【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 環(huán)境的搭建； 第三章簡(jiǎn)要介紹移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)各模塊功能，使讀者對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)有所了解； 第四章確定并選擇技術(shù)方案，為客戶端設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持； 第五章設(shè)計(jì)客戶端用戶界面以及展示客戶端的功能； 第六章展望總結(jié)，闡述本文的創(chuàng)新點(diǎn)與不足。 3 第二章 移動(dòng)視頻監(jiān)控相關(guān)技術(shù) Android 平臺(tái) Android 平臺(tái)簡(jiǎn)介 本系統(tǒng) 主要 實(shí)現(xiàn)基于 Android 手機(jī)的 移動(dòng)視頻監(jiān)控功 能 。 Android 技術(shù)在本系統(tǒng)中占有重要地位。 Android 是一種以 Linux 為基礎(chǔ)的開放源碼操作系統(tǒng)，主要使用于便攜設(shè)備。目前尚未有統(tǒng)一中文名稱，中國(guó)大陸地區(qū)較多人使用安卓（非官方）或安致（官方）。 Android操作系統(tǒng)最初由 Andy Rubin開發(fā)，最初主要支持手機(jī)。 2021 年由 Google 收購(gòu)注資，并組建開放手機(jī)聯(lián)盟開發(fā)改良，逐漸擴(kuò)展到平板電腦及其他領(lǐng)域上。 Android 的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是蘋果公司的 iOS 以及 RIM的 Blackberry OS。 2021 年第一季度， Android 在全球的市場(chǎng)份額首次超過 塞班系統(tǒng)，躍居全球第一。 2021 年 11 月數(shù)據(jù)， Android 占據(jù)全球智能手機(jī)操作系統(tǒng)市場(chǎng) %的份額，中國(guó)市場(chǎng)占有率為 58%。 Android 是以 Linux 為核心的手機(jī)操作平臺(tái)，作為一款開放式操作系統(tǒng)，隨著 Android的快速發(fā)展，如今已允許開發(fā)者使用多種編程語(yǔ)言來開發(fā) Android 應(yīng)用程序，而不再是以前只能使用 Java 開發(fā) Android 應(yīng)用程序的單一局面，因而受到眾多開發(fā)者的歡迎，成為真正意義上的開放式操作系統(tǒng)。 在 Android中，開發(fā)者可以使用 Java作為編程語(yǔ)言來開發(fā)應(yīng)用程序，也可以通過 NDK使用 C/C++作為編程語(yǔ)言來開發(fā)應(yīng)用程序，也可使用 SL4A 來使用其他各種腳本語(yǔ)言進(jìn)行編程（如： python、 lua、 tcl、 php 等等），還有其他諸如： Qt（ qt for android）、 Mono（ mono for android）等一些著名編程框架也開始支持 Android 編程，甚至通過 MonoDroid，開發(fā)者還可以使用 C作為編程語(yǔ)言來開發(fā)應(yīng)用程序。另外，谷歌還在 2021 年特別發(fā)布了針對(duì)初學(xué)者的 Android Simple 語(yǔ)言，該語(yǔ)言類似 Basic 語(yǔ)言。而在網(wǎng)頁(yè)編程語(yǔ)言方面，JavaScript、 ajax、 HTML jquery、 sencha、 dojo、 mobl、 PhoneGap 等等都已經(jīng)支持Android 開發(fā)。 而在 Android 系統(tǒng)底層方面， Android 使用 C/C++作為開發(fā)語(yǔ)言。 基于 Android 的各種優(yōu)點(diǎn)，目前移動(dòng)終端選用基于 Android 系統(tǒng)的移動(dòng)手持設(shè)備。 4 Android 應(yīng)用程序組件 一些獨(dú)立的組件通過名為 manifest 的工程捆綁在一起，相互協(xié)調(diào)構(gòu)成一個(gè) Android 應(yīng)用程序。在 manifest 中，有一個(gè) 配置文件，這個(gè)配置文件描述了每一個(gè)組件以及組 件的作用。下面介紹六個(gè)基本組件，它們是構(gòu)成 Android 應(yīng)用程序的基石。 (1) Activity。 Activity 是 Android 最基本的應(yīng)用程序組件。任何一個(gè) Android 應(yīng)用程序都可以看作一組任務(wù)，這里每一個(gè)任務(wù)就可以稱作一個(gè) Activity。比如短消息是一個(gè)應(yīng)用程序，里面的新建短信界面、新建彩信界面、刪除短信界面等就是 Activity。由此可見，在應(yīng)用程序中，一個(gè) Activity 通常就是一個(gè)單獨(dú)的屏幕，用于呈現(xiàn)數(shù)據(jù)和與用戶進(jìn)行交互。 (2) Service。應(yīng)用程序中的 “幕后工作者 ”，相當(dāng)于沒有界面 的 Activity，因此 Service組件運(yùn)行時(shí)不可見，常用來執(zhí)行一些需要持續(xù)運(yùn)行的處理。以讀者熟悉的音樂播放器為例，在一個(gè)音樂播放器程序中有多個(gè) Activity，比如歌曲的選擇、播放等。