舞台视频监控系统云台控制方法的研究

苏志斌，安宇洁，李真，任慧

(1.中国传媒大学 信息工程学院，北京 100024；2.视听技术与智能控制系统文化部重点实验室，北京 100024；3.现代演艺技术北京市重点实验室，北京 100024)



舞台视频监控系统云台控制方法的研究

苏志斌1，安宇洁2，3，李真1，任慧1

(1.中国传媒大学 信息工程学院，北京 100024；2.视听技术与智能控制系统文化部重点实验室，北京 100024；3.现代演艺技术北京市重点实验室，北京 100024)

为方便舞台监督对舞台运行进行有效监管，在基于onvif协议的舞台视频监控系统中，本文重点研究摄像机云台的控制及功能优化方法。通过使用多媒体技术、网络通信技术及计算机控制技术，该系统能够实现点击屏幕识别摄像头、云台方位调节和焦距变动等功能，改善了整个视频监控系统的性能。本文的研究为网络化舞台视频监控系统中的云台便捷控制实现提供了技术基础，具有很大的实用价值和应用前景。

舞台监督；视频监控；云台控制；ONVIF协议

1 引言

网络视频监控以优异的视讯效果和广泛的地域构建优点，已经渐渐成为了视频监控行业的主力军[1]。在网络化舞台监督视频监控系统中，能够进行摄像头的云台控制，并且优化其功能同时变得很重要。在剧场演出过程中，为了帮助舞台监督实时清晰地观看视频，能够更好地对现场进行监督，则需要方便控制摄像机云台，及时调整摄像机，以便清晰地观察剧院可视区域和不同角度发生的状况。本文基于ONVIF协议对舞台视频监控云台控制性能进行了改进，便于舞台监督使用。

2 舞台视频监控系统云台控制架构

舞台视频监控系统云台控制架构图如图1所示。

图1 舞台视频监控云台控制架构图

摄像头云台中最重要的部分是云台控制器，它可以将舞台监督平台发来的控制信号解码转化为控制电机的信号，之后再根据信号驱动电机进行相应的操作。一般云台摄像机内置解码器，遵循云台控制标准协议，根据外部控制信号，可以完成指定速度的水平、垂直运动，光圈、焦距调节，摄像机关闭、开启等功能[2]。舞台视频监控软件在实现云台控制的基础上，进一步将控制功能集成到监控视频界面中，完成鼠标点击屏幕进行云台控制，更加便捷操作。

3 ONVIF协议与WEB服务

3.1 ONVIF协议

ONVIF(Open Network Video Interface Forum)协议是用来定义网络视频客户端与视频传输设备的通信协议。它的诞生不仅可以实现视频监控网络化，而且能够让不同厂商生产的视频产品通过统一的接口被同一个软件所兼容。不同品牌摄像头的云台也能够实现在同一个软件监控平台被控制。ONVIF使用的是Web Service的架构，用WSDL对其进行描述。

3.2 WEB服务

Web Service是基于可编程的Web应用程序，它具有平台独立且低耦合的优点。它由三个重要的部分组成，分别为SOAP(Simple Object Access Protocol)、WSDL(Web Services Description Language)、UDDI(Universal Description Discovery and Integration)。SOAP定义了一个框架用来描述消息是什么以及如何传输。WSDL是基于XML(可扩展标记语言)语法的对于网络服务描述的语言。UDDI是Web Service注册中心。在Web服务提供者和Web请求者之间是通过SOAP进行消息往来，其中Web服务提供者将注册信息提供到UDDI进行注册并同时给予WSDL自我描述，在此前提下，Web请求者向UDDI提出申请查找Web服务提供者的位置。Web Service 体系结构如图2所示。

图2 Web Service 体系结构

4 摄像机云台控制功能软件开发

4.1 ONVIF协议中的云台控制

在ONVIF协议，一个完整的媒体配置文件中一定会有PTZ配置。一个PTZ配置是一个配置实体，一个媒体配置文件由全部或者几个配置实体组成。通过Set来设置配置实体，通过Get 来读取配置实体。媒体服务通过Profile来实现，其中PTZ配置所属Profile S。一个媒体配置文件描述的是，在媒体流中如何给予和给予什么给客户端，同时怎样处理PTZ的输入和分析[3]。在PTZ控制中，一个PTZ节点是最低级的实体，由它来确定具体的PTZ功能。一个PTZ节点可以是多种PTZ驱动中的一个，它可以是机械PTZ驱动、上传到视频编码器上的PTZ驱动或是数字PTZ驱动。

在WSDL中，四种访问入口调用模式被支持，它们是单请求、单响应、请求后响应、响应后请求。舞台监督视频监控中，请求指的是从舞台监督客户端到Web服务端，响应指的是从Web服务端到舞台监督客户端。云台控制通讯流程图如图3所示。

