基于IP网络的视频传输及监控系统设计与实现

论文摘要

本文研究的主要内容是开发一个可跨域访问的IP网络视频监控系统,该系统提供实时视频传输、视频文件录制及传输服务。本文设计开发了基于PC的视频服务系统,该系统由负责视频采集及传输的控制端、负责管理用户及控制端连接的服务器及负责视频播放的客户端组成,很好地满足了实际的跨域应用需求。视频服务器是整个系统运行的重要环节,双网卡的结构设计使其能够分别响应客户端和控制端的连接。为提高服务器的多用户响应性能,设计开发了线程池类对多任务及多线程实现管理。控制端基于Direcshow组件技术开发,包含了多个功能模块,可完成视频本地预览、响应实时视频传输请求、完成视频文件录制及发送到服务器等功能。视频编码采用目前最先进的H.264编码标准,利用开源编码器x.264开发变换过滤器实现编码。视频数据传输采用先进的实时传输及控制协议(RTP/RTCP),以有效的反馈和最小的开销使传输效率最优化。客户端完成视频数据RTP包的接收和解码播放,并且利用RTCP接收报告反馈网络状况。此外,通过界面操作可以轻松实现远程摄像头控制。本文最后给出了总结和展望。在已有工作的基础上,针对系统功能及协议设计提出了一些改进意见,包括加入多播功能、融入智能视频技术、编码器优化等。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 视频监控系统概述
• 1.1.1 视频监控系统发展历程
• 1.1.2 视频监控系统发展方向
• 1.2 国内外视频监控研究现状
• 1.2.1 数字硬盘录像系统
• 1.2.2 嵌入式Web视频服务器
• 1.3 课题背景及本文主要内容
• 2 视频监控系统架构
• 2.1 提出问题
• 2.1.1 视频监控系统缺陷
• 2.1.2 网络实验室背景
• 2.2 系统方案设计
• 2.3 系统的总体构成
• 2.3.1 视频服务器
• 2.3.2 视频监控控制端
• 2.3.3 视频监控客户端
• 2.4 DIRECTSHOW技术概述
• 2.5 编码标准的选择
• 2.5.1 视频压缩原理
• 2.5.2 图象压缩编码标准
• 2.5.3 H.264/AVC编码标准
• 2.6 网络通信协议的选择
• 2.7 本章小结
• 3 视频监控系统控制端设计
• 3.1 视频采集模块
• 3.1.1 摄像头的选择
• 3.1.2 摄像头编程相关
• 3.2 视频压缩模块
• 3.2.1 H.264/AVC编码器
• 3.2.2 x264编码过滤器
• 3.3 视频预览模块
• 3.4 视频文件捕捉模块
• 3.4.1 AVI文件格式保存
• 3.4.2 多个文件的保存
• 3.5 视频网络传输模块
• 3.5.1 RTP/RTCP协议
• 3.5.2 Jrtplib库使用介绍
• 3.5.3 视频数据的RTP包装
• 3.5.4 RTP/RTCP发送过滤器
• 3.5.5 编码器输出码率调节
• 3.6 本章小结
• 4 视频服务器设计
• 4.1 多线程编程技术
• 4.1.1 线程编程函数
• 4.1.2 线程的同步技术
• 4.1.3 线程池技术
• 4.2 网络通讯设计及实现
• 4.2.1 Windows Socket编程技术
• 4.2.2 通讯协议设计
• 4.3 用户连接管理
• 4.4 视频文件管理
• 4.5 本章小结
• 5 视频监控客户端设计
• 5.1 视频数据接收及播放
• 5.1.1 RTP/RTCP协议数据接收
• 5.1.2 网络接收过滤器
• 5.1.3 数据缓存结构
• 5.1.4 数据播放结构
• 5.2 控制命令的网络传输
• 5.3 客户端界面编程
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果