如果用戶想導(dǎo)航到其它屏幕 (比如短消息 )，要保持之前選擇的音樂繼續(xù)播放，音樂播放器程序就必須啟動(dòng)一個(gè) Service，在后臺(tái)保持音樂的不斷播放。這是因?yàn)橐魳凡シ牌骼餂]有 “后臺(tái)播放 ”這個(gè) Activity。 (3) Content Provider。 Android 應(yīng)用程序使用文件、 SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)等存儲(chǔ)系統(tǒng)來保存數(shù)據(jù)，而使用 ContentProvider 來實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)共享。每個(gè)應(yīng)用程序的 Content Provider 提供了一套標(biāo)準(zhǔn)的訪問接口，以便各應(yīng)用程序之間對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、保存等操作。 (4) Intent。當(dāng)某個(gè)或某些組件要執(zhí)行某操作時(shí)， Intent 就是此操作的抽象描述，主要描述操作和操作對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，此外，還描述一些附加屬性，比如目標(biāo)組件的名稱、數(shù)據(jù)類型等。通俗的說， Intent 就是告訴系統(tǒng) “某人將要怎樣做某事 ”。系統(tǒng)收到此描述后，負(fù)責(zé)找到對(duì)應(yīng)的目標(biāo)來執(zhí)行適當(dāng)?shù)男袨椤? (5) Broadcast Receiver。在 Android中，應(yīng)用程序會(huì)通過 Broadcast Receiver 組件來監(jiān)聽符合條件的 Intent。每一個(gè) Broadcast Receiver 都可以接收一種或若干種 Intent 作為觸發(fā)事件，當(dāng) Broadcast Receiver 被觸發(fā)后，會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)程序?qū)κ盏降?Intent 做出響應(yīng)。 (6) Notification。在不中斷當(dāng)前 Activity的情況下， Notification用來提示用戶。例如，當(dāng)設(shè)備收到來電或短消息時(shí)，它通過閃光，發(fā)聲，顯示圖標(biāo)等來提醒用戶。 Notification是Service 或 Broadcast Receiver 獲得用戶注意的首選方式。需要注意的是，并不是每個(gè)Android 應(yīng)用程序都必須由以上六種組件構(gòu)成，有時(shí)采用其中幾種就可組合成應(yīng)用程序。 5 但是，描述組件及組件功能的 配置文件是必需的 [1]。 移動(dòng)流媒體技術(shù) 移動(dòng)流媒體技術(shù)就是把連續(xù)的聲音影像信息經(jīng)過壓縮處理后傳送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上，讓終端用戶能夠在下載的同時(shí)觀看收聽，而不需要等到全部的多媒體文件下載完成就可以即時(shí)觀看的技術(shù)。移動(dòng)流媒體技術(shù)的出現(xiàn)伴隨著移動(dòng)通訊技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)音視頻技術(shù)的進(jìn)步，其主要是關(guān) 于流媒體數(shù)據(jù)從采集到播放整個(gè)過程中所需要的核心技術(shù)。 移動(dòng)流媒體數(shù)據(jù)流具有三個(gè)特點(diǎn)：連續(xù)性、實(shí)時(shí)性、時(shí)序性，所以流媒體數(shù)據(jù)具有嚴(yán)格的前后時(shí)序關(guān)系。 流媒體傳輸技術(shù)是在 FTP/TCP 的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。服務(wù)器按照一定的順序?qū)⑽募指畛扇舾蓚€(gè)數(shù)據(jù)分段，然后封裝到分組中依次進(jìn)行傳輸，客戶端接收到分組后重新將其組裝起來，最終形成一個(gè)與原來一樣的完整文件。 流媒體播放技術(shù)有優(yōu)點(diǎn)同樣也有缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是能夠及時(shí)傳送隨時(shí)播放，雖然在開始階段需要一定的時(shí)間進(jìn)行緩沖，但依然能夠在實(shí)時(shí)性要求高的領(lǐng)域具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)；缺點(diǎn)是由于網(wǎng) 絡(luò)的速率不穩(wěn)定性，當(dāng)播放速率大于傳輸速率時(shí)，視頻播放將出現(xiàn)停滯，時(shí)斷時(shí)續(xù)的現(xiàn)象 [2]。 當(dāng)您在線收聽或收看網(wǎng)絡(luò)上的音視頻節(jié)目時(shí) , 您就正在使用流媒體。流媒體技術(shù)的出現(xiàn)是為了解決普通音視頻文件的巨大數(shù)據(jù)量與有限的網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬之間的矛盾而產(chǎn)生的。