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1、华中科技大学 硕士学位论文 基于Web架构的视频监控系统设计与实现 姓名：谢莹 申请学位级别：硕士 专业：计算机应用技术 指导教师：刘宏 2011-01-17 I 华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 摘摘 要要 随着社会和科学的进步，计算机网络技术、通讯技术、视频处理技术得到了长 足的发展，视频监控技术从早期的模拟视频监控技术发展到目前的网络化远程视频 监控技术，视频监控系统也在社会各个领域得到了广泛的应用。对视频和音频进行 同步监控，可以进一步提高监控效果，但目前大多数视频监控系统并不提供音频监 控和回放功能。针对以上需求，基于达芬奇系列 DSP、H.26
2、4 编解码技术和 MP3 音 频编解码技术，实现了一种基于 Web 架构的视频监控系统，并实现了视频、音频同 步监控功能。 设计了视频监控系统硬件平台的功能和结构，并设计和实现了视频监控系统的 服务器端软件系统和客户端软件系统。服务器软件系统包括流媒体采集、编码、传 输和 Web 服务器功能，通过 TVP5158 芯片完成音视频流媒体数据的采集，在硬件平 台的 Codec engine 框架下分别对音频和视频数据进行 MP3 压缩编码和 H.264 压缩编 码，编码后的流媒体数据通过 RTP/RTCP 网络协议传输到客户端。客户端软件系统 通过网络按 RTP/RTCP 协议接收到流媒体数据后，
3、 使用 FFmpeg 解码器分别对音频和 视频数据进行 MP3 解码和 H.264 解码， 再使用 Directsound 技术和 Directdraw 技术在 Windows 平台播放。 服务器内置 Web 服务器，客户端所有功能都集成在 ActiveX 插件中，通过浏览 器访问服务器中的 Web 服务器页面，下载并运行 ActiveX 插件进行视频监控。视频 监控系统使用了音视频压缩编解码、流媒体数据实时传输等关键技术，这些技术对 视频监控系统的性能起到了决定性的影响。 关键词：关键词：视频监控系统，H.264 编解码，MP3 编解码，RTP/RTCP 协议，FFmpeg 解 码库，万维网
4、服务器 II 华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 Abstract With the development of science and technology, computer network and communication, image processing technology has made great progress. Video surveillance technology is encountering a great change from local analog video surveillance to remote dig
5、ital video surveillance and surveillance system is widely used in all areas of the society. The surveillance effect can be improved by surveiling the video and the audio at the same time. But most of the video surveillance systems dont provide the function of audio surveillance function. Aiming at t
6、he above demand, a video surveillance system based on web frame is designed based on DaVinci DSP, H.264 and MP3 encoding and decoding technology. The functions of video and audio surveillance are realized. The hardware systems functions and structure of the video surveillance system is introduced. T
7、he service system and client system of the video surveillance system are designed and realized. Service system includes capturing, encoding and transmitting of stream media and web service function. The server collects audio and video data using TVP5158, and compresses the audio and video data by MP
8、3 codec and H.264 codec respectively under the Codec engine based on hardware. Then, the stream media data encoded is transmitted to terminal with RTP/RTCP protocol. The terminal decodes the audio and video data using the FFmpeg respectively when received the data from network by RTP/RTCP protocol.
