【導讀】士學位期間獨立進行研究工作所取得的成果。據(jù)本人所知，論文中除已注明。部分外不包含他人已發(fā)表或撰寫過的研究成果。個人和集體，均已在文中以明確方式注明。本聲明的法律結果將完全由本人。工大學攻讀碩士學位期間在導師指導下完成的碩士學位論文。本人完全了解哈爾濱理工大學關于保存、使用學位論文的規(guī)定，同意學。校保留并向有關部門提交論文和電子版本，允許論文被查閱和借閱。保密，在年解密后適用授權書。的高校機房遠程監(jiān)控終端。本終端主要包括視頻顯示、視頻存儲、報警管理、設?？兀到y(tǒng)可以容納32路視頻信號同時監(jiān)看、控制。整體設計方案，深入研究了監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵技術。其中，通信模塊的設計和實現(xiàn)主要是三方通信模塊的。三方通信模塊都是采用TCP/IP協(xié)議，然后不同的操作系統(tǒng)，不

　　

【正文】 或者監(jiān)視主機都從該組播地址和端口發(fā)送或者接收組播視頻數(shù)據(jù)。具體如表 45 所示。 表 44 視頻采集主機信息表 字段名 說 明 類 型 長 度 可否為空 主鍵 HostID 主機編號 varchar 8 否 是 ProcessID 進程編號 varchar 8 否 是 HostStatus 主機狀態(tài) varchar 10 否 否 表 45 組信息表 字段名 說 明 類 型 長 度 可否為空 主鍵 GroupID 組編號 varchar 8 否 是 GroupAdrress 組播地址 varchar 16 否 是 GroupPort 組播端口 varchar 10 否 否 (video) 視頻文件信息表記錄著存儲視頻文件的名字、所在的采集服務器地 址和在該服務器上存放路徑。通過該數(shù)據(jù)表，用戶可以快速瀏覽所有可以遠程回放的視頻文件，并選擇其中一個視頻文件讓組管理服務器命令保存有該文件的采集服務器進行視頻回放。具體如表 46 所示 表 46 視頻文件信息表 字段名 說 明 類 型 長 度 可否為空 主鍵 FileID 視頻文件編號 varchar 8 否 是 FileName 視頻文件名稱 varchar 50 否 是 FileAddress 視頻文件地址 varchar 255 否 否 哈爾濱理工大學工程碩士學位論文 18 本章小結 本章主要對軟件工程生命周期的承上啟下的 階段 —— 設計階段進行描述。基于 GPRS 的高校機房遠程監(jiān)控終端的設計部分主要包括硬件設、軟件設計和數(shù)據(jù)庫設計。通過設計的結果可以得出結論：系統(tǒng)在硬件和軟件上的設計都必須符合GRPS 網絡的特點，必須以 GPRS 網絡為依托進行系統(tǒng)硬件和軟件的設計和部署，然后在此基礎上進行數(shù)據(jù)庫的設計和部署。 哈爾濱理工大學工程碩士學位論文 19 第五章 GPRS 的高校機房遠程監(jiān)控終端的實現(xiàn) 控制 模塊的實現(xiàn) 控制管理模塊處于用戶界面模塊、通信模塊和核心模塊之間，它有兩個作用作為用戶界面模塊和通信控制模塊控制核心的模塊接口作為會話過程和視頻源的管理器。 會 話管理 本系統(tǒng)支持多會話功能，用戶可以參與多個會話，即可以在多個地址和端口接收或發(fā)送視頻。會話管理就是負責建立會話、記錄會話信息、查詢會話信息和結束會話等工作，在程序實現(xiàn)上就是對一個會話信息鏈表進行管理。 要建立會話，首先要指明會話的地址和端口。如果進行的是單播會話，則地址是目標主機的地址如果進行的是組播會話，則地址是組播地址。