一种基于无线网络的视频监控系统的设计与实现.pdf
http:/ 一种基于无线网络的视频监控系统的设计与实现一种基于无线网络的视频监控系统的设计与实现 陈 琦 北京邮电大学计算机科学与技术学院 北京(100876)E-mail: 摘摘 要：要：介绍了一种无线网络环境下的视频监控系统，该系统可以运行在多种无线环境下，摆脱了有线网络的限制，可以实现随时随地的视频监控。本文首先介绍了系统的结构，然后对监视终端，监控服务器的设计以及他们之间的交互流程分别进行了描述。关键词：关键词：无线,视频监控,SIP,RTP/RTCP 中图分类号：TP399 中图分类号：TP399 1引言 1引言 近年来，随着无线网络的迅速发展，其在实际生活中的应用逐渐增多，而无线网络上视频传输技术的应用也越来越广，这其中，视频监控技术也是发展迅速，无线环境特有的优势，使得这一技术具有着良好的前景。因为摆脱了有线的限制，监控终端的位置以及使用范围不再受地理环境的限制，所以，这种无线环境下的监控系统的应用范围，较之以前的传统的监控系统，有着无可比拟的优势。本论文中的视频监控系统采用了由IETF提出的SIP1（Session Initiation Protocol）信令协议和RTP2(Real Time Transport Protocol)媒体传输协议，并且使用了H.263 和H.264视频编解码标准对视频数据进行压缩。在本论文中，首先介绍了监控系统的整体结构，之后对监视终端(视频数据采集端)和监控服务器(视频数据接收端)的设计分别进行了介绍，然后介绍了监视终端与监控服务器之间的交互流程，最终得出了结论。2系统结构 2系统结构 本文所介绍的监控系统主要分为两部分：监视终端和监控服务器。监视终端主要负责对监视终端所在场景的视频信息采集，同时可以响应服务器对其发送的各种控制信息，根据接收到的这些控制信息，做出相应的调整，如开始和停止数据的采集，采集参数的调整等。监控服务器主要负责的监视终端的各种控制，另外，当接收到采集终端发送过来的视频数据时，对视频数据进行解码并播放，用户即可看到监视画面。监控服务器因为需要随时接收监视终端的注册消息，所以，需要一个公用的 IP 地址，以供监视终端对其进行寻找，所以，监控服务器是接入在公用 INTERNET 上，拥有一个监视终端可以连接到的公用 IP 地址。监视终端为了实现可以任意移动，所以，是以无线网络的形式接入系统。在本系统中，监视终端主要以无线局域网和中国联通推出的移动网络 CDMA1x 网络作为接入环境。对于其他的无线网络环境，本系统也可以接入。整个系统的结构如图 1 所示：-1-http:/ 图 1 监控系统整体结构图 3监视终端设计 3监视终端设计 3.1 功能模块关系 3.1 功能模块关系 监视终端的功能模块关系如图 2 所示，监视终端通过摄像头驱动模块从摄像头捕获视频信息，然后将此信息传给编码器模块进行相应格式(H.263 或 H.264)的编码，接着将已经编码的数据交给流控制器模块利用 RTP 模块在网络上传输。此外信令模块负责注册、建立连接、拆除连接、调整参数等信令操作，信令采用 SIP 协议在网络上传输。主控模块则负责将以上模块有机地整合起来并对它们进行控制。图 2 监视终端模块关系图 -2-http:/ 3.2 处理流程 3.2 处理流程 监视终端在程序启动后，首先读取相关的配置信息，并根据其中的监控服务器地址，与监控服务器之间建立信令通道。另外，还会根据配置信息中的设备相关信息，对采集设备进行初始化。在这一系列准备工作完成后，监视终端即进入等待监控服务器端的各种消息的状态。当接收到监控服务器端的控制消息时，监视终端会根据接收到的消息的种类，进行不同的处理，包括视频数据发送的启停，视频相关参数的设定等。监视终端具体的处理流程如图3 所示：图 3 监视终端处理流程图 4监控服务器设计 4监控服务器设计 4.1 功能模块关系 4.1 功能模块关系 监控服务器的功能模块关系如图 4 所示，其信令模块除了具有监视终端中信令模块的全部功能外还具有为监视终端提供注册的功能。此外，监控服务器的另一个功能是接收视频画面，对比图 2 可以看出监控服务器接收画面的数据流与监视终端传送画面的数据流是相反-3-http:/ 的：服务器首先由流控制器模块将网络上 RTP 模块的数据读取出来，然后交由解码器模块进行解码，最后将解码好的视频画面通过播放模块在用户界面上呈现出来。