基于Android的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

黃小華，蘇燕

（北海職業(yè)學(xué)院，廣西 北海 536000）

0 引言

在我國科技水平的不斷提高下，視頻智能分析技術(shù)應(yīng)運而生，并被廣泛地應(yīng)用于基于Android的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)中，不僅可以實現(xiàn)對系統(tǒng)智能化、模塊化設(shè)計，還可以設(shè)計和實現(xiàn)異常行為分析功能、動態(tài)跟蹤功能等高級功能的開發(fā)，為進一步提高用戶的使用體驗，促進智能視頻的健康、可持續(xù)發(fā)展提供重要的技術(shù)支持。因此，在視頻智能分析技術(shù)的應(yīng)用背景下，如何設(shè)計與實現(xiàn)基于Android的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)是軟件開發(fā)人員必須思考和解決的問題。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計

本文所設(shè)計的基于Android的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要利用視頻圖像對監(jiān)控現(xiàn)場進行實時、有效地監(jiān)控，并與無線網(wǎng)絡(luò)建立起有效的連接，實現(xiàn)對圖像視頻的捕捉、壓縮和傳輸。因此，在對該系統(tǒng)進行總體設(shè)計的過程中，要充分考慮系統(tǒng)的清晰度、連續(xù)性和實時性，實現(xiàn)對系統(tǒng)的總體設(shè)計[1]。該系統(tǒng)主要由以下三個部分組成，分別是視頻采集設(shè)備、視頻顯示客戶端和視頻服務(wù)器。其中，視頻采集設(shè)備主要借助攝像頭實現(xiàn)對視頻圖像數(shù)據(jù)的捕捉和獲取；視頻顯示客戶端主要包含監(jiān)控請求發(fā)送功能、圖像解壓功能、圖片保存功能以及視頻播放功能，客戶端利用RTP對監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)進行解析處理[2]，然后，采用調(diào)用視頻解碼庫的方式，對視頻數(shù)據(jù)進行解碼處理，并將解碼處理后的視頻圖像展示在用戶面前。

1.2 系統(tǒng)服務(wù)器端設(shè)計

系統(tǒng)服務(wù)器端在具體的設(shè)計中，需要借助PC機和Windows操作系統(tǒng)，對其進行設(shè)計。服務(wù)器端主要利用視頻采集捕獲的方式[3]，對視頻圖像進行壓縮處理，以完成對Socket傳輸通信功能的設(shè)計。

1.2.1 視頻采集與壓縮

對于系統(tǒng)服務(wù)器端而言，其視頻采集與壓縮功能在具體的設(shè)計中，主要借助JMF相關(guān)技術(shù)，向應(yīng)用程序中添加音頻、視頻等元素，以實現(xiàn)對視頻流的捕捉和播放[4]。另外，軟件開發(fā)人員還要充分考慮JMF這一工具包底層設(shè)計的復(fù)雜性，以完成對該功能模塊的科學(xué)設(shè)計。

1.2.2 流媒體協(xié)議與Socket套接字通信

流媒體協(xié)議功能模塊在具體的設(shè)計中，主要采用協(xié)議封裝的方式，將編碼處理后的數(shù)據(jù)進行處理，以確保流媒體傳輸?shù)膶崟r性和有效性。此外。還要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c，完成對敏感數(shù)據(jù)的實時處理。在對應(yīng)用程序進行網(wǎng)絡(luò)通信的過程中，還要綜合運用TCP/IP協(xié)議和C/視頻智能分析技術(shù)設(shè)計模式，以實現(xiàn)通信功能設(shè)計[5]。此外，為了確保網(wǎng)絡(luò)通信穩(wěn)定性、可靠性和安全性，要從監(jiān)聽服務(wù)器、請求客戶端以及確認(rèn)連接三個環(huán)節(jié)出發(fā)，完成對客戶端與服務(wù)器端之間套接字的有效連接。

1.3 系統(tǒng)客戶端設(shè)計

1.3.1 客戶端流程設(shè)計

客戶端流程主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）利用移動終端，輸入正確的用戶名和密碼，實現(xiàn)對終端的成功登錄。然后，采用MD5加密技術(shù)，向服務(wù)器發(fā)送相應(yīng)的請求，當(dāng)客戶端對用戶的身份信息進行識別、認(rèn)證后，需要借助系統(tǒng)服務(wù)器端，完成對服務(wù)器域名、端口號的配置，并將最終配置好的信息數(shù)據(jù)存儲于相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中，為下次讀取配置信息提供重要的依據(jù)和參考。（2）視頻服務(wù)器響應(yīng)客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)請求，并將視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭苿咏K端中。（3）移動終端接收到相關(guān)信息數(shù)據(jù)后，會采用調(diào)用FFmpeg庫的方式，對相關(guān)信息數(shù)據(jù)進行解碼處理。

1.3.2 客戶端軟件結(jié)構(gòu)

