【導(dǎo)讀】士學(xué)位期間獨(dú)立進(jìn)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(gè)人和集體，均已在文中以明確方式注明。本聲明的法律結(jié)果將完全由本人。工大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的碩士學(xué)位論文。本人完全了解哈爾濱理工大學(xué)關(guān)于保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)。校保留并向有關(guān)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(quán)書。的高校機(jī)房遠(yuǎn)程監(jiān)控終端。本終端主要包括視頻顯示、視頻存儲(chǔ)、報(bào)警管理、設(shè)?？?，系統(tǒng)可以容納32路視頻信號(hào)同時(shí)監(jiān)看、控制。整體設(shè)計(jì)方案，深入研究了監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。其中，通信模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)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(jī)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(jī)信息表 字段名 說 明 類 型 長 度 可否為空 主鍵 HostID 主機(jī)編號(hào) varchar 8 否 是 ProcessID 進(jìn)程編號(hào) varchar 8 否 是 HostStatus 主機(jī)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(hào) 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(chǔ)視頻文件的名字、所在的采集服務(wù)器地 址和在該服務(wù)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(yuǎn)程回放的視頻文件，并選擇其中一個(gè)視頻文件讓組管理服務(wù)器命令保存有該文件的采集服務(wù)器進(jìn)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(hào) 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(xué)工程碩士學(xué)位論文 18 本章小結(jié) 本章主要對(duì)軟件工程生命周期的承上啟下的 階段 —— 設(shè)計(jì)階段進(jìn)行描述。基于 GPRS 的高校機(jī)房遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的設(shè)計(jì)部分主要包括硬件設(shè)、軟件設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。通過設(shè)計(jì)的結(jié)果可以得出結(jié)論：系統(tǒng)在硬件和軟件上的設(shè)計(jì)都必須符合GRPS 網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，必須以 GPRS 網(wǎng)絡(luò)為依托進(jìn)行系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)和部署，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)和部署。 哈爾濱理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 19 第五章 GPRS 的高校機(jī)房遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的實(shí)現(xiàn) 控制 模塊的實(shí)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(gè)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(huì)話過程和視頻源的管理器。 會(huì) 話管理 本系統(tǒng)支持多會(huì)話功能，用戶可以參與多個(gè)會(huì)話，即可以在多個(gè)地址和端口接收或發(fā)送視頻。會(huì)話管理就是負(fù)責(zé)建立會(huì)話、記錄會(huì)話信息、查詢會(huì)話信息和結(jié)束會(huì)話等工作，在程序?qū)崿F(xiàn)上就是對(duì)一個(gè)會(huì)話信息鏈表進(jìn)行管理。 要建立會(huì)話，首先要指明會(huì)話的地址和端口。如果進(jìn)行的是單播會(huì)話，則地址是目標(biāo)主機(jī)的地址如果進(jìn)行的是組播會(huì)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(wù)器后，服務(wù)器返回的。 會(huì)話建立后，還需要調(diào)用 addSessionINPO 記錄會(huì)話的相關(guān)信息，以備查詢或管理。需要記錄的信息有： session ID、會(huì)話用途、會(huì)話地址和端口、會(huì)話狀態(tài)。 通過會(huì)話的地址和端口或者會(huì)話的 ID 均可以查詢到己創(chuàng)建的會(huì)話。 當(dāng)需要結(jié)束會(huì)話時(shí)，可以調(diào)用核心模塊提供的接口函數(shù) StopSesion 終止會(huì)話。 在結(jié)束會(huì)話后，還需要把該會(huì)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(duì)核心模塊的操作是通過控制管理模塊的控制接口完成的。控制管理模塊提供以下控制接口： —— 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(huì)話中發(fā)送視頻的接口。