摘要：文章主要對數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的軟件設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析，并提出了解決方案。
　　關(guān)鍵詞：數(shù)字視頻監(jiān)控；軟件設(shè)計(jì)；C/S模型
　　我國視頻監(jiān)控行業(yè)最初是由閉路電視監(jiān)控逐漸發(fā)展起來的，已近二十年的歷史，但總的來講，由于起步晚，技術(shù)較落后，使該行業(yè)中的我國企業(yè)既有廣闊的發(fā)展空間，又面臨著來自國外大企業(yè)的強(qiáng)大挑戰(zhàn)。就目前先進(jìn)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)而言，在視頻壓縮、分析、傳輸、存儲和分級控制等方面仍有待提高和完善。本文主要對數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的軟件設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析，并提出了解決方案。
　　
　　一、系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
　　
　　（一）系統(tǒng)模塊化，具有較好的擴(kuò)展性、可重用性和可維護(hù)性
　　系統(tǒng)按照功能劃分模塊，模塊之間具有相對的獨(dú)立性。可以通過增加或替換模塊，對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展；另外，利用關(guān)鍵模塊可以開發(fā)新的視頻應(yīng)用系統(tǒng)，避免了重復(fù)開發(fā)的麻煩，使系統(tǒng)具有良好的可重用性。
　　（二）集中管理，具有較高的可靠性、統(tǒng)一性和安全性
　　設(shè)置管理服務(wù)器對所有成員進(jìn)行集中式管理：組成員加入或退出監(jiān)控組的行為必需通過組管理服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證或登記。采取集中式管理有利于提高系統(tǒng)的統(tǒng)一性、可靠性和安全性。
　?。ㄈ┨峁╈`活監(jiān)控方式
　　授權(quán)用戶可隨時隨地加入監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，增加了用戶進(jìn)行監(jiān)控的靈活性。
　　
　　二、系統(tǒng)軟件的C/S模型
　　
　　隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，很多數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)都采用開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的客戶機(jī)-服務(wù)器(Client/Server)模型，即客戶機(jī)向服務(wù)器提出請求，服務(wù)器對請求做相應(yīng)的處理并執(zhí)行被請求的任務(wù)，然后將結(jié)果返回給客戶機(jī)。
　　基于以上的分析，監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)采用了客戶機(jī)一服務(wù)器模型。如圖1所示，在服務(wù)器端對請求做出回應(yīng)并執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)，如給客戶端發(fā)送組播地址、視音頻圖像、控制指令等。客戶機(jī)向服務(wù)器發(fā)送請求，并接收視音頻圖像，譯碼播放及一定權(quán)限下的控制指令。服務(wù)器則根據(jù)要求向當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)發(fā)出控制指令，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
　　
　　
　　三、系統(tǒng)軟件模塊
　　
　　本系統(tǒng)主要由視音頻數(shù)據(jù)處理模塊、視音頻錄像播放模塊、云鏡控制模塊、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊、視音頻數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、視音頻數(shù)據(jù)接收模塊六個部分組成。如圖2所示。其中，前五個模塊運(yùn)行于監(jiān)控服務(wù)器端，視音頻數(shù)據(jù)接收模塊運(yùn)行于遠(yuǎn)程客戶端，另外，遠(yuǎn)程客戶端也有負(fù)責(zé)視音頻播放的模塊，但同服務(wù)器端的視音頻數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)方式差不多，所以不再贅述。各模塊的主要功能見圖2：
　　
　　視音頻數(shù)據(jù)處理模塊該模塊主要通過視音頻壓縮卡廠商提供的SDK開發(fā)包，完成對視音頻信號進(jìn)行實(shí)時采集、動態(tài)存儲、實(shí)時播放等處理工作；視音頻錄像播放模塊該模塊主要對存儲在硬盤上的視音頻檔進(jìn)行按條件查詢播放；云鏡控制模塊該模塊負(fù)責(zé)根據(jù)譯碼器協(xié)議及命令碼，通過串口通信控制云臺的轉(zhuǎn)動、鏡頭的焦距和光圈的調(diào)整等；系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊該模塊主要對系統(tǒng)的一些參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如增加用戶、刪除用戶、存儲設(shè)置、視頻采集參數(shù)設(shè)置等；視音頻數(shù)據(jù)發(fā)送模塊該模塊負(fù)責(zé)將視音頻數(shù)據(jù)流實(shí)時的以組播的方式發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控端；視音頻數(shù)據(jù)接收模塊該模塊運(yùn)行于遠(yuǎn)程客戶端，負(fù)責(zé)接收監(jiān)控服務(wù)器發(fā)送來的視音頻數(shù)據(jù)流。
　　
　　四、系統(tǒng)軟件主要功能模塊實(shí)現(xiàn)
　　
　　（一）視頻采集模塊
　　視頻采集模塊將視頻采集卡采集到的視頻圖像置入內(nèi)存，系統(tǒng)讀取內(nèi)存中的視頻圖像后才能作后續(xù)處理.圖像采集時以幀方式采集，在內(nèi)存中以場方式存儲。
　　由于采集卡在不斷地向采集緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，讀取視頻數(shù)據(jù)時需要涉及到臨界區(qū)訪問的問題.系統(tǒng)首先要查詢哪塊采集緩沖區(qū)已就緒，然后鎖定要采集的采集緩沖區(qū)，接著讀取視頻資料，最后對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，或者交給壓縮模塊處理。
　　在視頻服務(wù)器中，一個服務(wù)器需要同時連接多個攝像頭，因此視頻信號的采集、處理應(yīng)該同步執(zhí)行。本系統(tǒng)使用了多線程技術(shù)，分別為每一路視頻信號的處理啟動單獨(dú)的線程。此外，考慮到監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時性要求較高，本系統(tǒng)以多媒體定時器方式啟動線程，多媒體定時器可以精確到毫秒級。以下是啟動函數(shù)及其參數(shù)介紹：
　　MMRESULT timeSetEvent(UINT uDeiay，UINT uResolution，LPTIMECALL-BACK IpTimeProc，DWORD-PTR dwUser，DINT fuEvent)
　　uDelay：以毫秒指定事件的周期.
　　uResolution：以毫秒指定延遲的精度，數(shù)值越小，定時器越精確，在Windows中缺省值為lms.
