智能校园移动视频监控系统设计探讨

竺华稀

（浙江工商大学杭州商学院，浙江杭州，310000）

0 引言

视频监控和移动网络技术的发展与融合推动了移动视频监控技术的快速发展，随着商用3G 网络的正式运营以及智能移动终端性能的增强，使无线视频监控系统得以出现。而如今校园安全成为了人们关注的热点问题之一，因此，为了有效地对校园安全进行管理，在校园内部署全方位的无线视频监控系统显得十分必要。基于此，本文就智能校园移动视频监控系统的设计进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。

1 移动视频监控系统设计

1.1 系统整体架构

采用Client/Server 架构的移动视频监控系统，必须要在服务器端和客户端分别开发对应的程序。客户端发出访问会话到服务器端，通过传递信息的联系，最终能够达到远程视频控制的目的。整个系统的组成部分有三大内容，分别是视频播放子系统（如平板电脑、智能手机等）、数据管理子系统(如SIP 管理服务器、流媒体服务器、视频编码服务器等），信息采集子系统（如云台、摄像机等），这三大子系统的连接是通过3G/Wi-Fi 网络通信，详见下图1。

要想在监控现场视频采集端应用防雷设备、立杆、云台、附带护罩、摄像头等基于嵌入式Linux 系统的部件，必须要采集图像，也就是在CMOS 视频采集模块上采集，然而通过视频编码模块将原来的模拟图像变换成数字图像，同时进行RTP 分包和H.264 编码压缩，传送至缓冲区，致使原始视频的格式达到相关标准。

1.2 H.264 视频服务器的主要组成内容

图2 视频服务器的硬件结构组成内容

作为整个系统的核心内容，视频服务器的有很多，详见下图2。如图2 显示，通过A/D 转换芯片的数字视频信号转变成了YUV420 图像格式，并且通过微处理器MSP430F149 后成为TCP/UDP 网络协议包，最终经过网络适配器DM9000 连接网络。视频服务器的功能分别是网络传输、视频编码、视频采集等。服务器内置存储设备和流媒体管理模块，按照监控现场摄像头的保存时间和具体部署，从而选择恰当，确保数据的整合集中。

视频编码是基于H.264 标准，因而具有网络友好、低码率、高效编码等优势，尤其适用于那些带宽受限的通信环境，如WIFI/3G。视频编码功能能够对X264 开发包进行移植，编码的过程首先是将待编码视频序列输入，然后采用帧内预测、帧间预测等方式做适当的处理，从而将图像视频的空间冗余和时间冗余消除。需要通过运动预测处理原来的视频图像的宏块，才能获取预测图像，残差图像是通过预测值减去参考图像获取的。接着通过游标量化、离散余弦变换，紧接着通过熵编码，最终压缩成为需要的码流。

要想确保传输的及时，在网络中传输，RTP/RTCP 流媒体技术可以应用在视频编码数据中，建立在UDP 协议上的RTP，仅可实现高效率传输流媒体数据，然而不可以向数据传输提供合适的传送机制。本文由JRTPLIB 实现视频的传输，JRTPLIB 由C 语言编码，支持RTP/RTCP，确保了数据传输的及时。

1.3 移动视频监控客户端的实现

通过TCP/IP 协议，客户端可以访问服务器，并且处理了接收到的RTP 数据包，然后放进接收缓冲区里，从而进行云台控制、解码播放等操作。系统中采用H.264 标准进行视频压缩，基于RFC3984 的RTP 协议应用于媒体传输，平板电脑、PDA、手机等智能便携设备为主要的移动视频监控终端设备，实现了功能稳定、操作简单、界面美观等，下图3 为功能流程。图3 显示，控制系统模块、视频播放模块、UI 界面模块为主要内容。

图3 移动视频监控客户端功能流程

视频播放、参数设置、通道选择、登陆认证为客户端的UI 界面。系统当中，UI 的基础组成部分主要是ViewGroup、View，按照Android 界面开发的主要方式，不同的界面都需要编写不同的XML 布局文件。

监控客1`终端的主要内容是视频播放，主要包括图像画面显示、H.264 解码、RTP 拆包等内容。客户端系统要想接收RTP 包，首先必须要调用RTPSession 类中的PollData()方法，这样才能将网络传输来的会话接收过来，同时需要调用GetNextPacket()方法才能将RTP 数据包的有效内容接收过来，将RTP 的有效负载进行拆包及提取，同时按照时间戳排序即可进行H.264 标准编码后，然后获得视频数据。