要使用視頻發(fā)送接口之前應(yīng)該先建立會(huì)話，再設(shè)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(huì)話中停止發(fā)送視頻。 —— StartRecordVideo 視頻存儲(chǔ)接口主要功能是對(duì)指定視頻源進(jìn)行視頻實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。在使用視頻存儲(chǔ)接口時(shí)應(yīng)該指明視頻源和存儲(chǔ)視頻文件名。 —— StartLocalPlay 哈爾濱理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 20 通過播 放本地錄像接口，我們可以播放存儲(chǔ)在本地硬盤上的視頻文件。 —— SendRecordVideo 當(dāng)組管理服務(wù)器發(fā)出遠(yuǎn)程回放的命令時(shí)，通過發(fā)送錄像接口就可以把本地錄像視頻發(fā)送給請(qǐng)求主機(jī)。該接口實(shí)際上是調(diào)用了核心模塊的 SendRecordAPI 函數(shù)，調(diào)用方法和播放本地錄像接口類似。 視頻編解碼模塊的實(shí)現(xiàn) 在本文設(shè)計(jì)的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)使用 MPEG4 方式來進(jìn)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(jìn)行視頻編碼要先娶一個(gè)宏塊。一個(gè)圖像幀中的所有宏塊都進(jìn)行視頻編碼了，該幀的編碼也就完成了。 ，運(yùn)動(dòng)估計(jì)的目的是為了找出和當(dāng)前宏塊最接近的宏塊，將其作為當(dāng)前宏塊的參考宏塊。如果當(dāng)前幀是 I 幀，就不不要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)了。找我參考宏塊需要找到兩個(gè)宏塊之間的位置的相對(duì)值，是運(yùn)動(dòng)矢量，需要對(duì)該運(yùn)動(dòng)矢量也進(jìn)行 VLC 編碼，解碼器根據(jù)這個(gè)編碼就可以找到當(dāng)前宏塊的參考宏塊。 對(duì)塊進(jìn)行編碼，對(duì)塊編碼需要先將塊排序，然后計(jì)算當(dāng)前宏塊和參考宏塊之間的差值，再對(duì)差值進(jìn)行編碼。 DCT 變換。之所以進(jìn)行 DCT 變換是為了主要對(duì)低頻部分進(jìn)行視頻編碼。而對(duì)于視頻的高頻部分，就可以不編碼，或者不需要花費(fèi)高的代價(jià)進(jìn)行編碼。 DCT 變換后的視頻低頻部分的系數(shù)進(jìn)行量化，量化主要是通過將整個(gè)參數(shù)除以一個(gè)固定值來實(shí)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(xué)工程碩士學(xué)位論文 21 很小，除以一個(gè)大的固定值之后高頻部分的系數(shù)就會(huì)變成 0，同樣低頻部分的系數(shù)也會(huì)變小，在編碼時(shí)就可以使用較少的 bit 位來實(shí) 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(shí)通過該值來進(jìn)行反量化，恢復(fù)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(duì)當(dāng)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(gè)差分值。 ，需要對(duì)經(jīng)過反 DCT 后的宏塊做一個(gè)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)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(yùn)動(dòng)估計(jì)的時(shí)候，在前 一個(gè)重建幀中為當(dāng)前宏塊尋找一個(gè)最匹配宏塊。 forming 模塊。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻的編碼，需要將其變成一個(gè)碼流。碼流由一個(gè)碼流頭和具體的視頻幀組成。所以，在進(jìn)行視頻編碼時(shí)，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(nèi)容。一個(gè)碼流可以包含多個(gè)視頻幀，每一幀的開始也有一個(gè)幀頭，幀頭信息描述了當(dāng)前幀的視頻編碼的內(nèi)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(jìn)行組織的。宏塊內(nèi)的具體內(nèi)容是當(dāng)前宏塊的編碼信息， 例如當(dāng)前宏塊是否是編碼宏塊，宏塊的編碼類型等，然后就是運(yùn)動(dòng)矢量的數(shù)據(jù)，最后是具體的 6 個(gè)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(dāng)前幀的所有相關(guān)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(duì)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(jìn)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(gè)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(gè)編碼器關(guān)閉并將資源釋放。 InsertIFrame()。 在整個(gè)視頻幀中強(qiáng)制插入一個(gè)關(guān)鍵幀。 SetBitRate(int nBitRate)。 哈爾濱理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 22 設(shè)置一個(gè)幀率碼率。 