耿金龍，薛 峰

（1.江蘇科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江212003；2.江蘇科大匯峰科技有限公司 江蘇 鎮(zhèn)江212003）

基于Android智能視頻監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

耿金龍1，薛 峰2

（1.江蘇科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江212003；2.江蘇科大匯峰科技有限公司 江蘇 鎮(zhèn)江212003）

隨著無(wú)線技術(shù)、視頻編碼技術(shù)和流媒體技術(shù)的高速發(fā)展，人們對(duì)于監(jiān)控視頻的需求也不斷提高，傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)主要用于被動(dòng)的視頻錄像，效率不高。本文基于開(kāi)放的Android平臺(tái)，設(shè)計(jì)了基于Android平臺(tái)的智能視頻監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。本系統(tǒng)由研智能分析儀，網(wǎng)絡(luò)攝像頭，視頻流服務(wù)器，短信預(yù)警平臺(tái)及移動(dòng)監(jiān)控端構(gòu)成。采用H.264對(duì)視頻進(jìn)行編碼，利用RTP/RTCP等協(xié)議來(lái)傳輸和控制視頻流。實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)隨地可預(yù)警的實(shí)時(shí)視頻服務(wù)。

Android；流媒體；視頻監(jiān)控；H.264

隨著互聯(lián)網(wǎng)+、無(wú)線技術(shù)和視頻編碼技術(shù)的高速發(fā)展[1]，人們對(duì)智能監(jiān)控的要求也越來(lái)越高，然而目前的監(jiān)控系統(tǒng)卻存在一系列的問(wèn)題[2]?；诖耍闹刑岢隽艘环N基于Android視頻監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)[3]，本系統(tǒng)通過(guò)前端視頻采集器（球形攝像頭、智能分析儀），采集監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)視頻原始數(shù)據(jù)，并通過(guò)智能分析儀自動(dòng)分析，一旦檢測(cè)到異常畫(huà)面，如果與事先設(shè)定的情況相符，則產(chǎn)生預(yù)警信號(hào)等一系列操作；滿(mǎn)足了人們通過(guò)移動(dòng)終端隨時(shí)隨地的查看監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的需求[4]，并且實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)預(yù)警功能。系統(tǒng)穩(wěn)定，視頻流暢，實(shí)時(shí)性好，市場(chǎng)前景廣闊。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

文中智能視頻監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)采用熟知的C/S體系結(jié)構(gòu)，主要分為以下幾個(gè)部分：視頻前端采集器（球形攝像頭）、數(shù)字硬盤(pán)刻錄機(jī)（大華3100H）、live555流媒體服務(wù)器、設(shè)備分析儀（trk1）、短信平臺(tái)以及智能終端（小米2S）等。智能監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

2 系統(tǒng)服務(wù)器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

Web服務(wù)器與視頻處理器設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用的框架是struts2+JDBC[5]，struts負(fù)責(zé)處理客戶(hù)端發(fā)送的請(qǐng)求，JDBC用來(lái)訪問(wèn)SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)。使用MVC+ DAO的設(shè)計(jì)模式[6]。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)Android客戶(hù)端登錄時(shí)，Web服務(wù)器需要對(duì)用戶(hù)信息進(jìn)行驗(yàn)證[7]，沒(méi)有訪問(wèn)權(quán)限的用戶(hù)，不允許使用本系統(tǒng)。還可以對(duì)設(shè)備和用戶(hù)信息進(jìn)行添加，修改等操作。其中采用Json技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的預(yù)警視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝。

