数字视频监控系统毕业设计.docx

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数字视频监控系统毕业设计

毕业设计（论文）

数字视频监控系统

客户端的设计与实现

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，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后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

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，同意学校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　　　　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。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

数字视频监控系统客户端的设计与实现

摘要

数字视频监控系统的客户端的需求主要来自于远程视频监控，面对计算机和移动设备的普及，用户已经不再满足于只能在监控室或保安室里观看查看监控视频，用户希望能随时随地地通过计算机和移动设备远程地查看他们关心的监控视频。

为了满足需求，数字视频监控系统的客户端已经成为了数字视频监控系统中重要的组成部分。

数字视频监控系统是以数字视频处理技术为核心，综合利用光电传感器、计算机网络、自动控制和人工智能等技术的一种新型监控系统。

与数字视频监控系统相关的主要技术有视频数据压缩，视频的分析与理解，视频流的传输与回放和视频数据的存储。

而数字视频监控系统中的远程监控客户端则是使用现代计算机技术和现代网络技术实现远程实时视频监控。

本文介绍在HiRay公司基于TIDM365SoC的数字视频监控系统上，使用Gstreamer框架实现数字视频监控系统中客户端软件。

关键词：

数字视频远程监控视频监控流媒体GStreamerDM365

DigitalVideoSurveillanceSystem

DesignandImplementationoftheclient

ABSTRACT

DigitalVideoSurveillanceSystemclientdemandmainlycomesfromtheremotevideomonitoring,thefaceofthepopularityofcomputersandmobiledevices,usersarenolongersatisfiedonlyinthecontrolroomorsecurityroomwatchingviewthesurveillancevideo,theuserwouldliketoanytime,anywherecomputersandmobiledevicesthroughtheremotetoviewthesurveillancevideotheycareabout.Tomeetdemand,digitalvideomonitoringsystemclientdigitalvideosurveillanceimportantpartofthesystem.

Digitalvideosurveillancesystemisbasedondigitalvideoprocessingtechnologyasthecore,comprehensiveutilizationofphotoelectricsensors,computernetworks,automaticcontrolandartificialintelligencetechnology,anewmonitoringsystem.DigitalVideoSurveillanceSystemwiththemaintechnologiesrelatedtovideodatacompression,videoanalysisandunderstandingofvideostreamingandvideotransmissionandplaybackofdatastorage.Thedigitalvideosurveillancesystemremotemonitoringclientistheuseofmoderncomputertechnologyandmodernnetworktechnologyforremotereal-timevideosurveillance.

ThisarticledescribesthecompanybasedonTIDM365SoCinHiRaydigitalvideosurveillancesystems,usingtheGstreamerframeworkfordigitalvideomonitoringsystemclientsoftware.

Keywords：

DigitalVideoRemoteSurveillanceGstreamerDM365

摘要I

ABSTRACTII

目录III

1绪论1

1.1课题研发的目的与意义1

1.2视频监控技术的发展趋势2

2客户端设计方案4

2.1设计要求4

2.2设计方案4

2.2.1DirectShow4

2.2.2VLC5

2.2.3MPlayer6

2.2.4GStreamer7

3Gstreamer基本概念11

3.1元素和插件11

3.2箱柜和管道11

3.3衬垫12

3.4缓冲12

3.4缓冲13

4客户端的实现15

4.1视频回放管线的实现15

4.1.1udworklive元件的实现16

4.1.2udworksdemux元件的实现19

4.2通用设备管理的实现19

5结论24

参考文献25

附录26

谢辞34

1绪论

视频监控近年来得到了迅速的发展，应用范围不断地扩展。

以往国内使用的视频监控系统主要是模拟系统，到了20世纪90年代末，随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的迅速提高，以及各种实用视频信息处理技术的出现，视频监控从模拟视频监控进入了数字化的网络时代，即数字视频监控系统。

数字视频监控系统将摄像机获得的模拟视频信号转变为数字视频信号，便于计算机处理，或者由数字摄像机直接输出数字视频信号。

在计算机显示器上显示多路实时活动图像的同时，还可将各路信号分别存储于计算机的硬盘内，或者在网络上进行传输。

数字视频监控系统以计算机为中心，信息处理技术为基础，是符合图像数据压缩的国际标准（JPEG、MPEG-4或H.264），综合利用图像传感器、计算机网络、自动控制和人工智能等技术的一种新型监控系统。

1.1课题研发的目的与意义

带网络应用的日趋普及以及数字技术在安防产品中的应用，为整个安防产业带来革命性的改变。

在图像监控产品领域，数字网络技术的导入大大拓宽了产品的应用范围，使得以往费用代价高昂或难以实现的远程监控应用变得轻而易举，远程医疗会诊、远程幼儿看护、连锁店远程监控管理、街道治安远程监控、考场远程监控、海关进出口远程监控、网吧远程监控等新兴应用脱颖而出，市场前景日益广泛。

