网络中的各个w e b c a m ，并能够实 时显示多路视频流图像，并支持基本的w e b c a m 设置如w e b c a m 检索，图像质量 控制，图像抓拍，视频音频存储等功能。 典型的w e b c a m 网络监控应用结构图如图卜2 所示： 二蔓 i ：j n ? ? ! 。一上一 1 2 可行性分析 嗽i ，? ，、i 一； 川嗍咄揣：。专蒸r ，4 i 厂一；j 。一。 ，| ，。 ， ， ；辫，厂黪y ：羚。 图卜2 典型的w e b c a m 网络监控廊州结构图 1 、经济可行性 网络建设成本很低，而且产品本身集成度很高，不需要购买传统的外部接 入和控制设备，例如矩阵、控制键盘、操纵杆、云台控制译码器等设备，安装 成本大大降低；不需要大型的服务器，只用一般配置的电脑就能够满足监控要 求，网络建设费用相对较低，网路接入方法也更加简单，只需要联入局域网内 即可正常使用。 2 、技术可行性 成熟的网络协议：视频传输采用t c p 协议，音频传输采用u d p 协议，而对 w e b c a m 的控制采用h t t p 协议传输c g i 命令。这些协议都是目自 网络开发中最常 见也是应用最广泛的协议类型。 成熟的视频格式：w e b c a m 采用m o t i o nj p e g 视频流格式传输视频，与流行 m p e 9 4 视频流格式相比，其解码后的图像清晰度更高。 成熟的音频格式：w e b c a m 采用a d p c m 音频压缩格式传输，a d p c m 也是目前 应用非常广泛的一种音频流格式。 4 w e b c a m 视频监控管理系统关键技术研究与实现 3 、操作可行性 系统安装简单，只要普通的联入网路的p c 即可安装w e b c a m 监控管理系统， 作为监控终端。 1 3 系统结构图 w e b c a m 监控管理系统项目的数据主要由六部分组成，即视频数据、音频数 据、c g i 指令控制数据、配置数据，告警数据、备份数据。在本项目中，视频数 据指的是m o t i o nj p e g 流及其解码后的图像数据；音频数据指的是a d p c m 流及 其解码后的音频数据；指令控制数据指的是视频请求和控制图像质量的命令数 据；配置数据指的是存储在数据库中的配置数据和日志信息；告警数据指的是 系统检测到w e b c a m 视频流中有告警信息时，需要把当前图像通过e m a i l 转发的 数据；备份数据指的是本地磁盘存储空间不足的情况时，需要保存到f t p 服务 器的历史数据。其系统结构如图卜3 所示： 图卜3 系统结构图 5 w e b c a m 视频监控管理系统关键技术研究与实现 1 4 需求规格说明书 1 4 1 功能需求 本系统的功能需求为： 1 、显示界面支持4 路w e b c a m 同时联入并显示。 2 、支持图像抓拍，图像存储格式支持为j p e g 格式。 3 、支持手工录像，将w e b c a m 传回的录像内容保存到本地磁盘。 4 、能够根据w e b c a m 名称显示在界面的w e b c a m 列表中。 5 、支持对图像的参数调整，包括明亮度调整( b r i g h t n e s s ) 、饱和度 ( s a t u r a t i o n ) 、对比度( c o n t r a s t ) 、平滑度( s m o o t h n e s s ) 、锐度( s h a r p n e s s ) 和 白平衡( a w b ) 。 6 、当用户在w e b c a m 列表中双击某个w e b c a m 时，弹出登陆框提示登陆，进 行安全访问认证。 7 、自动检测局域网中的w e b c a m 。由于w e b c a m 支持u d p 广播检测，因此可 以实现自动检测局域网w e b c a m 的功能。 8 、具有f t p 备份功能。当本地磁盘控件容量不足的情况下，系统能够备份 最早的影像资料，并把他们存储到指定的f t ps e r v e r 中去。 9 、具有s m t p 功能。当m o t i o na l a r m 信息发生时，系统能够自动快照当前 发生m o t i o na l a r m 的w e b c a m ，并把图像传递给指定的邮件地址。 l o 、提供代理服务器连接客户端设置。使系统能够连接远程w e b c a m ，支持 h t t p ，h t t p s ，s o c k s 4 ，s o c k s 5 类型代理。 1 1 、提供m o t i o nd e t e c t i o n 设置。 1 2 、提供定时录像功能。系统能够根据定时时问启动和截至指定w e b c a m 的 录像。 1 3 、具备w e b c a m 网络参数修改接口配置。允许修改w e b c a m 的i p 地址、子 网掩码、网关和端口。 1 4 、具备同志管理功能。同志需要保留网络通讯同志，m o t i o na l a r m 同志 和系统操作同志。 