基于android无线视频监控的设计与实现开题报告

1、重 庆 邮 电 大 学研 究 生 论 文 开 题 报 告 学 号 王宁国 姓 名 s100131077 学位级别 硕 士 专 业 电子与通信工程 研究方向 通信新技术应用 单 位 通信与信息工程学院 导师姓名 吴翠先 填表日期 2012 年 03 月论文题目基于android的无线视频监控的设计与实现论文工作计划包文括字：总文结献等阅工读作、的课进题度调计查划、实此验栏方由法研、究理生论填分写析、一、课题调查视频监控业务具有悠久的历史，在传统上广泛应用于安防、交通事故处理等行业应用领域。近年来，随着计算机和网络的普及，视频监控正越来越广泛地渗透到教育、政府、娱乐、医疗、酒店、运动等其它各种领域

2、。随着人们对信息技术的深入研究，图像处理、视频压缩、网络通信等计算机技术得到了迅速发展，以这些技术为基础的视频监控技术不断成熟并且得到了广泛应用。视频监控系统是由视频采集、视频压缩、视频传输、视频管理和系统控制等电子设备和计算机系统组成的有机整体。随着移动网络带宽的增加，特别是3g网络、wifi的广泛普及以及更高速规范的4g网络的研究以及建设，通过手机观看监控视频已经成为现实。在有线网络的基础上，增加移动视频监控业务，用户可随时随地通过手机了解现场实时情况。使用手机视频监控的优势已经非常的明显：覆盖面广：手机无线网络覆盖率极高，几乎不受山川、河流、桥梁道路等复杂地形和区域限制。部署方便：无线视

3、频监控系统几乎可以部署在室外的任何地方，包括水体、崎岖地带、偏远地方。前端编码器或网络摄像机，甚至手机，采取无线接入的方式，只需要在移动网络覆盖下，就能很方便、很简易地搭建起监控点，免除复杂地形导致的布线繁琐和麻烦。 高数据吞吐量：考虑到未来的wifi和3g技术发展，无线网络传输带宽可高达6mbps200mbps.高可靠性：高端无线传输系统的可靠性高达99.999%的载波级，可以实现无中断的安全传输。成本低廉：免除了远距离网络布线所造成的高昂费用。监控方便：可随时随地采用手机进行无线视频监控，不局限于预先安装好监控客户端的某台电脑。业务多样：无线视频监控不仅可以覆盖所有固网监控业务，还可以开展

4、各种移动业务，如：移动执法监控、移动采访等。在移动智能终端方面，android操作系统成为近年来最受关注的操作系统，由于它的免费性，以及系统的开放性，使开发人员可以随时取得程序的源代码，这对于程序开发人员和运营商定制非常重要。国际一线手机厂商三星，htc，摩托罗拉等公司加盟，使得android操作系统的发展更加迅速化，硬件配置的上升使得手机成了名符其实的“掌上电脑”。 同时，基于android操作系统的智能手机已经占据全球超过一半的份额，使得android操作系统已经跃居智能终端的榜首。本课题源于本人参加的项目：基于td-scdma的远程无线视频监控系统。二、理论分析 本课题所设计的移动视频监

5、控系统是基于android平台开发的，选用h.264标准作为视频压缩标准，采用rtp协议作为传输协议，针对系统需求实现客户端软件的开发。课题基于c/s模式的移动视频监控系统，客户端为android移动终端，如智能手机、平板电脑等。2.1系统框架本系统主要包括android手机客户端，流媒体服务器，视频服务器。在整个系统框架中，在监控前端，用户可以将摄像头固定在某一区域，使用摄像头采集监控区域的视频图像，摄像头可以根据用户的需要，调整监控角度和设置参数；在视频服务器端，系统通过h.264编码标准将视频图像数据压缩编成网络格式图像，大大的提高传输的效率；视频服务器利用sip协议和媒体服务器进行交互

6、，发送数据到媒体服务器，媒体服务器主要用来转发，把数据转发到不同的客户端。媒体服务器和客户端的交互主要通过socket通信。客户端接收到数据流后，对数据流进行解码和播放。整个系统的框架图： 2.2 android对多媒体的支持open core是android 多媒体框架的核心，所有android平台的音视频采集，播放的操作都是通过它来实现。它也被称为pv(packet video), packet video是一家专门提供多媒体解决方案的公司。通过open core程序员可以方便快速的开发出想要的多媒体应用程序，例如：音视频的采集，回放，视频会议，实时的流媒体播放等等应用。open core