與常規(guī)的多媒體文件不同 , 流媒體的播放并不要求下載完整的文件 , 而僅需要將開始部分緩存 , 然后就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的隨時(shí)傳送隨時(shí)播放。為了達(dá)到這個(gè)目的 , 流媒體服務(wù)器需要將動(dòng)畫、視音頻等多媒體文件經(jīng)過特殊的壓縮方式分成一個(gè)個(gè)壓縮包 , 由視頻服務(wù)器向用戶計(jì)算機(jī)連續(xù)、實(shí)時(shí)傳送。 用戶只需經(jīng)過幾秒或十幾秒的啟動(dòng)延時(shí)即可在自己的計(jì)算機(jī)上利用解壓設(shè)備 ( 硬件或軟件 )對(duì)壓縮的多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓后回放。當(dāng)音視頻等媒體數(shù)據(jù)在客戶終端播放時(shí) , 數(shù)據(jù)的剩余部分將在后臺(tái)從服務(wù)器繼續(xù)下載。與單純的下載方式相比 , 由于用戶不用等所有內(nèi)容都下載到硬盤后才開始瀏覽 , 因而流媒體文件的啟動(dòng)延時(shí)將大幅度地縮短 , 同時(shí)對(duì)客戶端的存儲(chǔ)需求也大為減少。為了保證媒體文件的實(shí)時(shí)性 , 流式傳輸使用特定的實(shí)時(shí)流傳輸協(xié)議 RTSP。流媒體技術(shù)在遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、視頻點(diǎn)播、電子商務(wù)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景 , 蘊(yùn)含著巨大的商機(jī) , 因而吸引了眾多企業(yè)參與競(jìng)爭(zhēng)。 6 流媒體傳輸和控制協(xié)議 流媒體傳輸和控制協(xié)議在應(yīng)用層主要涉及到 HTTP、 RTSP、 RTP 和 RTCP 協(xié)議，在傳輸層有 TCP 和 UDP 協(xié)議。 HTTP 協(xié)議是建立在傳輸控制協(xié)議（ TCP）之上的超文本傳輸協(xié)議。 TCP/IP 協(xié)議是專門為數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計(jì)的，能夠保證傳輸?shù)目煽啃?。流媒體的特征要求必須確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和同步性。國(guó)際電信聯(lián)盟（ ITU）設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議（ RTP）來解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和同步性問題。目前，流媒體解決方案主要采用 RTP/UDP 傳輸音視頻數(shù)據(jù)和 HTTP/IP傳輸控制信息。 RTP 是在一對(duì)一或一對(duì)多的情況下針對(duì)流媒體數(shù)據(jù)流工作，不僅能夠提供時(shí)間信息而且可以保證數(shù)據(jù)流的同步。通常 RTP 建立在 UDP 之上，使用 UDP 傳送數(shù)據(jù)。 UDP 是面向無連接的傳輸層協(xié)議，提供不可靠的數(shù)據(jù)服務(wù)。該協(xié)議不保證數(shù)據(jù)的可靠性，不進(jìn)行丟包重傳，延時(shí)較短，處理速度較快。因此它能提供開銷小、速度快的端到端通信服務(wù)，在音頻數(shù)據(jù)傳輸還是那個(gè)應(yīng)用較多 [3]。 RTP 協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流和控制流的分離，數(shù)據(jù)報(bào)文和控制報(bào)文使用相鄰的不同端口。 RTP 本身沒有可靠的傳送機(jī)制，其流量控制和擁塞控制是由實(shí)施傳輸控制協(xié)議（ RTCP）來提供。流媒體傳輸和控制協(xié)議在 OSI 模型中的位置如圖 所示。 應(yīng)用層 HTTP RTSP RTP RTCP 傳輸層 TCP UDP 網(wǎng)絡(luò)層 IP 數(shù)據(jù)鏈路層 網(wǎng)絡(luò)相關(guān)協(xié)議 物理層 無線傳輸介質(zhì) 圖 相關(guān)協(xié)議在 OSI 模型中的位置 RTCP 是一個(gè)控制協(xié)議，負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，提供當(dāng)前應(yīng)用進(jìn)程的控制信息和可靠的傳輸機(jī)制。 RTP 和 RTCP 共同協(xié)作才能完成流媒體的傳輸和控制。 實(shí)時(shí)流協(xié)議（ RTSP）是應(yīng)用層協(xié)議，定義了一對(duì)多應(yīng)用程序如何有效地通過 IP 網(wǎng)絡(luò)傳送多媒體數(shù)據(jù) [4]。位于 RTP 和 RTCP 協(xié)議層之上，通過 IP 網(wǎng)絡(luò)傳輸多媒體數(shù)據(jù)，在傳送機(jī)制上采用 TCP 和 RTP 完成數(shù)據(jù)傳輸。 RTSP 用于控制實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的發(fā)送，提供用于音視頻 7 的 VCR 遠(yuǎn)程控制功能和用于控制流媒體的播放、暫停和記錄等工作。 會(huì)話描述協(xié)議 SDP（ Session Description Protocol）， SDP 是用來描述 RTSP，以便說明一個(gè)流媒體會(huì)話的基本屬性，如流媒體的類型、格式、傳輸帶寬，播放時(shí)間，緩存容量大小等。