視頻處理服務(wù)器具體功能如圖2所示。

圖2 視頻處理服務(wù)器功能圖

前端視頻采集器（球形攝像頭、智能分析儀），采集監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)視頻原始數(shù)據(jù)，并通過(guò)智能分析儀自動(dòng)分析，一旦檢測(cè)到異常畫(huà)面，如果與實(shí)現(xiàn)設(shè)定的情況相符，則產(chǎn)生預(yù)警信號(hào)。當(dāng)服務(wù)器（live555流媒體服務(wù)器、中心服務(wù)器）檢測(cè)到預(yù)警信號(hào)，并將錄制的預(yù)警視頻信息保存到事先指定的文件夾中，同時(shí)調(diào)用短信接口給對(duì)應(yīng)的用戶(hù)發(fā)送預(yù)警短信[8]；另一方面對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行H.264的壓縮編碼[9]，然后添加包頭封裝為RTP數(shù)據(jù)包并發(fā)送。在此過(guò)程中RTCP協(xié)議負(fù)責(zé)控制和管理RTP數(shù)據(jù)包的安全傳輸[10]。最后用戶(hù)端接收RTP數(shù)據(jù)包，根據(jù)預(yù)警短信的提示，可以播放已錄制的異常視頻。下面章節(jié)，主要介紹Android客戶(hù)端設(shè)計(jì)。

3 客戶(hù)端主要程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

Android客戶(hù)端軟件由以下4個(gè)模塊組成：實(shí)時(shí)監(jiān)控管理模塊、預(yù)警視頻模塊、用戶(hù)和設(shè)備管理模塊，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)客戶(hù)端總體功能圖

3.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控管理模塊

主要對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行對(duì)視頻監(jiān)控的現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面進(jìn)行實(shí)時(shí)瀏覽，對(duì)實(shí)時(shí)視頻進(jìn)行截圖、錄像、多路視頻監(jiān)控切換以及對(duì)實(shí)時(shí)視頻進(jìn)行播放、暫停等操作。Android實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控模塊主要有視頻流的傳輸，數(shù)據(jù)流的解碼和終端顯示模塊組成[11]；可以對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)查看，用戶(hù)可以對(duì)視頻進(jìn)行錄像，回訪和截圖等操作，錄制，截圖及回放操作都是通過(guò)按鈕完成的。其中需要對(duì)手機(jī)客戶(hù)端接收的數(shù)據(jù)需進(jìn)行H.264解碼[12]。

3.2 實(shí)時(shí)短信預(yù)警模塊設(shè)計(jì)

接受和查看預(yù)警短信，使用戶(hù)可以及時(shí)了解所錄制并保存的異常視頻信息，在視頻列表中，用戶(hù)可以方便的觀看或刪除預(yù)警視頻。

主動(dòng)預(yù)警程序，可以方便用戶(hù)隨時(shí)隨地掌握監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)信息，并可以對(duì)異常情況，通過(guò)短信預(yù)警，迅速做出判斷和處理。短信主動(dòng)預(yù)警過(guò)程如下：服務(wù)器端檢測(cè)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)有異常情況出現(xiàn)時(shí)，服務(wù)器端會(huì)通過(guò)短信平臺(tái)向?qū)?yīng)的用戶(hù)發(fā)送預(yù)警短信，則用戶(hù)可以進(jìn)入系統(tǒng)中的預(yù)警視頻列表，然后選擇相應(yīng)視頻進(jìn)行播放[13]；若短信內(nèi)容不匹配，則不播放預(yù)警音樂(lè)。具體流程如圖4所示。

圖4 報(bào)警短信攔截流程圖

系統(tǒng)短信主動(dòng)預(yù)警功能部分代碼如下：

3.3 設(shè)備管理與用戶(hù)管理模塊設(shè)計(jì)

設(shè)備管理模塊主要對(duì)前端智能分析設(shè)備進(jìn)行管理，可以依次錄入多個(gè)智能分析儀的設(shè)備信息[14]，也可以對(duì)不需要或是已損壞的設(shè)備進(jìn)行刪除等操作。對(duì)于用戶(hù)管理模塊，當(dāng)用戶(hù)注冊(cè)成功后，信息會(huì)存入對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)；當(dāng)用戶(hù)信息有誤或需要更改時(shí)，需輸入驗(yàn)證碼進(jìn)行驗(yàn)證，然后再對(duì)用戶(hù)信息進(jìn)行相應(yīng)的操作，如新增、刪除、修改等。