监控服务器的主控模块与监视终端的主控模块功能基本相同，不同的是监控服务器的主控模块在注册过程中增加了对数据库的控制。图 4 监控服务器模块关系图 4.2 处理流程 4.2 处理流程 监控服务器端程序在启动之后，首先会进行相关的初始化动作，然后会进入等待消息的状态。监控服务器端的消息分为两种，一种是用户发出的命令，一种是监视终端发出的信令消息。用户命令主要分为对监视终端的信息查看和控制；监视终端发出的信令消息主要包括注册信令和对监控服务器发出的控制信令的响应。用户可以查看与监控服务器连接的所有监视终端的信息，并可对这些监视终端进行相应的控制，如视频传输的启停，视频参数的修改等。监控服务器在接收到监视终端的响应消息后，会分析响应消息中携带的数据，从中提取出所需要的信息，并根据这些信息，做出相应的操作，如改变视频数据解码格式，修改视频播放帧率等。监控服务器在与监视终端经过一系列信息交互之后，即会开始视频数据的传送。视频数据是通过RTP协议来进行传输,通过RTCP3对数据传输进行数据统计和控制。监控服务器接收到视频数据后，根据之前与监视终端协商的相关参数，对视频数据进行解码播放，用户即可观看到相应的监视画面。监控服务器的处理流程如图 5 所示：-4-http:/ 图 5 监控服务器处理流程图 5网络交互 5网络交互 监控服务器与监视终端间分为两个信息交互通道。一种是控制信息的交互通道，在系统中，以 SIP 作为控制信息传输协议。另一种是视频数据传输通道，是使用 RTP/RTCP 协议。控制信息主要包括监视终端向监控服务器发出的注册信息，监控服务器在控制监视终端启停以及修改监视终端的相关参数时发出的 INVITE 信息，还有结束两者之间的视频传输时监控服务器向监视终端发出的 BYE 信息。数据传输通道的内容较为单一，即在监控服务器与监视终端建立连接，协商好相关参数之后，对视频数据进行传输。监控服务器与监视终端间的网络交互流程如图 6 所示：-5-http:/ 图 6 系统通信交互流程 6结论 6结论 系统在无线局域网环境(WLAN)以及 CDMA1X 网络环境下进行了测试，均达到了良好的效果，实现了监视终端的随意移动，从而实现了随时随地的移动监控。这一成果有着良好的发展前景，随着未来移动网络的发展，网络带宽的提高，这一成果将会有很广阔的应用空间。参考文献 参考文献 1 J.Rosenberg,G.Camarillo,A.Johnston,et al.RFC3261:Session Initiation Protocol.IETF,2002 2 H.Schulzrinne,S.Casner,R.Frederick,et al.RFC3550:Real-time Transport Protocol.IETF,2003 3 H.Schulzrinne,S.Casner.RFC3551:Real-time Transport Control Protocol.IETF,2003 The Design and Realization of a Video Surveillance System Based on Wireless Network Chen Qi School of Computer Science and Technology,Beijing University of Posts and Telecommunications,Beijing(100876)Abstract Introduction of a video surveillance system on wireless network,the system can be operated on several wireless network environment,it isnt restrained by network wine,and realizes video surveillance at anytime and anywhere.This paper firstly introduces the architecture of the system,then describes the surveillance client,surveillance&control server,and their communication.Keywords:Wireless,Video Surveillance,SIP,RTP/RTCP -6-