SetIFrameRate(int nIFrameRate)。 設(shè)置一個(gè)關(guān)鍵幀的時(shí)間間隔。 SetQuant(int nQuant)。 設(shè)置一個(gè)量化值的大小。 GetQuant(int *nQuant)。 獲取量化值的大小。 SetEncodeMode(int nMode)l 設(shè)置一個(gè)編碼類型，類型主要是固定質(zhì)量固定碼率、可變碼率、限制瞬時(shí)碼率固定碼率等。 GetMode(int *nMode)。 獲取視頻的編碼類型。 通過 MPEG4 進(jìn)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(duì)其解碼流程進(jìn)行贅述了。 圖 43 視頻解碼流程 筆者只是對(duì) MPEG4 的編解碼 SDK 解碼部分的 API 進(jìn)行一下分析。 int avsdk_init()。 初始化解碼庫。 VideoDecoderInit(int nVideoWidth,int nVideoHeigh, int nDataAcqType)。 將一個(gè)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(jìn)行解碼。 VideoDecoderRelease()。 哈爾濱理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 23 將一個(gè)解碼器關(guān)閉并將資源釋放。 監(jiān)控終端的實(shí)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(jìn)入設(shè)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(tái)控制工具條可以遠(yuǎn)程控制鏡頭的變倍、聚焦、光圈、云臺(tái)的輔助開關(guān)和云臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。色彩調(diào)節(jié)工具條可以遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)視頻圖像的亮度、對(duì)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(gè)通道對(duì)應(yīng)一路信號(hào)，畫面的分割可以通過點(diǎn)擊畫面分割按扭彈出菜單進(jìn)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(xué)工程碩士學(xué)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(jié)束后才進(jìn)行的，而是伴隨整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)的過程中的，但是在不同的系統(tǒng)階段，測試的內(nèi)容也是不同的。 。單元測試也就是測試每一個(gè)系統(tǒng)的模塊，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，需要細(xì)化成不同的模塊，在每個(gè)模塊進(jìn)行開發(fā)的過程中要隨時(shí)進(jìn)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(jìn)行成功的單元測試，必須要有極為詳細(xì)的設(shè)計(jì)文檔。也就是說詳細(xì)的設(shè)計(jì)文檔是單元測試的基礎(chǔ)。例如：白盒測試中的路徑覆蓋測試方式，是邏輯性最強(qiáng)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(shè)計(jì)過程中存在的 錯(cuò)誤。 進(jìn)行路徑覆蓋測試就必須知道軟件在開始設(shè)計(jì)時(shí)是如何設(shè)計(jì)的。 單元測試 也是唯一一種由開發(fā)者 來完成 的測試。因?yàn)槲覀冎篱_發(fā)是一種建設(shè)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(jìn)行單元測試需要通過一段代碼 來測試其編寫的單元內(nèi)容是否正確。 單元測試 的目的就是 證明這段代碼 確實(shí)是滿足了設(shè)計(jì)文檔的要求。 。當(dāng)系統(tǒng)的每個(gè)模塊開發(fā)完成，需要將所有的模塊集成為一個(gè)完整的系統(tǒng)，也就是說將每個(gè)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(tuán)隊(duì)來完成。但是由于本課題是畢業(yè)設(shè)計(jì)，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(zhǔn)備進(jìn)行系統(tǒng)集成時(shí)候進(jìn)行的測試 。集成測試的基礎(chǔ)是 概要設(shè)計(jì)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(cuò)誤。無論系統(tǒng)采取的是面向過程的開發(fā)方式還是面向?qū)ο蟮拈_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(jí)別的模塊之間的控制關(guān)系。而面向?qū)ο蟮募蓽y試測的是類之間的合作關(guān)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(cuò)誤的 。 集成測試 的 主要目的 是判斷整個(gè)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)處理方式是否是符合客戶需求的標(biāo)準(zhǔn)的。或者說是測試系統(tǒng)是否遵循了嚴(yán)格的邏輯設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。集成測試是整個(gè)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(jìn)行的最后一道測試程序