端口是大于1024，小于 65536 的整數(shù)。其中，組播地址和端口是成功登錄組管理服務器后，服務器返回的。 會話建立后，還需要調用 addSessionINPO 記錄會話的相關信息，以備查詢或管理。需要記錄的信息有： session ID、會話用途、會話地址和端口、會話狀態(tài)。 通過會話的地址和端口或者會話的 ID 均可以查詢到己創(chuàng)建的會話。 當需要結束會話時，可以調用核心模塊提供的接口函數(shù) StopSesion 終止會話。 在結束會話后，還需要把該會話信息從鏈表中刪除。 接口管理 用戶界面模塊和通信模塊對核心模塊的操作是通過控制管理模塊的控制接口完成的?？刂乒芾砟K提供以下控制接口： —— StartSendVideo 視頻發(fā)送接口主要功能是向用戶控制模塊和通信模塊提供在指定的會話中發(fā)送視頻的接口。要使用視頻發(fā)送接口之前應該先建立會話，再設定視頻的編碼格式、視頻的發(fā)送碼率和幀率。 —— StopSendVideo 停止發(fā)送視頻接口主要功能是在指定會話中停止發(fā)送視頻。 —— StartRecordVideo 視頻存儲接口主要功能是對指定視頻源進行視頻實時存儲。在使用視頻存儲接口時應該指明視頻源和存儲視頻文件名。 —— StartLocalPlay 哈爾濱理工大學工程碩士學位論文 20 通過播 放本地錄像接口，我們可以播放存儲在本地硬盤上的視頻文件。 —— SendRecordVideo 當組管理服務器發(fā)出遠程回放的命令時，通過發(fā)送錄像接口就可以把本地錄像視頻發(fā)送給請求主機。該接口實際上是調用了核心模塊的 SendRecordAPI 函數(shù)，調用方法和播放本地錄像接口類似。 視頻編解碼模塊的實現(xiàn) 在本文設計的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)使用 MPEG4 方式來進行視頻的編解碼。首先筆者來分析一下視頻編碼的主要流程，如圖 42 所示。 圖 42 視頻編碼流程 從圖 42 可以 看出，基于 MPEG4 的視頻編碼的流程 為： 。 的視頻編碼單元是宏塊。所以進行視頻編碼要先娶一個宏塊。一個圖像幀中的所有宏塊都進行視頻編碼了，該幀的編碼也就完成了。 ，運動估計的目的是為了找出和當前宏塊最接近的宏塊，將其作為當前宏塊的參考宏塊。如果當前幀是 I 幀，就不不要進行運動估計了。找我參考宏塊需要找到兩個宏塊之間的位置的相對值，是運動矢量，需要對該運動矢量也進行 VLC 編碼，解碼器根據(jù)這個編碼就可以找到當前宏塊的參考宏塊。 對塊進行編碼，對塊編碼需要先將塊排序，然后計算當前宏塊和參考宏塊之間的差值，再對差值進行編碼。 DCT 變換。之所以進行 DCT 變換是為了主要對低頻部分進行視頻編碼。而對于視頻的高頻部分，就可以不編碼，或者不需要花費高的代價進行編碼。 DCT 變換后的視頻低頻部分的系數(shù)進行量化，量化主要是通過將整個參數(shù)除以一個固定值來實現(xiàn)的，如果是高頻部分，由于其系數(shù)本身就哈爾濱理工大學工程碩士學位論文 21 很小，除以一個大的固定值之后高頻部分的系數(shù)就會變成 0，同樣低頻部分的系數(shù)也會變小，在編碼時就可以使用較少的 bit 位來實 現(xiàn)視頻編碼。煉化后的值也需要編碼在碼流中的，只有這樣才能在視頻解碼時通過該值來進行反量化，恢復出視頻的原始值。 。 DCT 過程。 ?？梢圆捎?DC 的方式來減少系數(shù)值。具體的做法是對當前宏塊的第一行或者第一列系數(shù)同它周圍的某一塊做一個差分值。 ，需要對經過反 DCT 后的宏塊做一個運動補償，那么該宏塊就成為重建宏塊。