客戶端軟件系統(tǒng)主要包含解碼顯示、人機交互以及視頻數(shù)據(jù)接收三個部分，客戶端在具體的運行中，用戶需要借助客戶端，完成對服務(wù)器端端口號、IP地址的配置，并將視頻監(jiān)控請求發(fā)送到服務(wù)器中，由服務(wù)器對用戶的身份信息以及賬戶信息進行驗證，然后，將打包處理后的視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到客戶端，由客戶端采用調(diào)用調(diào)用FFmpeg庫的方式，對其進行解碼處理和播放處理。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 服務(wù)器端軟件實現(xiàn)

2.1.1 視頻采集模塊

視頻采集模塊主要用于對多媒體相關(guān)信息數(shù)據(jù)的截取。該模塊在具體的開發(fā)和實現(xiàn)中，需要采用查詢對象的方式，完成對音頻截取設(shè)備以及視頻截取設(shè)備的獲取。同時，采用調(diào)用etDeviceList()方法的方式，精確獲得各個設(shè)備所對應(yīng)的CaptureDeviceInfo對象。接著，利用該對象，完成對DataSource對象的創(chuàng)建。最后，采用調(diào)用tart()方法，實現(xiàn)對多媒體相關(guān)信息數(shù)據(jù)的截取。

2.1.2 視頻編碼模塊

視頻編碼模塊主要借助X264開源庫，對視頻H.264相關(guān)數(shù)據(jù)進行編碼處理。H.264主要包含以下兩種類型，一種是視頻編碼層VCL，另一種是網(wǎng)絡(luò)抽象層NAL。其中視頻編碼層VCL主要用于對視頻壓縮編碼的處理，通過綜合運用補償預(yù)測和變換編碼，完成對宏塊對象數(shù)據(jù)的處理。網(wǎng)絡(luò)抽象層NAL主要用于對VCL層編碼視頻流的封裝處理，如分割封裝和打包封裝。通過利用H.264，可以對編碼處理后的視頻信息數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一化整理，為后期編碼操作打下堅實的基礎(chǔ)。

2.1.3 流媒體協(xié)議模塊

流媒體協(xié)議模塊主要功能時采用協(xié)議封裝的方式，對H.264編碼處理后的視頻信息進行封裝，確保流媒體傳輸?shù)母咝院蛯崟r性。然后，利用RTP相關(guān)技術(shù)，完成對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全、可靠傳輸，以保證時間敏感數(shù)據(jù)處理效率和效果。通過采用Socket發(fā)送的方式，可以完成對RTP數(shù)據(jù)包的快速發(fā)送。同時，當(dāng)RTPLIB庫被成功調(diào)用后，系統(tǒng)會自動處理RTCP數(shù)據(jù)報，以提高了RTP會話的效率和效果。

2.2 客戶端軟件實現(xiàn)

2.2.1 客戶端軟件解碼的實現(xiàn)

與硬件編碼方式相比，軟件編碼方式比較繁瑣和復(fù)雜，軟件解碼主要包含以下三個步驟：（1）通過利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，采集和整理網(wǎng)絡(luò)視頻數(shù)據(jù)；（2）對解碼數(shù)據(jù)塊進行截取處理，然后，使用解碼器，對解碼數(shù)據(jù)塊進行解碼處理，并將最終解碼處理的結(jié)果呈現(xiàn)在顯示器上，供用戶查看和調(diào)用。軟件解碼流程圖如圖1所示。從圖中可以看出，NAL屬于最基本的解碼單位，通過利用Java層完成對NAL單元的提取，并調(diào)用相應(yīng)的解碼器，對其進行解碼處理，然后，將最終解碼處理后的信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)絁ava層，以實現(xiàn)對視頻畫面的更新。

圖1 軟件解碼流程圖

2.2.2 客戶端的功能實現(xiàn)

客戶端功能主要是指通過使用Socket套接字，與系統(tǒng)服務(wù)器端建立有效的連接，從而快速接收和獲取系統(tǒng)服務(wù)器端所傳輸?shù)囊曨l圖像數(shù)據(jù)，然后，采用調(diào)用Ffmpeg的方式，完成對H.264解碼處理，并將最終解碼處理的結(jié)果呈現(xiàn)在移動終端上，為了實現(xiàn)顯示視頻圖像功能的開發(fā)和實現(xiàn)，軟件開發(fā)人員要利用Java類，完成對SocketCamera對象的創(chuàng)建，然后，然后，利用接口，配置相關(guān)屬性。

3 結(jié)語

綜上所述，在視頻智能分析技術(shù)的應(yīng)用背景下，基于Android的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計和開發(fā)方面取得了一定的突破和創(chuàng)新，該系統(tǒng)不僅功能強大，通用性強，具有良好的用戶體驗，還在網(wǎng)絡(luò)自動化管理、工業(yè)自動化控制等領(lǐng)域中取得了顯著的應(yīng)用效果，因此，深受廣大用戶的青睞和喜愛。為了方便后期系統(tǒng)的維護和升級，需要相關(guān)軟件開發(fā)人員再接再厲，用更加優(yōu)雅的代碼擴充更多適用的功能，從而為促進基于Android的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)健康、可持續(xù)發(fā)展，提高其應(yīng)用價值和應(yīng)用前景提供有力的保障。