图3 云台控制通讯流程图

4.2 点击屏幕实现云台控制

本文的舞台视频监控软件采用的是多画面显示，将高清4K显示屏分为九个相同大小的窗口，一个窗口为一个通道，每个监控通道可以实时播放不同的监控画面，每个通道都集成云台控制功能。

点击屏幕实现云台控制分为三个部分，首先要识别摄像头，之后可实现八个方位(上下、左右、左上、左下、右上、右下)移动操作和焦距变动操作。识别摄像头，需要获得设备连接即摄像头的URL(统一资源定位符)，有些设备还需要用到设备认证即用户名和密码，通过GetCamera来执行。

云台移动操作有三种类型，绝对移动(AbsoluteMove)，相对移动(RelativeMove)以及连续移动(ContinuousMove)。绝对移动是指将云台移动到指定的位置，相对移动指在不用知道现有位置情况下进行相对移动，连续移动则是在某方向和速度下持续移动。选择MouseDownMove时，可在鼠标按下时实现连续移动，同时要选择MouseUpMove即可在松开鼠标时停止移动。所有的移动操作都是非阻塞的，不用等最后一个命令，最后的操作指示会替代前面的操作。云台焦距调节操作，有焦距放大与缩小两个种类，通过Zoom来执行，焦距放大为In，焦距缩小为Out。

5 云台控制开发流程与测试

软件开发流程如图4所示，首先请求并获取设备管理功能，之后获取设备的PTZ控制功能和流媒体服务地址。在创建播放窗口和生成VLC实例后，接收播放器媒体播放地址数据开始播放。

图4 云台控制软件运行流程图

舞台视频监控系统界面如图5所示，共九个窗口，即九个通道。在监控过程当中，舞台监督可以对摄像机进行云台控制。在每个通道内，将显示区域又分为三大功能部分。在正中心的部分，当鼠标变成抓手图标时，点击可识别当前摄像头，如图6所示。正中心偏上部和偏下部，当鼠标变成扩张或收缩的图标时，点击可调节焦距，如图7所示。其他周边的八个部分，当鼠标变成指示不同方向的箭头时，点击可调节摄像头的方位，如图8所示。

图5 ONVIF软件监控界面

图6 识别摄像头图标

图7 调节焦距图标

图8 调节方位图标

6 结论

舞台视频监控云台控制是基于ONVIF协议在网络化视频监控平台下开发的，符合现代视频监控系统向网络化、实时化、便捷化等发展方向。在舞台监督实际操作中，能够及时调整摄像头的方位以及画面的远近等功能。经过长期的实验和测试，系统运行效果良好。由于云台控制操作集成视频画面中，相应位置点击鼠标，就可完成各种功能，更加便于舞台监督操作，节省时间，也趋向人性化。本文研究对于舞台监督调度系统网络化云台控制的实现提供了技术基础，具有很大的应用价值和使用前景。

[1]AXIS Communications Limited.IP Video Monitoring System How to “Control” the Future[J].智能建筑，2010(10)：30-31.

[2]权立伟，石江宏，薛财锋.IP视频监控系统中云台控制模块的设计与实现[J].电子技术应用，2006，11.

[3]ONVIF Core Specification Version 2.4.1[EB/OL].http：//www.onvif.org/specs/core/ONVIF-Core-Specification-v241.

(责任编辑：宋金宝)

Research on PTZ Control Method of Stage Video Monitoring System

SU Zhi-bin，AN Yu-jie，LI Zhen，REN Hui

(1.Information Engineering School，Communication University of China，Beijing 100024，China；2.Key Laboratory of Acoustic Visual Technology and Intelligent Control System，Ministry of Culture，Beijing 100024，China；3.Beijing Key Laboratory of Modern Entertainment Technology，Beijing 100024，China)

In order to provide effective supervision for stage manager conveniently，this paper mainly focused on the research of camera PTZ control and method to optimize its functions in the stage video monitoring system based on ONVIF protocol.Through the technology of multimedia，network communication and computer control，the system could realize the enhanced functions of camera identifying，PTZ control that includes orientation adjustment and focal length changing and other functions by clicking on the screen.Our research has provided the technical basis of convenient PTZ control for the networked video monitoring system，which has great practical value and application prospect.

stage surveillance；video monitoring；PTZ control；ONVIF protocol

2016-09-02

“十二五”国家科技支撑计划重大项目(2012BAH38F00)

苏志斌(1987-)，女(汉族)，新疆乌鲁木齐人，中国传媒大学讲师，E-mail：suben@cuc.edu.cn.

TN919

A

1673-4793(2016)05-0025-04