黃偉民

[摘? ? 要]? 基于 Mesh網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)及傳輸平臺，軟件部分采用Client/Server system（簡稱C/S模式） ，C/S模式實現(xiàn)了視頻數(shù)據(jù)流的網(wǎng)絡(luò)傳輸工作和一些遠(yuǎn)程控制功能模塊。終端機是通過了視頻服務(wù)器和攝像機完成視頻的采集和壓縮工作，并且是利用了Mesh平臺來進(jìn)行傳輸，利用無線路由器、視頻服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)視頻攝像機，構(gòu)建無線Mesh網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)視頻監(jiān)控及傳輸功能。

[關(guān)鍵詞] 視頻監(jiān)控;無線; Mesh網(wǎng)絡(luò); WMN

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 05. 065

[中圖分類號] TP315? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? A? ? ? [文章編號]? 1673 - 0194（2019）05- 0167- 04

0? ? ? 引? ? 言

基于Mesh的視頻監(jiān)控系統(tǒng)及傳輸平臺設(shè)計，采用C/S模式，這種模式實現(xiàn)了視頻數(shù)據(jù)流的網(wǎng)絡(luò)傳輸和遠(yuǎn)程控制。終端機通過視頻服務(wù)器和攝像機完成視頻采集和壓縮，并利用基于 WMN 平臺進(jìn)行傳輸，讓客戶在使用端在WMN網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍內(nèi)通過Internet進(jìn)行了視頻數(shù)據(jù)流接收工作和傳輸工作的，軟件功能模塊部分實現(xiàn)基于無線網(wǎng)狀網(wǎng)WMN網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控工作和傳輸平臺管理工作，有效解決不便布設(shè)光纜而又急需視頻監(jiān)控的工作場景。

1? ? ? 基于無線Mesh 網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)

基于Mesh網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案如圖 1所示。在基于無線Mesh視頻監(jiān)控與傳輸平臺的的視頻監(jiān)控的現(xiàn)場監(jiān)控環(huán)節(jié)的設(shè)計當(dāng)中，無線網(wǎng)狀網(wǎng)WMN的網(wǎng)絡(luò)是具有著多個路由轉(zhuǎn)發(fā)功能的終端節(jié)點進(jìn)行互聯(lián)來構(gòu)成無線網(wǎng)狀網(wǎng)WMN網(wǎng)絡(luò)的骨干網(wǎng)，設(shè)計的視頻監(jiān)控終端設(shè)備則是用來完成和負(fù)責(zé)監(jiān)控視頻現(xiàn)場的視頻的采集工作、壓縮工作、無線路由工作以及數(shù)據(jù)資料收發(fā)工作等功能，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中還將視頻流傳送輸入到與監(jiān)控中心相連的無線 Mesh網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)中;它由監(jiān)控中心來接收來自自監(jiān)控終端的視頻數(shù)據(jù)流情況，并且來進(jìn)行解壓工作、播放工作等處理，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)也同時可以實現(xiàn)本地存儲的功能[1]。

1.1? ?基于無線 Mesh 網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案

如圖1所示。

1.2? ?硬件系統(tǒng)的控制方案

如圖2所示：設(shè)計的視頻終端硬件平臺是圍繞三星S3C2440A01-YQ80處理器搭建，通過處理器的接口把所需外設(shè)集成到這個系統(tǒng)中。系統(tǒng)硬件平臺包括存儲器、微處理器、攝像機、以太網(wǎng)口及電源等。S3C2440A01-YQ80處理器作為一款為移動設(shè)備和各種多用途應(yīng)用設(shè)計的處理器，ARM920T是處理器核。系統(tǒng)的硬件平臺在監(jiān)控中心過程中，設(shè)計的客戶端將利用RTP（Realtime Transport Protocol）實時傳輸協(xié)議來接收視頻數(shù)據(jù)，對終端的控制則采用面向連接的RTP進(jìn)行實時的傳輸協(xié)議發(fā)送控制命令到服務(wù)器中，這樣設(shè)備就實現(xiàn)了對客戶視頻終端的控制，這就是設(shè)計的硬件系統(tǒng)的控制方案[2]。