重建宏塊的值不可能和原始宏塊相同，它們之間是有一定誤差。為了和解碼端統(tǒng)一，需要在運動估計的時候，在前 一個重建幀中為當前宏塊尋找一個最匹配宏塊。 forming 模塊。為了實現(xiàn)對視頻的編碼，需要將其變成一個碼流。碼流由一個碼流頭和具體的視頻幀組成。所以，在進行視頻編碼時，需要通過Bitstream forming 模塊先將碼流頭的信息寫入輸出流文件中，然后才是視頻幀的內容。一個碼流可以包含多個視頻幀，每一幀的開始也有一個幀頭，幀頭信息描述了當前幀的視頻編碼的內容，后面的幀數(shù)據(jù)必須和幀頭信息中描述的一些特性完全一致。幀數(shù)據(jù)是按照宏塊為單位進行組織的。宏塊內的具體內容是當前宏塊的編碼信息， 例如當前宏塊是否是編碼宏塊，宏塊的編碼類型等，然后就是運動矢量的數(shù)據(jù)，最后是具體的 6 個塊的數(shù)據(jù)。往輸出流文件中寫數(shù)據(jù)是以幀為單位的，當前幀的所有相關數(shù)據(jù)完成后，才是下一幀的數(shù)據(jù)，按照這樣的順序，直到所有幀編碼完成。 對由 MPEG4 開發(fā)的編解碼 SDK 編碼部分的 API 部分的重要的編碼進行一下分析： int avsdk_init()。 初始化編碼庫。 VideoEncoderInit(int nVideoWidth,int nVideoHeigh,int nFrameRate,int nBitRate,int NIFrameRate,int nCodeCtrMode,int nDataAcqType,int nQuant)。 將一個編碼器打開，其中編碼器的函數(shù)參數(shù)分別為視頻的寬、視頻的高、幀率碼率、主要幀的間隔、編碼類型、數(shù)據(jù)類型和量化值的大小。 VideoEncoderEncode(PBYTE pInbuf,int nInsize,PBYTE *ppOutbuf,int* nOutsize,int* nFrameType,int nChannel)。 一幀視頻的編碼方 式。 VideoEncoderRelease()。 將一個編碼器關閉并將資源釋放。 InsertIFrame()。 在整個視頻幀中強制插入一個關鍵幀。 SetBitRate(int nBitRate)。 哈爾濱理工大學工程碩士學位論文 22 設置一個幀率碼率。 SetIFrameRate(int nIFrameRate)。 設置一個關鍵幀的時間間隔。 SetQuant(int nQuant)。 設置一個量化值的大小。 GetQuant(int *nQuant)。 獲取量化值的大小。 SetEncodeMode(int nMode)l 設置一個編碼類型，類型主要是固定質量固定碼率、可變碼率、限制瞬時碼率固定碼率等。 GetMode(int *nMode)。 獲取視頻的編碼類型。 通過 MPEG4 進行視頻解碼的過程正好就是其視頻編碼的逆過程，解碼流程如圖 43 所示。所以在這里筆者就不對其解碼流程進行贅述了。 圖 43 視頻解碼流程 筆者只是對 MPEG4 的編解碼 SDK 解碼部分的 API 進行一下分析。 int avsdk_init()。 初始化解碼庫。 VideoDecoderInit(int nVideoWidth,int nVideoHeigh, int nDataAcqType)。 將一個解碼器打開，解碼器函數(shù)的參數(shù)分別是視頻的寬、視頻的高、數(shù)據(jù)類型。 VideoDecoderDecode(PBYTE pInbuf,int nInsize,PBYTE *ppOutbuf,int* nOutsize)。 