7、支持的格式包括:mpeg4、h.264、mp3、aac、amr、jpg、png、gif等。open core多媒体框架有一套通用课扩展的接口，针对第三方的多媒体编解码器，输入、输出设备等等。 opencore是一个多媒体的框架，从宏观上来看，它主要包含了两大方面的内容：pvplayer：提供媒体播放器的功能，完成各种音频(audio)、视频(video)流的回放(playback)功能；pvauthor：提供媒体流记录的功能，完成各种音频(audio)、视频(video)流的以及静态图像捕获功能。为了更好的组织整体的架构，opencore在软件层次在宏观上分成几个层次：oscl：operati

8、ng system compatibility library (操作系统兼容库)，包含了一些操作系统底层的操作，为了更好地在不同操作系统移植。包含了基本数据类型、配置、字符串工具、io、错误处理、线程等内容，类似一个基础的c+库。 pvmf：packetvideo multimedia framework（pv多媒体框架），在框架内实现一个文件解析（parser）和组成（composer）、编解码的node，也可以继承其通用的接口，在用户层实现一些node。 pvplayer engine：pvplayer引擎。 pvauthor engine：pvauthor引擎。从播放的角度，pvpla

9、yer的输入的(source)是文件或者网络媒体流，输出(sink)是音频视频的输出设备，其基本功能包含了媒体流控制、文件解析、音频视频流的解码(decode)等方面的内容。除了从文件中播放媒体文件之外，还包含了与网络相关的rtsp流(real time stream protocol,实时流协议)。在本系统中，我们不过多的研究opencore的实现，只需要调用android提供的上层media api进行视频播放器的开发。 2.3 流媒体服务器的架构 流媒体服务器是负责和视频服务器交互获取经过压缩的视频流数据，通过rtp/rtcp发送经过压缩的数据包到移动终端，移动终端通过解压这些数据包后可

10、以播放实时视频，流媒体服务器的实现是用户可以通过终端观看想要查看的视频信息。 本系统的流媒体服务器主要包括基于live555的服务器，live555 是一个为流媒体提供解决方案的跨平台的c+开源项目，它实现了对标准流媒体传输协议如rtp/rtcp、rtsp、sip等的支持。live555实现了对多种音视频编码格式的音视频数据的流化、接收和处理等支持，包括mpeg、h.263+、dv、jpeg视频和多种音频编码。同时由于良好的设计，live555非常容易扩展对其他格式的支持。live555 streaming media整体框架如图所示： usageenvironment模块是对系统环境的抽象，

11、包括抽象类usageenvironment和taskscheduler。usageenvironment主要用于消息的输入输出和用户交互功能；taskscheduler实现事件的异步处理、事件处理函数的注册等，它通过维护一个异步读取源实现对诸如通信消息到达等事件的处理，通过使用delayqueue实现对其他注册函数的延时调度。该模块还包含一个hashtable类，在整个项目中都可以用到它。程序设计者通过自定义该抽象了类usageenvironment和taskscheduler类的子类，就可以在特定环境（如gui环境）中运行，不需要进行过多的修改。 basicusageenvironment模

12、块是usageenvironment的一个控制台应用的实现。它针对控制台的输入输出和信号响应进行具体实现。groupsock模块用于实现数据包的发送和接收。groupsock主要被设计用以支持多播，但它也完全支持单播通信。livemedia模块是live555最重要的模块。该模块声明了一个抽象类medium，其他所有类都派生自该类，下面简要介绍这些类：rtspclient：该类实现rtsp请求的发送和响应的解析，同时根据解析的结果创建对应的rtp会话。mediasession：用于表示一个rtp会话，一个mediasession可能包含多个子会话(mediasubsession)，子会话可以是

13、音频子会话、视频子会话等。rtcpinstance：该类实现rtcp协议的通信。source和sink：这两个概念类似directshow中的filter。source抽象了数据源，比如通过rtp读取数据。sink是数据消费者的抽象，比如把接收到数据存储到文件，该文件就是一个sink。数据的流动可能经过多个source和sink。mediasink是各种类型的sink的基类，mediasource是各种类型source的基类，各种类型的流媒体格式和编码的支持即是通过对这两个类的派生实现的。source和sink通过rtp子会话(mediasubsession)联系在一起。2.4 视频服务器 本

14、系统的视频服务器采用了ti公司的davinci解决方案，主要用来处理摄像头传输过来的原始视频数据，摄像头采集到信息后直接交给视频监控终端，视频监控终端进行编码和封装数据，并发送数据流到流媒体服务器。2.5 流媒体协议 流媒体服务器中主要的协议： rtp实时传输协议、rtcp实时传输控制协议、rtsp实时流协议以及sip会话初始协议。其中rtp/rtsp、rtsp协议主要用来流媒体的传输，sip协议主要是实现对云台的控制。rtp/rtcp、rtsp协议关系如图所示，rtp/rtcp工作在传输层，rtsp工作在应用层。rtp主要承担数据传输任务，而rtcp为应用层提供视频质量控制的手段和方法。rt