通常包含會(huì)話信息，媒體信息等 [5]。 結(jié)合移動(dòng)視頻監(jiān)控對(duì)通信實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，本文采用 RTP、 RTSP、 RTCP 和 HTTP 協(xié)議完成視頻監(jiān)控系統(tǒng)的通信和遠(yuǎn)程控制。 流媒體傳輸基本原理 本節(jié)簡(jiǎn)要介紹媒體的傳輸方式。包括順序流式傳輸（ Progressive Streaming）和實(shí)時(shí)流式傳輸（ RealTime Streaming）。 (1) 順序流式傳輸 順序流式傳輸就是按照順序下載。用順序流式傳輸方法基于標(biāo)準(zhǔn)的 HTTP 或 FTP 服務(wù)器來傳輸文件，通常容易管理，方便用戶的使用，通常不需要特殊的協(xié)議。整個(gè)下載過程是無損的，能保證視頻的高質(zhì)量，但是由于網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的問題，一般需要等待較久的時(shí)間。順序流式傳輸常用于 對(duì)視頻質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合，而對(duì)于實(shí)時(shí)性，隨機(jī)訪問性要求較高的場(chǎng)合則不適用。 (2) 實(shí)時(shí)流式傳輸 實(shí)時(shí)流式傳輸能夠保證信號(hào)帶寬與網(wǎng)絡(luò)連接的匹配，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳送，適合現(xiàn)場(chǎng)直播，支持隨機(jī)訪問，用戶可進(jìn)行快進(jìn)后退操作。實(shí)時(shí)流式傳輸需要傳輸網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和專用流媒體服務(wù)器。相關(guān)的流媒體服務(wù)器如 QuickTime Streaming Server， Windows Media Server 等，傳輸網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有 RTSP 等。由于這些協(xié)議與防火墻有關(guān)，在使用時(shí)需經(jīng)過配置。系統(tǒng)設(shè)置，管理順序流式傳輸復(fù)雜。由于必須匹配鏈接帶寬，在低速鏈接 設(shè)備時(shí)或者網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，會(huì)出現(xiàn)丟幀現(xiàn)象，視頻質(zhì)量下降。 視頻壓縮編碼技術(shù) 數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)主要由兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織制定。一個(gè)是由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ ISO）和國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）組件的活動(dòng)圖像專家組（ MPEG）；另一個(gè)是國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)局（ ITUT）的視頻編碼專家組（ VCEG）。 MPEG 制定的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)有 MPEGMPEG MPEG4。 ITUT 制定的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)有 和 。 為了促進(jìn)下一代多媒體通信的應(yīng)用， MPEG 和 VCEG 共同成立了聯(lián)合視頻工作組 8 （ JVT），共同開發(fā) 了視頻編碼標(biāo)準(zhǔn) 。目前 是最先進(jìn)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。 (1) MPEG4 標(biāo)準(zhǔn) MPEG4 是基于第二代壓縮編碼技術(shù)制定的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，以視聽媒體對(duì)象為基本單元，采用了基本對(duì)象，基于內(nèi)容的壓縮編碼，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字音視頻，圖像合成應(yīng)用及交互式多媒體的集成。 MPEG4主要用戶 IP 網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議，交互式視頻通信和便攜式視頻通信終端等。由于第二代壓縮編碼技術(shù)涉及的學(xué)科非常廣泛，而相關(guān)學(xué)科的很多核心技術(shù)并未取得突破性進(jìn)展， MPEG4 的編碼實(shí)現(xiàn)方案依舊采用 16*16 像素為基礎(chǔ)的混合編碼，算法基礎(chǔ)仍是運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償 測(cè)試， DCT 和熵編碼。 (2) 標(biāo)準(zhǔn) 視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)是目前最新的技術(shù)，雖然 遵循了原來壓縮標(biāo)準(zhǔn)的