9、Finally, we use the Directsound and Directdraw API to render the video and play audio. Component object model (COM) is utilized to integrate all function to ActiveX Control, which lead the terminal user to download and run the ActiveX Control from the Web server that built in the video monitor syste
10、m server just using the Web Brower. Therefore, audio and video codes and real-time transmission technology play an important role in video surveillance system. Key Words: Video Monitor System, H.264, MP3, RTP/RTCP, FFmpeg, Web server 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内
11、容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 ，在_年解密后适用本授权书。 不保密 。 （请在以上
12、方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 1 华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 1 绪论绪论 1.1 视频监控系统概述视频监控系统概述 随着社会经济的高速发展，安全问题在各个领域都引起了广泛的关注与重视。 在上个世纪九十年代，视频监控作为一种防范能力较强的综合技术出现在了社会的 视野中，它利用视频探测技术监视设防区域并实时显示、记录现场图像进而对犯罪 分子产生心理压力，在一定程度遏制犯罪行为的发生。因其直观、方便、信息内容 丰富等特点，视频监控系统被广泛应用于各类公共场所的安全防范1。 视频监
13、控技术随着科学的发展自身也不断在进步。九十年代初期，视频监控技 术以模块视频监控为主，到了九十年代中期视频监控技术逐渐采用数字化本地视频 监控技术，技术沿着数字化的方向发展。随着网络的不断普及，以计算机网络、通 信技术为基础的网络视频监控技术成为了主流的视频监控设计技术，而时间地点将 不再成为视频监控系统的限制，视频图像传输的质量与速度也得到了极大的提高2。 传统的视频监控系统主要应用于房地产、连锁系统、医疗行业、金融行业、环 境监测、电力、民航之类的需要进行图像监控、传输、存储和管理的行业2。而随着 视频监控技术的进步，视频监控的应用范围被极大的扩展了，它逐渐成为了企业和 个人的安全防范措施
14、。企业不仅将视频监控作为安全防范措施，还将它与日常管理 相结合，成为加强监督、提高生产效率的重要管理手段，而个人可以从视频监控中 得到极大的安全保障，合适的处理即将有可能发生的犯罪活动。目前，视频监控系 统已广泛应用于我国“平安城市”的建设。2005 年 9 月，中国公安部门正式启动联 网与监控系统建设，并在全国确定了 22 个重点试点城市，北京、深圳、上海、广州、 杭州等城市已建立好大规模的城市视频监控系统3。 1.2 视频监控系统研究现状视频监控系统研究现状 1.2.1 技术发展简介技术发展简介 从上世纪九十年代发展到现在的二十余年中，视频监控系统的发展总体经历三 个阶段：上世纪九十年代初
15、期的模拟视频监控系统；九十年代中期随着计算机处理 2 华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 能力的提高和视频技术的发展而出现的数字化本地视频监控系统；九十年代末随着 网络的普及、计算机处理能力的进一步提高以及视频技术的发展而出现的网络化远 程视频监控系统4。 早期的模拟视频监控系统也称为闭路电视监控系统(CCTV5)，通常由模拟摄像 机、视频矩阵、监视器、录像机等设备构成，通过视频电缆和控制电缆进行连接传 输模拟视频信号6。典型系统组成如图 1.1 所示。 图 1.1 模拟视频监控系统示意图 模拟视频监控系统有几个比较大的应用限制：模拟视频信号受到电缆传输长度
16、 和电缆放大器的限制，信号传输距离有限，仅能进行本地监控；对于已建立好的系 统，由于布线等一些原因很难加入新的监控点，系统扩展能力很差；视频信号采用 模拟信号存储，存储介质有限且容易磨损失真，不便于视频信号的存储7。但是，模 拟视频监控系统以自己使用方便、操作简单、成本低等特点在中国视频监控系统市 场上仍占有一席之地。 九十年代中期，随着计算机技术和数字视频技术的发展，针对模拟视频监控系 统的缺点，人们将计算机广泛应用于视频监控系统即数字化本地视频监控系统8。利 用计算机高速处理能力进行视频采集和处理，利用显示器的高分辨率进行多图像处 理，并以此为中心建立一套软硬结合的完整体系，提高整个系统的性能。数字本地 视频监控系统同模拟视频监控系统相比，多媒体数据以数字形式存储，数据质量较 高；系统功能更加强大完善；应用灵活性更好。 但是在实际的应用当中，仍然有着几个很大限制：每个摄像机需要单独安装视 3 华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 频电缆，