通常情况下，采用软件方式对系统对H.264 码流进行解码，采用的软件是Fast ForwardMPEG，也就是我们所说的移植音视频编解码软件Ffmpeg。另外，对主函数进行解码时，需要中调用av_register_all()注册所有的解码CODEC 类型和文件格式，各类格式流媒体打开之后即可自动关联解码类型。打开流媒体文件需要用到av_open_input_file()，然后对文件格式进行侦测，最后获取视频数据信息。通过信息流最后找到CODEC_TYPE_VIDEO，那么可以说明这个部分数据为视频信息。通过调用avcodec_find_decoder()从而获得视频解码器，codeccontext字段包含了编码器的信息中，从这个字段当中对解码器类型进行确认。上述步骤基本实现之后就会进入解码循环，读取数据包采用的是av_read_frame()，读取之后AVPacket 结构保存下来。avcodec_decode_video()能够将包转换变成帧，而img_convert()则能够将帧转换为特定的格式，而且能够将帧数据传输到SaveFrame()并且显示出来。反复循环，不断的在码流中提取出帧数据，一直到数据结束然后将解码器释放出来。应用程序把通过解码的H.264 数据传输到视频播放界面，而且不停止的刷新画面，最终手机上获得的视频相当流畅。

控制系统主要控制视频采集端云台设备，只需点击对应的按钮，即可实现四个方向包括左右、上下的转动。需要注意的是，控制指令的传输的稳定性是通过TCP/IP 协议实现的。系统不仅提供Socket 类及ServerSocket，还具有相对完整的TCP/IP 协议栈，应用Socket 网络编程，应用程序最终能够控制指令的传输。

1.4 功能指标

H.264 移动视频监控系统是面向移动终端的，该系统之所以在最短的时间内采集视频及显示视频，主要依靠网络摄像头，同时可以将摄像头采集到的视频帧存储起来，存储的格式为BMP 格式，并且可以将编码压缩后的视频数据流保存下来，保存的文件格式是H.264 格式，能够为客户端软件提供数据交互接口，最终达到实时的传输视频飞的目的。

2 校园移动视频监控部署的重点内容

2.1 选择监控地点

我们都知道，高职校园的面积相对大，而且各个区域具有紧密的联系，并且具有多个建筑设施，在这种情况下，校园视频监控必须要有自己的个性，体现在监控目标密度高、监控对象类型多样这两方面。长期统计、观察、研究、综合考虑之后，得出结论，以下区域必须要安置监控设备：

指导烟农专业合作社选择高效、低毒、低残留的化学农药，按照剂量标准进行交替使用，例如菌核净、代森锰锌等。

(1)极易出现财物失窃的人口密集的地方，如运动场馆、宿舍、图书馆、食堂等。

(2)极易出现抢劫等刑事案件的树林、湖边等人少偏僻的地方。

(3)极易出现溺水事件的湖泊、校内河流、游泳池。

(4)极易出现交通事故的校园通道、楼管大门、校门等。

(5)极易出现财物失窃等案件的重点实验室、办公区、领导办公室、学校财务室等。

(6)极易出现煤气中毒、食物中毒、爆炸、火灾事故等意外的学生宿舍和食堂后灶。

以上区域需要进行视频监控，监控关键路段和门岗的主要目的是，对进出校园的车辆和人员进行监控，从而便于查询和追踪，监控教室的主要目的是为了确保教学秩序的正常，监控图书馆和学生宿舍的主要目的是为了保障学生的财产安全和人身安全。同时，监控教室还有利于预防学生考试作弊。

2.2 移动视频监控系统网络拓扑

把面积为两千亩的校园作为例子，通常情况下，视频监控系统中摄像机控制在四百台以上六百台以下，即可将校园的重要区域覆盖到位。本方案不同型号的摄像头军具备良好的兼容能力，为了节约一定的成本可以应用那些具有3G/Wi-Fi 功能的无线摄像头。校园应用的视频监控视频采集设备均能够支持点到点、点到多点、多点级联接入网络。

3 结束语

综合上文所述，校园安全监控适合应用校园移动视频监控系统，校园移动视频监控系统有利于实现技防、物防、人防的全面化管理，有利于保障校园的安全，为安全防范带来了极大的便利。

[1] 陈飞玲、陈湘军、郁建桥、陈启美.移动视频监控系统设计[J].电子测量技术.2014（04）.

[2] 丁雷.校园无线视频监控系统的设计与应用[J].电子设计工程.2013（12）.