1 5 、具有磁盘存储容量检测功能，当某个分区的磁盘容量不足的时候，将 会自动跳转至另外分区进行存储，至无容量可用时，如果指定了f t ps e r v e r ， 6 w e b c a i v l 视频监控管理系统关键技术研究与实现 则自动备份时间最早的录像资料，否则，停止所有录像任务，并记录日志。 1 6 、用户能否方便快速的检索本地历史资料。 、 1 7 、提供m o t o r 控制功能。 1 8 、提供媒体播放器。用来播放存储在磁盘上的多媒体数据。 1 4 2 性能要求 l 、响应时间：w e b c a m 对各项指令的反应速度小于o 5 s 。 2 、吞吐量：在c p u 不足1 0 0 的情况下，每秒处理图像帧率不低于1 0 帧( 图 像大小6 4 0 * 4 8 0 ) 。 3 、稳定性：系统需要较强的稳定性，其单次安全运行周期应该大于1 0 0 天。 1 4 3 可靠性要求 1 、支持安全认证，连接w e b c a m 时需要提供用户名密码。 2 、支持断线重联模式，最大连续可重联次数为3 次，三次重联失败，则关 闭断连w e b c a m 画面，并提示。 3 、提供日志记录。同志功能将保存所有的系统操作，告警信息以及网络状 况，以便能够在需要的时候随时调阅。 4 、采用数据库保存相关的配置数据和日志信息。 1 4 4 接口需求 l 、保持对其他子模块和底层模块的模块独立性，松耦合，强内聚的需求。 2 、对w e b c a m 的视频和音频接收分别使用t c p 协议和u d p 协议。 3 、对w e b c a m 的操纵符合 p l u s t e k 公司w e b c a mc g i 接口规范的定义。 1 5 本章小结 本章简要介绍了w e b c a m 监控管理系统项目及其来源，对该进行了概要需求 分析( 包括功能需求、性能需求、可靠性需求、接口需求) ，初步设计了该系统 的数据流图和概要需求说明书。 7 w e b c p u ! 视频监控管理系统关键技术研究与实现 2j p e g 数字图像理论基础 j p e g 是常见的一种图像格式，它由联合照片专家组( j o i n t p h o t o g r a p h i ce x p e r t sg r o u p ) 丌发并命名为“i s o1 0 9 1 8 1 ，j p e g 仅仅 是一种俗称引。j p e g 文件的扩展名为j p g 或j p e g ，其压缩技术十分先进， 它用有损压缩方式去除冗余的图像和彩色数据，获取极高压缩率的同时能 展现十分丰富生动的图像姐。 2 1 色彩转换格式 j p e g 文件使用的颜色空间中，每个分量、每个像素的电平规定为2 5 5 级，用8 位代码表示。从r g b 转换成y c b c r 空间时，使用下面的精确的转 换关系： y = 2 5 6 木e y c b = 2 5 6 水 e c b + 1 2 8 c r = 2 5 6 半 e c r + 1 2 8 其中亮度电平e y 和色差电平e c b 和e c b 分别是c c i r6 0 1 定义的参 数。由于e y 的范围是0 l ，e c b 和e c b 的范围是一0 5 + 0 5 ，因此y 、 c b 和c r 的最大值必须要限制到2 5 5 。于是r g b 和y c b c r 之间的转换关系需 要按照下面的方法计算。 ( 1 ) 从r g b 转换成y c b c r y c b c r ( 2 5 6 级) 分量可直接从用8 位表示的r g b 分量计算得到： y = 0 2 9 9 术r + 0 5 8 7 术g + 0 11 4 木b c b = 一o 16 8 7 r 一0 3 3 13 * g + 0 5 * b + 1 2 8 c r = 0 5 木r 一0 4 1 8 7 ，l cg 一0 0 813 术b + 1 2 8 需要注意的是，不是所有图像文件格式都按照r o ，g o ，b o ，r n ， g n ，b n 的次序存储样本数据，因此在r g b 文件转换成j f i f 文件时需要首先 验证r g b 的次序。 ( 2 ) 从y c b c r 转换成r g b r g b 分量可直接从y c b c r ( 2 5 6 级) 分量计算得到： r w e b c a m 视频监控管理系统关键技术研究与实现 r = y + 1 4 0 2 ( c r 一1 2 8 ) g = y 一0 3 4 4 1 4 ( c b - 1 2 8 ) 一0 7 1 4 1 4 ( c r 一1 2 s ) b = y + 1 7 7 2 ( c b 一12 8 ) 在j f i f 文件格式中，图像样本的存放顺序是从左到右和从上到下。这 就是说j f i f 文件中的第一个图像样本是图像左上角的样本。 2 2 文件结构 j f i f 文件格式直接使用j p e g 标准为应用程序定义的许多标记，因此 j f i f 格式成了事实上j p e g 文件交换格式标准。j p e g 的每个标记都是由2 个字节组成，其l j 一个字节是固定值o x f f 。