中国成功申办“2008年奥运会”和“2010年亚运会”，为体育场馆建设创造不可限量的商机。

幼儿园的安全问题是学生家长和幼儿园管理者最担心的问题。

是否有一套安全可靠的安防监控系统和身份识别系统，已经成为了家长选择幼儿园的一项重要标准。

网络视频监控打造平安的体育场馆中国成功申办“2008年奥运会”和“2010年亚运会”，为体育场馆建设创造不可限量的商机。

以2008年北京奥运会为例，为满足比赛的需要，中国北京计划准备37座一流比赛场馆，58个训练场馆，其中14座为新建场馆，对场馆设施安全性、先进性的要求也提到空前的高度，“人文奥运、绿色奥运、科技奥运”的理念将贯穿所有奥运场馆建设；而2010年的广州亚运会则同样令人兴奋不已，据了解广东省为迎接这一亚洲体坛盛事，计划兴建或改造44座场馆，其中新建场馆12座，其中包括广东奥林匹克体育中心体育馆、广州极限运动基地自行车赛场、白云体育馆等大型建筑。

大型体育场馆属于比较特殊的建筑，它专为举办运动赛事而建，因此其安防系统在使用上具备鲜明的特点：

首先体育场馆属于大型的综合性公共设施，建设目的是为了综合性、高等级的体育赛事，体育场馆安防设施是为了保障大型比赛开幕、闭幕和人员撤离的安全而设，保证各项赛事完满举行，万无一失；另一方面一旦比赛结束，人群散去，安防设施也就没有赛时那么突出了，这时候安防设施将主要为体育场馆内的健身休闲、信息服务、会展服务以及商贸区、居住小区的日常生活提供安全保障来解决会场安全、物品安全、防盗等一系列问题。

运动场馆的安防设计主要考虑以下方面：

1、人员密集区召开正式比赛、运动会时，体育场满座可达数万名观众，这么多的人员聚集在一个区域内，本身就存在很大的安全保障问题。

对视频监视系统的要求是系统可靠、稳定，反应速度快捷，能够在第一时间发现警情，并且具有多种联动功能，可以及时通知各个安全保卫部门做出最及时的反应，并且在事后可以保存下全部过程的图像，作为重要资料备查。

2、来宾、要员保护由于将要承办奥运会这样的大型国际性赛事，与会的包括各国首脑、奥委会官员、国家及省市的官员、国外媒体记者、各界知名人士、运动明星等等。

对于这些人员需要我们对他们的行动进行特别的、重点的监视与保护。

需要对重要设施实施24小时实时监控；对重要领导、重要运动员所在区域、所经通道等实施重点全方位不间断跟踪保护，保证他们的安全。

3、运动中心整体防护运动场馆一般是一个由主体育场、训练场、体育馆、游泳馆、商业区等组合而成的一个建筑群，在我们设计安全防范系统的整体方案时，不仅要考虑主体育场本身的安全防护需要，还要从体育中心这一建筑群的整体出发，为其设计安全有效的技术防范体系。

4、赛场防暴与反恐历史上球场暴力、球迷骚乱导致大规模人员伤亡的事件屡见不鲜，加之当前世界各国都在加强反恐怖力量，对抗恐怖主义分子发动的突然袭击。

从这个角度出发，一定要采取必要的技术手段，加强防范措施，坚决杜绝此类事件的发生。

要求前端设备能对敏感地区及目标实行电子布防、撤防，同时可以与周界报警、防盗报警、紧急报警、门禁报警系统联动，报警后调出相应防区的电子地图，同时弹出实时图像，并对目标进行跟踪和锁定，并可与摄像机进行联动报警。

5、场内重要设施的防护体育场内的空调、照明、水、电、消防等系统保证了体育场的正常运行，这些大型设备的安全同样不容忽视。

另外，体育场内的商贸区、娱乐区在日常营业过程中，需要提供必要的技术措施来解决物品安全、防盗等一系列问题。

我们以天津某大型体育场馆监控系统为例，描述一下天地伟业网络视频监控系统在运动场馆中的实际应用，系统的核心是天地伟业高清网络视频服务器、预置位网络一体球、网络矩阵。

在室外广场、大门口、室内场地、观众席、主席台、记者席、新闻中心等多处需要快速反应、瞬时定位的场所大量应用智能高速球型摄像机，摄像机视频信号接入

1.2视频监控技术的发展趋势

随着社会的不断进步，技术以一种前所未有的速度发展并越来越深入的应用到各个领域。

同样在监控领域，技术仍然是行业发展的主导推动力。

当前在国内外市场上，前端设备一体化、视频图像处理数字化和智能化、监控传输网络化、系统集成化是视频监控系统的主要发展方向。

而数字化和智能化是网络化的前提，网络化又是系统集成化的基础，系统集成化的发展将赋予视频监控系统更为广阔的应用空间。

视频监控系统的数字化和智能化是将系统中的信息流（包括视频、音频、控制等）从模拟状态转为数字状态，根本上改变视频监控系统从信息采集、数据处理、传输、系统控制的方式和结构形式。

信息流的数字化、编码压缩、开放式的协议、视频图像智能化分析与处理，使视频监控系统与安防系统中其它各子系统间实现无缝连接，并在统一的操作平台上实现管理和控制，这也是系统集成化的含义。