2? ? ? 基于DirectShow的客戶端開發(fā)軟件

DirectShow是微軟在Active Movie和Video for Windows的基礎(chǔ)上推出的新一代基于COM（Component Object Model）的流媒體處理開發(fā)包，與DirectX開發(fā)包一起發(fā)布。Direct Show使用一種叫Filter Graph的模型來管理整個數(shù)據(jù)流的處理過程，運用DirectShow，可方便地從支持WDM驅(qū)動模型的采集卡上捕獲數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行相應(yīng)的后期處理乃至存儲到文件中。這樣使在多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（MDBMS）中多媒體數(shù)據(jù)的存取變得更加方便。它廣泛地支持各種媒體格式，包括Asf、Mpeg、Avi、Dv、Mp3、Wave等，為多媒體流的捕捉和回放提供了強有力的支持，基于無線 Mesh 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控客戶端的軟件采用C/S 模式，是基于 VC 平臺的 MFC 框架。 客戶端和遠(yuǎn)程終端是通過Linux編程實現(xiàn)在整個網(wǎng)絡(luò)上通信的。Linux客戶軟件的操作系統(tǒng)是采用成熟穩(wěn)定的2.6.23內(nèi)核，配置時根據(jù)硬件資源的大小來選擇Flash和SRAM的大小，在網(wǎng)絡(luò)子項中選擇對TCP/IP和IEEE 802.1 1協(xié)議的支持，同時還去除了不支持的選項以縮減內(nèi)核體積，執(zhí)行編譯后得到“NUX”的內(nèi)核映像文件[3]。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3? ? ? 軟件的整體功能的設(shè)計

客戶端軟件由控制命令發(fā)送模塊、系統(tǒng)安全模塊、視頻監(jiān)控模塊、 視頻影像錄像模塊組成，功能如下說明。

3.1? ?控制命令的發(fā)送模塊

客戶端監(jiān)控中心是可對其中管理范圍內(nèi)的若干個遠(yuǎn)程監(jiān)控前端進(jìn)行著實時的監(jiān)控，客戶端監(jiān)控中心對不同的用戶進(jìn)行不同的管理模式，分配方式也是不同的，分別控制管理權(quán)限。根據(jù)控制管理權(quán)限的不同，管理者將通過客戶端的控制軟件，在自己權(quán)限所允許的范圍內(nèi)在不同的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)分布監(jiān)控點，實現(xiàn)對監(jiān)控現(xiàn)場的實時監(jiān)控，對攝像機鏡頭和云平臺進(jìn)行實時控制和實時管理，實現(xiàn)了前端對監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控功能。

3.2? ?系統(tǒng)的安全模塊

系統(tǒng)安全模塊設(shè)置：用戶要經(jīng)過系統(tǒng)授權(quán)還有輸入之前就設(shè)置的正確的用戶名，用戶名一經(jīng)設(shè)置就不可修改，除非重新編程，輸入用戶名后再經(jīng)過短信提醒獲取驗證碼，最后輸入密碼并要進(jìn)行正確的輸入，如果密碼或者用戶名輸入錯誤在5次以上，會進(jìn)行鎖定，則需進(jìn)行重新解鎖。所以系統(tǒng)安全完善，使用戶可較安全地使用。

3.3? ?視頻的監(jiān)控模塊

用視頻監(jiān)控模塊，用戶將可實現(xiàn)對多個監(jiān)控點的現(xiàn)場圖像進(jìn)行實時監(jiān)控，獲取與現(xiàn)場端之間相同幀速率的圖像，可對每一個視頻圖像的色飽和度、對比度、亮度、分辨率以及視圖大小進(jìn)行著實時的調(diào)節(jié)，方便高效。