15、sp则是控制rtp的发送。rtsp的消息是由客户端到服务器的请求和服务器到客户端的回应组成。三、课题研究的内容1、搭建android的开发环境，熟悉mvc架构的android开发平台（intent、antivity、service）；深入研究android下多媒体框架的原理，理解android下对h.264文件的解码原理，最后，在此基础上做一个视频监控的客户端软件,使其能够实时播放视频，并对视频参数进行设置，控制云台的旋转以及报警处理系统等功能。2、分析socket通信，建立socket通信连接，能够使android客户端和媒体服务器之间的通信连接，建立信令的传输，使其客户端能够加载媒体服务器

16、发送过来的数据信息，验证用户的登录以及用户发出指令消息控制云台的旋转和设备参数的设置。3、研究live555的框架，在基于live555这个开源项目上二次开发适合本系统的流媒体服务器，使其能够实现转发数据的功能，实现多个终端能够同时观看实时视频的功能。4、分析整个系统相关的协议：rtp/rtcp协议、rtsp协议、sip协议。其中，利用rtsp控制实时视频流的rtp/rtcp传输，sip协议控制视频采集终端。5 、针对有相当一部分配置android2.3平台的主流手机无法升级到android4.0平台，本系统分别开发出适合android2.3和android4.0平台的客户端软件。四、研究进度

17、计划第一阶段（2011年12月2012年3月）：初期的调研和资料的搜集、整理。熟悉android开发环境，学习相关的android知识以及rtp/rtcp协议、rtsp协议、sip协议以及h.264编解码的知识。第二阶段（2011年4月2011年8月）：编写客户端软件，live555的二次开发，实现基本功能并测试，结合系统逐步实现功能并通过调试。第三阶段（2011年9月2011年11月）：整体性调试，主要针对实时视频延迟以及不流畅问题的解决，并完善功能。第四阶段（2011年12月2012年3月）：论文的撰写。五、文献阅读l林冬.高清化:数字视频监控系统发展方向j.中国安防技术与应用.2009，

18、(l-2):38-392马天宝，游敏惠.视频监控系统关键技术及发展分析j.科技论坛，2009(3):33田俊静，张波，黄湘情等译.android基础教程m.，北京:人民邮电出版社.2010.4西刹子安防天下智能网络视频监控技术详解与实践，北京：清华大学出版社，2010：3-105郭卫华模拟视频监控系统之过去、现在和将来中国安防，2008(z1)54-576江潮基于网络的数字视频监控系统武汉大学学报(自然科学版)，200046(5)7石头 张笑微 周建雄智能网络视频监控系统兵工自动化，2009，28(12):7l8余腊生 刘勇基于网络的智能视频监控系统的设计与实现计算机工程与设计，2009(16

19、)：319李磊视频监控关键技术及其应用前景湖北：湖北省通信学会2006学术年会论文集2006：283-28510 e2ecloud工作室深入浅出google android，北京：人民邮电出版社，2009,311 高嵩，赵方，宋茂强.移动流媒体视频监控系统的 研究与设计.计算机应用研究. 1001- 3695( 2009) 03- 1044- 03 12 hschulzrinne，et a1rtp：a transport protocol for real-time applications，20037 13 rtp:a transport protocol for real-time app

20、lications.rfc 3550,200314 swenger,m.m.hannuksela,etal.rtp payload format for h.264 video. rfc3984, 2005.15 k.brown.the rtcp gateway:scaling real-time control bandwidth for wireless networks.computer communications,23(2000),1470-148316 h.schulzrinne,a.rao,r.lanphier.real time streaming protocols.rfc

21、2326,199817 xue-wu zhang，gang hu.strategies of improving qos for video transmission over 3g wireless networkj .ieee network,200518 m.handley，v. jacobson.session description protocols.rfc 2327 ,199819 shawnvanevery.proandroidmediam.usa:apress，2009，41-45.20王彦丽，程明，等.基于rtp/rtcp的数字视频监控系统的设计与实现j .计算机工程与科学 2009，31(3):58-6021吕伟梅，郑庆华，等.移动流媒体播放器的设计与实现j .计算机科学 2008，34(9):126-12822章民融，徐亚峰，等.基于rtsp的流媒体视频服务器的设计与实现j.计算机应用与软件，2006,23(7):93-9523李思.基于rtp的视频传输控制的研究d .西安：西安电子科技大学，2009.24毕