每个标记之前还可以添加数目 不限的o x f f 填充字节( f i l lb y t e ) 。下面是其中的8 个标记： 1 s o i o x d 8图像开始 2 a p p oo x e oj f i f 应用数据块 3 a p p no x e l 一o x e f其他的应用数据块( n ，1 1 5 ) 4 d q to x d b量化表 5 s o f oo x c o帧开始 6 d h t o x c 4霍夫曼( h u f f m a n ) 表 7 s o so x d a扫描线开始 8 e o io x d 9图像结束 j p e g 的标记码及英文解释列于表2 1 中如下。 表2 1j p e g 定义的标记 s y m b o l c o d ea s s i g n m e n t d e s c r i p t i o n ( 符号) ( 标记代码)( 说明) s t a r to ff r a m em a r k e r s ，n o n h i e r a r c h i c a lh u f f m a nc o d i n g s o f o o x f f c 0b a s e li n ed c t s o f j o x f f c le x t e n d e ds e q u e n t i a ld c t s o f 2 o x f f c 2 p r o g r e s s i v ed c t s o f 3 o x f f c 3 s p a t i a l ( s e q u e n t i a l ) i o s s l e s s s t a r to ff r a m em a r k e r s ，h i e r a r c h i c a lh u f f m a n c o d i n g 9 w e b c a m 视频监控管理系统关键技术研究与实现 s o f 5 o x f f c 5d i f f e r e n t i a ls e q u e n t i a ld c t s o f 6 0 x f f c 6d i f f e r e n t i a lp r o g r e s s i v ed c t s o f 7 o x f f c 7d i f f e r e n t i a ls p a t i a li o s s l e s s s t a r to ff r a m em a r k e r s ，n o n h i e r a r c h i c a la r i t h m e t i cc o d i n g j p g0 x f f c 8r e s e r v e df o rj p e ge x t e n s i o n s s o f 9 0 x f f c 9e x t e n d e ds e q u e n t i a ld c t s o f l o 0 ? f c a p r o g r e s s i v ed c t s o f l l 0 x f f c b s p a t i a l ( s e q u e n t i a l ) l o s s l e s s s t a r to ff r a m em a r k e r s ，h i e r a r c h i c a la r i t h m e t i cc o d i n g s o f l 3 0 x f f c dd i f f e r e n t i a ls e q u e n t i a ld c t s o f l 4 0 x f f c ed i f f e r e n t i a lp r o g r e s s i v ed c t s o f l 5 0 x f f c fd i f f e r e n t i a ls p a t i a ll o s s l e s s h u f f m a nt a b l es p e c i f i c a t i o n d h t0 x f f c 4 | d e f i n eh u f f r n a nt a b l e ( s ) a r i t h m e t i cc o d i n gc o n d i t i o n i n gs p e c i f i c a t i o n d a c0 x f f c c d e f i n ea r i t h m e t i cc o n d i t i o n i n gt a b l e r e s t a r ti n t e r v a lt e r m i n a t i or r s t m0 x f f d 0 0 x f f d 7r e s t a r tw i t hm o d u l o8c o u n t e rm o t h e rm a r k e r s o i o x f f d 8 s t a r to fi m a g e e o j0 x f f d 9e n