3.4 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

在4G網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)[15]，本測(cè)試環(huán)境下采用小米2s（Android5.0.2）作為移動(dòng)終端[16]，硬盤(pán)錄刻錄機(jī)（大華3100H），對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了整體測(cè)試，畫(huà)面流暢，幾乎不掉幀，系統(tǒng)運(yùn)行非常穩(wěn)定，實(shí)時(shí)性高。實(shí)時(shí)預(yù)警效果圖5，短信預(yù)警界面如圖6。

圖5 實(shí)時(shí)預(yù)警視頻瀏覽界面

圖6 預(yù)警短信界面

4 結(jié)束語(yǔ)

文中主要研究基于Android平臺(tái)[17]的智能視頻監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，并給出了具體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案。系統(tǒng)延時(shí)少，穩(wěn)定性高，監(jiān)控畫(huà)面清晰流暢，用戶(hù)界面簡(jiǎn)潔，滿(mǎn)足了用戶(hù)隨時(shí)隨地對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)預(yù)警的需求，應(yīng)用前景廣闊。

[1]王咸鋒，林華.手機(jī)遠(yuǎn)程視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2007，23（34）:111-112

[2]李軍江.基于WindowsMobile手機(jī)流媒體客戶(hù)端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].南京：南京郵電大學(xué)，2011.

[3]陳彩蓮 基于Android移動(dòng)平臺(tái)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].天津：天津大學(xué)，2012.

[4]單李旺.Android操作平臺(tái)的研究與應(yīng)用[D].天津：南開(kāi)大學(xué)，2009.

[5]衡友躍，楊義，李凌，等.基于Android的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) [J].新余學(xué)院學(xué)報(bào)，2012；17（3）:78-80.

[6]Shiddiqi A M，Pratama H，Ciptaningtyas H T.A Video Streaming Application Using Mobile Media Application Programming Interface.Telkomnika，2010，8（3）:293-300

[7]胡曉樂(lè).基于Android平臺(tái)的MID視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].廣州：中山大學(xué)，2010.

[8]翟玉山.基于Android平臺(tái)手機(jī)地圖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安:西安電子科技大學(xué)，2011.

[9]高卓.流媒體技術(shù)在綜合網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用[D].成都：電子科技大學(xué)，2007.

[10]譚雪理.基于RTP的H.264視頻實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn) [M].南京：南京郵電大學(xué)，2011.

[11]陳澤恩.基于Android平臺(tái)的移動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用分析[J].軟件，2012，33（10）:52-54

[12]畢厚杰新一代視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)-H.264/AVC（第二版）[M].北京：北京人民郵電出版社，2009.

[13]Zhang， Zhiguang，Yin， Changqing.Research on Video Rendering on Android[C]//8th International Conference on Wireless Communications，Networking and Mobile Computing，2012:1-4.

[14]許勇.基于P2P的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D].天津：南開(kāi)大學(xué)，2011.

[15]陳浩偉.基于3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的視頻傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué)，2012.

[16]潘秋岑.學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)站設(shè)計(jì)的用戶(hù)體驗(yàn)要素探析[J].西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016（7）：597-602.

[17]郭堃.基于安卓平臺(tái)的電纜故障數(shù)據(jù)終端設(shè)計(jì)[J].電子科技，2015（12）：121-124.

Design of intelligent video monitoring and early warning system based on Android

GENG Jin-long1，XUE Feng2
（1.School of Computer Science and Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang 212003，China；2.Jiangsu University of Science and Technology Hui Feng Technology，Zhenjiang 212003，China）

With the development of wireless technology，video encoding technology and streaming media technology rapid development， the demand for video surveillance is also rising， the traditional monitoring system is mainly used for passive video，the efficiency is not high.In this paper，based on the open Android platform，the design of intelligent video monitoring system based on Android platform.This system is composed of intelligent research analyzer，network camera，video server，SMS warning platform and mobile monitoring terminal structure.The use of video encoding H.264，to transmit and control video stream using RTP/RTCP protocol.Realize the real time video service that can be early warning at any time and place.

Android；streaming media；monitoring；H.264

TN919.82

：A

：1674－6236（2017）05-0187-03

2016-03-18稿件編號(hào)：201603232

耿金龍（1989—），男，安徽宿州人，碩士研究生。研究方向：軟件工程。