3.4? ?視頻的影像錄像模塊

視頻的影像錄像模塊設(shè)計是隨時可對視頻圖像進(jìn)行實時連續(xù)的或者選擇性的錄像存儲。錄像信息中包括時間點、監(jiān)控點等這些重要信息;還可對視頻錄像的回放、視頻錄像的刪除、視頻錄像輸出等進(jìn)行操作。

4? ? ? 主要的模塊實現(xiàn)與設(shè)計工作

為了能同時接收來自系統(tǒng)終端的多媒體多路圖像，程序中采用了 Windows XP界面設(shè)計上的多線程技術(shù)結(jié)構(gòu)，每個技術(shù)線程都將創(chuàng)建一個界面小窗口，專門負(fù)責(zé)其中一路的視頻流接收工作和播放工作?？蛻舳说囊曨l數(shù)據(jù)接收流程示意圖如圖4所示。

具有相應(yīng)權(quán)限的用戶通過口令登錄客戶端，并完成初始化工作，它選擇決定其中的某一路視頻請求，客戶端和終端相互連接在一起，只要啟動視頻的數(shù)據(jù)資料的接收，即可完成這些線程。這樣視頻數(shù)據(jù)就通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳到客戶端的視頻接收緩沖區(qū)，客戶端也開始接收視頻數(shù)據(jù)，確保安全性。視頻接收模塊負(fù)責(zé)接收設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)另一端傳輸過來的視頻數(shù)據(jù)和視頻音像等，設(shè)計的監(jiān)控系統(tǒng)中視頻數(shù)據(jù)格式是 MPEG-4，由于 Direct Show（微軟提供的一套在Windows平臺上進(jìn)行流媒體處理的開發(fā)包）為多媒體流的捕捉和回放提供了強有力的支持[4]。

5? ? ? 對于系統(tǒng)的測試工作

設(shè)計的系統(tǒng)測試是在一個社區(qū)的街道路口進(jìn)行，在社區(qū)街道路口設(shè)置多臺的視頻監(jiān)控終端，并安置在監(jiān)控點，設(shè)置的各監(jiān)控點之間的距離為100-300 m不等，監(jiān)控設(shè)備的主機是通過IEEE802.11b/g/n標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)卡來接入無線網(wǎng)狀網(wǎng)WMN當(dāng)中，再從中間的任何一個監(jiān)控終端中獲取錄下來的視頻流，再采用所開發(fā)的客戶端軟件設(shè)備來完成終端設(shè)備的監(jiān)控視頻設(shè)置、監(jiān)控視頻的解碼/播放、監(jiān)控視頻的接收等功能。對系統(tǒng)測試的結(jié)果中表明，視頻的畫面播放流暢，實時性效果好，視覺效果也讓人滿意[5]。

6? ? ? 結(jié)? ? 語

無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是近年迅速發(fā)展的一種新型無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合基于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的發(fā)展，使無線視頻監(jiān)控具有靈活性強、高性價比、使用方便等特點[6]，本設(shè)計已在安全、軍工、交通、安防、公共景區(qū)等領(lǐng)域得到應(yīng)用，取得良好經(jīng)濟與社會效益。

主要參考文獻(xiàn)

[1]楊柳青.基于Mesh網(wǎng)絡(luò)的視頻數(shù)據(jù)采集平臺在智慧農(nóng)村建設(shè)中的應(yīng)用研究[J].唐山師范學(xué)院學(xué)報，2017，39（2）：67-72.

[2]林永烽.“智能工地”全球眼系統(tǒng)集成工程設(shè)計及應(yīng)用[J].安徽建筑，2014（4）：213-214.

[3]向穩(wěn)新.移動視頻監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀與構(gòu)架[J].中國公共安全：綜合版，2009（9）：178-183.

[4]湯挺峰.談高清視頻監(jiān)控技術(shù)在城市公共安全中應(yīng)用[J].中國新通信，2017，19（15）：102-103.

[5][作者不詳]高清視頻監(jiān)控技術(shù)[J].中國安防，2014（15）.

[6]劉飛岐.視頻監(jiān)控技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].通訊世界，2017（21）：229-300.