do f i m a g e s o s0 x f f d as t a r to fs c a n d q t 0 x f f d bd e f i n eq u a n t i z a t i o nt a b l e ( s ) d n l0 x f f d cd e f i n en u m b e ro fl i n e s d r io x f f d dd e f i n er e s t a r ti n t e r v a l d h p0 x f f d ed e f i n eh i e r a r c h i c a lp r o g r e s s i o n e x p0 x f f d f e x p a n dr e f e r e n c ei m a g e ( s ) a p p n 0 x f f e 0 o x f f e fr e s e r v e df o ra p p l i c a t i o nu s e j p g 。 o x f f f 0 0 x f f f dr e s e r v e df o rj p e ge x t e n s i o n c o m o x f f f e c o m m e n t r e s e r v e dm a r k e r s 1 0 w e b c a m 视频监控管理系统关键技术研究与实现 i t e m o x f f o lf o rt e m p o r a r yu s ei na r i t h m e t i cc o d i n g l r e s 0 x f f 0 2 0 x f f b f r e s e r v e d j p e g 文件由下面的8 个部分组成： ( 1 ) 图像开始s o i ( s t a r to fi m a g e ) 标记 ( 2 ) a p p o 标记( m a r k e r ) a p p o 长度( 1 e n g t h ) 标识符( i d e n t i f i e r ) 版本号( v e r s i o n ) x 和y 的密度单位( u n i t s = o ：无单位；u n i t s = l ：点数英寸；u n i t s = 2 ： 点数厘米) x 方向像素密度( xd e n s i t y ) y 方向像素密度( yd e n s i t y ) 缩略图水平像素数目( t h u m b n a i lh o r i z o n t a lp i x e l s ) 缩略图垂直像素数目( t h u m b n a ilv e r t i c a lp i x e l s ) 缩略图r g b 位图( t h u m b n a i lr g bb i t m a p ) ( 3 ) a p p n 标记( m a r k e r s ) ，其中n = l 1 5 ( 任选) a p p n 长度( 1 e n g t h ) 由于详细信息( a p p l i c a t i o ns p e c i f i ci n f o r m a t i o n ) ( 4 ) 一个或者多个量化表d q t ( d i f i n eq u a n t i z a t i o nt a b l e ) 量化表长度( q u a n t i z a t i o nt a b l el e n g t h ) 量化表数目( q u a n t i z a t i o nt a b l en u m b e r ) 量化表( q u a n t i z a t i o nt a b l e ) ( 5 ) 帧图像丌始s o f o ( s t a r to ff r a m e ) 帧开始长度( s t a r to ff r a m el e n g t h ) 精度( p r e c i s i o n ) ，每个颜色分量每个像素的位数( b it sp e rp i x e lp e r c o l o rc o m p o n e n t ) 图像高度( i m a g eh e i g h t ) 图像宽度( i m a g ew i d t h ) 颜色分量数( n u m b e ro fc o l o rc o m p o n e n t s ) 对每个颜色分量( f o re a c hc o m p o n e n t ) i d ；1 ， o w e b c a m 视频监控管理系统关键技术研究与实现 垂直方向的样本因子( v e r t i c a ls a m p l ef a c t o r ) 水平方向的样本因子( h o r i z o n t a ls a m p l ef a c t o r ) 量化表号( q u a n t i z a t i o nt a b l e # ) ( 6 ) 一个或者多个霍夫曼表d h t ( d i f i n eh u f f m a nt a b l e ) 霍夫曼表的长度( h u