　　IpTimeProc：回調(diào)函數(shù)，為用戶自定義函數(shù)（本例中應(yīng)為視頻圖像處理函數(shù)）。
　　dwUser：用戶參數(shù).
　　fuEvent：指定定時器事件類型. TIME_ ONESHOT：執(zhí)行一次.TIME _ PERIODIC：周期性執(zhí)行(顯然本例中應(yīng)取后者)
　?。ǘ┮曨l處理模塊
　　對視頻信號壓縮，我們采用MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)，視頻信號的回放，運(yùn)用DirectDraw技術(shù)直接寫屏，以滿足25f/s的視頻回放要求。
　　以下是視頻信號壓縮一幀圖像的函數(shù)，nID為采集設(shè)備編號，pBuf In為采集到的圖像數(shù)據(jù)，PBufOut為壓縮后的圖像數(shù)據(jù)，pOutSize為壓縮后的圖像大小，pKeyFrame表明當(dāng)前圖像是否為關(guān)鍵幀。
　　BOOL C_CompressFrame ( int nID， char * pBufIn，char * * pBufOut， unsigned int * pOutSize，
　　BOOL * pKeyFrame)
　　{
　　SCompressInfo * pCmprssInfo=&g_-CmprssInfo[nID]；
　　* pBufOut=(char*)ICSeqCompress-Frame( &pCmprssInfo?>cv ， 0 ， pBufIn，
　　pKeyFrame， ( long*)pOutSize )；
　　
　　return TRUE
　　}
　?。ㄈ┚W(wǎng)絡(luò)傳輸模塊
　　在網(wǎng)絡(luò)通信中能否恰當(dāng)?shù)厥褂脜f(xié)議對整個系統(tǒng)而言非常關(guān)鍵。本系統(tǒng)采用TCP/IP來完成網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)傳輸。TCP具有保證數(shù)據(jù)包發(fā)送到所需目標(biāo)系統(tǒng)并按恰當(dāng)順序發(fā)送與重新裝配數(shù)據(jù)的能力如果數(shù)據(jù)包有問題，TCP就要確保重新發(fā)送出現(xiàn)傳輸問題的數(shù)據(jù)。因此，TCP為了確保數(shù)據(jù)的正確接收，要產(chǎn)生額外的網(wǎng)絡(luò)信息量并降低整個網(wǎng)絡(luò)的性能。用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議(UDP)與TCP類似，但UDP能夠不用校驗(yàn)或不要求應(yīng)答數(shù)據(jù)包的發(fā)送，因此UDP主要應(yīng)用在對網(wǎng)絡(luò)延遲敏感但可承受數(shù)據(jù)損失，以及一對多等場合考慮到視頻信號的傳送和控制信號的傳送對數(shù)據(jù)可靠性的要求不同。數(shù)據(jù)量不同，我們用UDP實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)傳送，用TCP實(shí)現(xiàn)控制信號傳送。當(dāng)然，使用UDP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)流量大的情況下會對圖像質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。
　　下面為本模塊使用的用于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽的CListeningSockct對象。
　　class CListeningSocket：public Csocket
　　}
　　//對象屬性
　　public：
　　//對象方法
　　public：
　　 CListeningSocket(CMainFrame } pMainFrame
　　
　　virtual一CListeningSocket()；
　　//重載
　　public：
　　CMainFrame * m_pMainFrame； //虛函數(shù)重載
　　//{{AFX_VIRTUAL(CListeningSocket)
　　public：
　　virtual void OnAccept(int nErrorCode)；
　　//}}AFX_VIRTUAL
　　//產(chǎn)生消息映像
　　//{{AFX_MSG(CListeningSocket)
　　//可以在此增減成員函數(shù)
　　//}}AFX_MSG
　　//具體實(shí)現(xiàn)
　　protected：
　　}；
　　該對象每當(dāng)監(jiān)聽到一個連接請求時，即建立一個新的CSocket與其通信，并將其連到鏈表上，原對象本身繼續(xù)保持監(jiān)聽。具體實(shí)現(xiàn)過程如下：
　　void CListeningSocket：：OnAccept(int nErrorCode)
　　{
　　// TODO：Add your specialized code here and/or call the base class
　　CSockct：OnAcccpt( nErrorCode )；
　　 CCIientSocket*pSocket=new CClientSocket(m_pMainFrame)；
　　if ( pSocket==NULL)
　　return；
　　if(m_pMainFrame->m_ListeningSocket->Accept(* pSocket))
　　 {m_pMainFrame->m_ConnectionList. Add
　　Tail( pSocket )；
　　}
　　else
　　delete pSocket；
　　文章提出了本數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中軟件設(shè)計(jì)的C/S模型，根據(jù)模型具體劃分系統(tǒng)模塊，分析介紹系統(tǒng)主要模塊的設(shè)計(jì)思想并對軟件開發(fā)過程中的問題提出了解決方法。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　
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　　3、余兆明，李曉飛等.“MPEG標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用”[M].北京郵電大學(xué)出版社，2002.
　?。ㄗ髡邌挝唬何錆h理工大學(xué)）