將一幀視頻進行解碼。 VideoDecoderRelease()。 哈爾濱理工大學工程碩士學位論文 23 將一個解碼器關閉并將資源釋放。 監(jiān)控終端的實現(xiàn) 界面主按件模塊如圖 52 所示，從左向右依次是布防、撤防、畫面分割、進入設置、全部停止瀏覽、切換瀏覽分組、登錄系統(tǒng)、注銷登錄和退出監(jiān)控系統(tǒng)。 圖 52 界面主控件模塊 工具條模塊如圖 53 所示，云臺控制工具條可以遠程控制鏡頭的變倍、聚焦、光圈、云臺的輔助開關和云臺的運動。色彩調節(jié)工具條可以遠程調節(jié)視頻圖像的亮度、對比度、色度和灰度。 圖 53 工具條模塊 視頻顯示模塊 視頻顯示模塊如圖 54 所示，視頻顯示模塊中每一個通道對應一路信號，畫面的分割可以通過點擊畫面分割按扭彈出菜單進行選擇，分別有一畫面、四畫面、九畫面、十六畫面、二十五畫面和三十六畫面。 哈爾濱理工大學工程碩士學位論文 24 圖 54 視頻顯示模塊 系統(tǒng)測試 測試并不是在系統(tǒng)開發(fā)結束后才進行的，而是伴隨整個系統(tǒng)設計和開發(fā)的過程中的，但是在不同的系統(tǒng)階段，測試的內容也是不同的。 。單元測試也就是測試每一個系統(tǒng)的模塊，系統(tǒng)在設計時，需要細化成不同的模塊，在每個模塊進行開發(fā)的過程中要隨時進行測試 ，判斷代碼是否正確，這些測試工作可以由專門的測試人員或者開發(fā)者自己完成。 單元測試 是測試的最小單位，要進行成功的單元測試，必須要有極為詳細的設計文檔。也就是說詳細的設計文檔是單元測試的基礎。例如：白盒測試中的路徑覆蓋測試方式，是邏輯性最強的白盒測試方式之一 ， 路徑覆蓋可以 發(fā)現(xiàn) 系統(tǒng)在邏輯設計過程中存在的 錯誤。 進行路徑覆蓋測試就必須知道軟件在開始設計時是如何設計的。 單元測試 也是唯一一種由開發(fā)者 來完成 的測試。因為我們知道開發(fā)是一種建設性的行為，而測試是一種破壞性的行為。所以系統(tǒng)的測試是不由開發(fā)者來完成的。但是單元 測試不同，由于 開發(fā)者 熟悉自己編寫的代碼。所以，他們既完成單元代碼的編寫，又完成單元測試代碼的編寫。 開發(fā)者 進行單元測試需要通過一段代碼 來測試其編寫的單元內容是否正確。 單元測試 的目的就是 證明這段代碼 確實是滿足了設計文檔的要求。 。當系統(tǒng)的每個模塊開發(fā)完成，需要將所有的模塊集成為一個完整的系統(tǒng)，也就是說將每個模塊加入到系統(tǒng)中來，集成測試主要是測試接口連接是否正確，一般由專門的測試團隊來完成。但是由于本課題是畢業(yè)設計，所以筆者就主要自己完成集成測試。 集成測試是 完成單元測試準備進行系統(tǒng)集成時候進行的測試 。集成測試的基礎是 概要設計文檔， 集成測試主要測試的是系統(tǒng)的單元接口方面存在的錯誤。無論系統(tǒng)采取的是面向過程的開發(fā)方式還是面向對象的開發(fā)方式，集成測試都是非常必要的。面向過程的集成測試測的是不同級別的模塊之間的控制關系。而面向對象的集成測試測的是類之間的合作關系。無論是那種，都要保證不同的模塊孩子間的接口是沒有錯誤的 。 集成測試 的 主要目的 是判斷整個系統(tǒng)的業(yè)務流程和數(shù)據(jù)處理方式是否是符合客戶需求的標準的。或者說是測試系統(tǒng)是否遵循了嚴格的邏輯設計標準。集成測試是整個測試系統(tǒng)中最重要的部分，它是判斷真?zhèn)€系統(tǒng)是否完成 了既定的功能。 是在開發(fā)出的軟件交給客戶使用之間進行的最后一道測試程序