f f m a nt a b l el e n g t h ) 类型、a c 或者d c ( t y p e ，a co rd c ) 索引( i n d e x ) 位表( b i t st a b l e ) 值表( v a l u et a b l e ) ( 7 ) 扫描开始s o s ( s t a r to fs c a n ) 扫描丌始长度( s t a r to fs c a nl e n g t h ) 颜色分量数( n u m b e ro fc o l o rc o m p o n e n t s ) 每个颜色分量 i d 交流系数表号( a ct a b l e # ) 直流系数表号( d ct a b l e # ) 压缩图像数据( c o m p r e s s e di m a g ed a t a ) ( 8 ) 图像结束e o i ( e n do fi m a g e ) 表2 - 2 表示了a p p o 域的详细结构。 表2 - 2j f i f 格式中a p p o 域的详细结构 偏移 长度内容块的名称说明 o 2b y t e0 x f f d 8 ( s t a r to fi m a g e ，s 0 1 ) 图像开始 22b y t e0 x f f e 0 a p p o ( j f i fa p p l i c a t i o ns e g m e n t )j f i f 应用数据块 42b y t e s e n g t ho fa p p 0b l o c k a p p 0 块的氏度 65b y t e s”j f i f ”- t - ”0 ”识别a p p o 标记 1 11b y t e 主要版本号( 如版本1 0 2 中的1 ) 1 21 b y t e 次要版本号( 如版本1 0 2 中的0 2 ) 1 31b y t eu n i t s = 0 ：无单位 u n i t s = l ：点数英寸 1 2 w e b c a m 视频监控管理系统关键技术研究与实现 u n i t s = 2 ：点数厘米 1 42b y t e s 水平方向像素密度 1 62b y t e s 采直方向像素密度 1 81 b y t e 缩略图水平像素数日 1 91b y t e缩略图垂直像素数目 3 n 缩略r g b 位图( n 为缩略图的像素 数) o p t i o n a lj f l fe x t e n s i o na p p 0 任选的j f i f 扩展a p p 0 标记段 m a r k e rs e g m e n t ( s ) 2b y t eo x f f d 9( e o i ) e n d o f - f i l e图像文件结束标记 2 3 本章小结 本章通过对j e p g 图像格式的学习，为项目中视频编解码模块的设计做 前期技术准备。 1 3 w e b c a m 视频监控管理系统关键技术研究与实现 3w e b c a m 网络接口分析 3 1 网络接口流程 网络传输模块是整个系统中非常重要的一个模块，它不仅仅担负着网 络传输的重任，它还是众多模块的调度中心。它负责广播查找局域网中可 用的w e b c a m ，找到w e b c a m 后自动连接w e b c a m ，接收视频和音频数据流， 并把连接成功的w e b c a m 加入一个共享的w e b c a m 信息链表。当网络传输模 块接收到从u i 界面发束连接请求后，系统将从w e b c a m 信息链表中检索相 应的w e b c a m ，并调用视频解码模块和音频解码模块，解码后的数据被u i 界面读取并显示和播放；当网络传输模块接收到从u i 界面或者任务管理模 块发来的存储请求后，系统将调用视频音频存储模块，进行存储。 串 调川j - 橘模块，为每个找到的w e b c a m 创建迩接线程 ，如果连接成功，则把w e b c a m 信息填入钊 w e b c a m 表 上 启动任务管理模块 l i 大y y 名慕磊鬻酬创建新线程 爹， 图3 - 1 网络传输模块处理流程 1 4 _ 连接成功 w e b c a m 视频监控管理系统关键技术研究与实现 图3 1 描述了网络传输模块的处理流程。图中的线程( 虚线部分) 表示w e b c a m 的视频流接收线程和音频流接收线程。 尽管w e b c a m 的视频数据采用t c p 传输，而音频数据采用u d p 传输n 引， 但是其处理过程是类似的，因此在流程图中采用通用的标识来表示( 虚线 框内流程部分) ，但是在实际应用中，其具体通讯协议的实现方式和数据处 理内容则是完全不同的。 网络传输模块在初始化时，会创建一段共享内存，共享内存中保存着 日志消息队列，即每个w e b c a m 在连接发生意外或者中断时，应当向同志消 息队列压入一个消息；同样，每个在网络传输模块当中连接成功的w e b c a m 也都有两个独立的共享内存空间，分别保留解码后的音频数据和视频数据。 这样做的目的是，u i 界面直接