视频监控系统的网络化意味着系统的结构将由集总式向集散式系统过渡。

集散式系统采用多层分级的结构形式，具有微内核技术的实时多任务、多用户、分布式操作系统以实现抢先任务调度算法的快速响应。

组成集散式监控系统的硬件和软件采用标准化、模块化和系列化的设计，系统设备的配置具有通用性强、开放性好、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、人机界面友好以及系统安装、调试和维修简单化，系统运行互为热备份，容错可靠等优点。

监控系统网络化将使整个网络系统硬件和软件资源的共享以及任务和负载的共享，这也是系统集成的一个重要概念。

目前，随着计算机技术、网络技术、图像处理技术、GIS技术在视频监控系统中的深入应用。

视频监控系统从单一的视频图像监看、录像、回放向关联视频图像同步监看、录像、回放的方向发展，比如同一时段的多点同步回放，单点不同时段的同步回放；从视频图像的简单监看、录像、回放向视频图像智能化分析处理的方向发展，比如动态物体的侦测与分类、特定绊线的监控、长时间滞留报警、遗留物危害性判别等智能化分析处理的应用；从基于多媒体电子地图的应用向具有矢量概念GIS平台的整合的方向发展，比如动态跟踪监控、设置防御层、定义监控场景等功能的应用；从单一产品、单一系统向多产品多系统的集成与联动的方向发展，比如与其他安防系统、公安110接处警指挥系统和智能卡口系统等联动集成，实现信息资源共享；逐步实现从被动监控向主动监控的方向发展。

2客户端设计方案

2.1设计要求

数字视频监控系统中的客户端软件的作用主要是让用户通过网络远程地观看DVR或IPC的实时视频。

所以数字视频监控系统客户端的主要需求是远程和实时，为了实现远程需要有可靠的网络传输保障，而实时则需要远程的编码性能，传输性能和本地的解码性能同时保障。

数字视频监控系统客户端在实际生产环境中衍生出来的需求是广泛，根据经验的总结衍生的需求主要有以下几方面：

客户端软件的国际化支持，主要表现为和用户交互的语言和风俗习惯；客户端软件的跨平台支持，主要表现为需要支持Mac和Linux平台，尤其是Mac平台在北美地区市场占有率接近10%。

2.2设计方案

数字视频监控系统中的客户端软件的设计方案主要由视频回放，通用设备管理与控制两部分组成。

视频回放管线方案：

2.2.1DirectShow

DirectShow（有时缩写如DS或DShow），开发代号Quartz，是一种由微软公司开发的能够让软件开发者对媒体文件执行各种不同处理的应用程序设计接口。

它是微软公司对早先Windows视频科技的一次更新。

基于微软公司Windows构成物件模型（COM）框架，DirectShow为大部份微软公司程序设计语言提供了一个媒体的普遍接口，而且是一个可扩展的，能在使用者或开发者的命令下播放或记录媒体文件的，以Filter为基础的框架。

DirectShow开发工具及凭证被加入到微软公司SDK平台的一部份。

WindowsMediaPlayer这样的应用程序运用DirectShow或者它的各种衍生来播放来自文件或是互联网上的内容。

DirectShow's的最值得注意的竞争是苹果计算机的QuickTime框架。

应用程序与DirectShow组件以及DirectShow所支持的软硬件之间的关系，DirectShow的概览图如下：

图2-1DirectShow概览图

2.2.2VLC

VLC多媒体播放器（最初为VideoLANClient，是VideoLAN计划的多媒体播放器。

）支援众多音讯与视讯解码器及档案格式，并支援DVD影音光碟，VCD影音光碟及各类串流协定。

它也能作为unicast或multicast的串流伺服器在IPv4或IPv6的高速网路连线下使用。

调用FFmpeg计划的解码器与libdvdcss程式库使其有播放多媒体档案及加密DVD影碟的功能。

VLC概览图如下

图2-2VLC概览图

2.2.3MPlayer

MPlayer是一款为Linux编写的电影播放器（在其他Unix上也可运行，并且很多非x86CPU。

）。

它能播放大部分由许多本地，XAnim，RealPlayer及Win32DLL解码器支持的MPEG,VOB,AVI,OGGOGM,VIVO,ASFWMAWMV,QTMOVMP4,FLI,RM,NuppelVideo,yuv4mpeg,FILM,RoQ,PVA,Matroska文件。

你也可以观看VideoCD,SVCD,DVD,3ivx,RealMedia,Sorenson,Theora,及MPEG-4（DivX）影片。

MPlayer另外一个很大的特点是支持广泛的输出驱动。

它能工作在X11,Xv,DGA,OpenGL,SVGAlib,fbdev,AAlib,libcaca,DirectFB下，但你可以使用GGI及SDL（此种方式下的所有驱动）以及一些低端的特定显卡驱动（针对Matrox,3Dfx及Radeon,Mach64,Permedia3）！

他们大多数支持软件或硬件视频伸缩，所以你能以全屏幕欣赏影片。

MPlayer支持一些硬件MPEG解码器的显示，例如DVB及DXR3Hollywood+。

并且你认为那些又大又漂亮的不