【導讀】據(jù)通信技術通過網(wǎng)絡實現(xiàn)服務器對客戶端采集視頻數(shù)據(jù)的實時顯示。數(shù)據(jù)報協(xié)議，應用層采用RTP和RTCP協(xié)議。成開發(fā)環(huán)境完成軟件系統(tǒng)編寫。因此，本系統(tǒng)設計采用傳統(tǒng)的C/S模式，在Windows環(huán)境下，分別對

　　

【正文】 如同任何類的使用方式一樣，在程序中首先聲明一個 VideoCapture的實例用于視頻的捕獲，聲明代碼如下： vidcap=new VideoCapture()。 之后將此實例與顯示對話框相綁定。 vidcapSetDialog(this)。 接下來初始化視頻捕獲的實例。在這里需要完成很多工作，例如初始化視頻驅(qū)動程序的連接，設置要求的視頻格式等等。如果返回 TRUE則表示初始化成 功，實現(xiàn)代碼如下： vidcapInitialize()。 注：以上所述初始化的內(nèi)容均封裝到了，實例的初始化函數(shù)中，所以程序?qū)崿F(xiàn)時只需要簡單地調(diào)用初始化函數(shù)就可以了 。 在連接成功之后，程序就可以獲取到上文所述格式的位圖信息。這些信息就是用于顯示的捕獲視頻。獲取位圖信息的代碼如下： 17 thism_bmpinfo=amp。vidcapm_bmpinfo。 在完成以上工作之后，程序就可以開始啟動視頻捕獲并顯示了。啟動代碼如下： vidcapStartCapture()。 當視頻捕獲 啟動之后，在 OnCaptureVideo 函數(shù)中將接收到含有視頻幀的信息，在這里調(diào)用視頻顯示函數(shù)將本地視頻顯示出來。 最后，在不再需要捕獲視頻的時候，停止視頻的捕獲，同時必須調(diào)用銷毀函數(shù)來銷毀你所創(chuàng)建的視頻捕獲的實例，實現(xiàn)代碼如下： 停止捕獲 vidcapStopCapture()。 銷毀實例 vidcapDestroy()。 視頻的顯示 通過上文的描述已經(jīng)知道了在 OnCaptureVideo 函數(shù)中將會不斷地收到捕獲的視頻幀。在視頻顯示這一部分要完成的功能就是把這些視頻幀通 過 windows 的 API函數(shù)進行顯示。 Windows 有很多顯示視頻的 API 函數(shù)，本程序中選用的是DvrawDib 函數(shù)，函數(shù)為設備無關位圖 (DIBs)提供了高性能的圖形繪制能力。直接寫入視頻內(nèi)存，性能較之其他 API 函數(shù)更好。實現(xiàn)代碼如下： 首先，初始化一個 DIB 的顯示設備： HDRAWDIB hdib=::DrawDibOpen()。 其次，調(diào)用開始繪制函數(shù)，開始視頻幀的顯示 ::DrawDibBegin(hdib,...)。 在這一步就可以把所捕獲到的視頻幀作為參數(shù)，調(diào)用顯示函數(shù)在對應位置顯示出來 ::DrawDibDraw(hdib,...)。 最后，關閉繪圖的設備上下文，并釋放內(nèi)存。 ::DrawDibEnd(hdib)。 ::DrawDibClose(hdib)。 在本系統(tǒng)中，客戶端實時捕獲攝像頭采集到的視頻數(shù)據(jù)，并在客戶端顯示主窗口中顯示其采集的視頻。效果如下圖所示： 18 圖 9 客戶端視頻采集 視頻的編解碼 在本系統(tǒng)中視頻的解碼是由 編碼庫來完成的，在本節(jié)中將重點講述 編碼庫與 解碼器的使用方法： （ 1） 編碼庫 ? 初始化編碼壓縮器 CParam cparams。 = CPARAM_QCIF。 InitH263Encoder(amp。cparams)。 ? 將 RGB 轉(zhuǎn)換為 YUV420 InitLookupTable()。 ? 設置回調(diào)函數(shù)， ownWriteFunction 是一個全局函數(shù)，在進行數(shù)據(jù)編碼的時候被調(diào)用 WriteByteFunction = OwnWriteFunction。 ? 在數(shù) 據(jù)壓縮前調(diào)用下述函數(shù)，以確保數(shù)據(jù)格式是 YUV420 的 ConvertRGB2YUV(IMAGE_WIDTH,IMAGE_HEIGHT,data,yuv)。 ? 壓縮視頻數(shù)據(jù)幀，對視頻進行編碼 = CPARAM_QCIF。 = CPARAM_INTRA。 = 8。 =yuv。 // Data in YUV format... CompressFrame(amp。cparams, amp。bits)。 （ 2） ? 初始化解碼器 InitH263Decoder()。 ? 解碼視頻數(shù)據(jù)幀 DepressFrame(data,size,rgbdata,buffersize)。 ? 退出解碼器操作 ExitH263Decoder()。 19 視頻的網(wǎng)絡傳輸 視頻圖像的傳輸質(zhì)量直接影響系統(tǒng)的監(jiān)控質(zhì)量，在設計 C/S 結(jié)構(gòu)的遠程視頻傳輸系統(tǒng)時，需要充分考慮到網(wǎng)絡的因素。在選擇傳輸網(wǎng)絡時，應考慮以下幾個因素 ： 數(shù)字視頻信號雖然已經(jīng)經(jīng)過壓縮，但數(shù)據(jù)量還是很大，特別是當幾路視頻信號同時在網(wǎng)絡上傳輸時，大量的數(shù)據(jù)傳輸會使得傳輸網(wǎng)絡變得擁擠，而這會必然造成數(shù)據(jù)的延遲及丟失。這就要求傳輸網(wǎng)絡的帶寬要高，一次能夠傳輸大量的數(shù)據(jù)。 本系統(tǒng)要求實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控，即遠程監(jiān)控現(xiàn)場的情景要實時地現(xiàn)實在監(jiān)控服務器的主機上，這就要求傳輸網(wǎng)絡的傳輸速度要很快。 因為傳輸視頻信號的數(shù)據(jù)量很大，故在本系統(tǒng)中采用效率較高的 UDP 協(xié)議傳輸視頻信號， UDP 是無連接的，不可靠的協(xié)議，所以要求傳輸網(wǎng)絡的可靠性要高，這樣系統(tǒng)才能運行得很好。 組播 （ 1）組播的“根” 組播從概念上來講分為兩部分：控制部分和數(shù)據(jù)部分。控制部分決定著組播的對象的組織方式。而數(shù)據(jù)部分決定了數(shù)據(jù)的傳輸方式。 控制層有“有根”，“無根”兩種情況。對于有根的控制層，存在著一個 root 和若干個leaf. root 負責管理這個組播組，只有他能邀請一個 leaf 加入一個組播組（ ATM 就是有根控制的一個典型的例子）。對于無根的控制層，沒有 root,只有若干的 leaf. 每一個 leaf 都能自己加入一個組播組（ IP 就是無根控制的典型例子） 數(shù)據(jù)層也有“有根”，“無根”兩 種情況。對于有根數(shù)據(jù)層，從 root 發(fā)出的數(shù)據(jù)能到達每一個 leaf,而從 leaf 發(fā)出的數(shù)據(jù)只能到達 ，每一個 leaf 發(fā)出的數(shù)據(jù)能到達組播組中的每一個 leaf（甚至包括他自己）。每一個 leaf 也能接受組播組里的任何數(shù)據(jù)包。 （ 2） IP 組播地址 IP 組播通信需要一個特殊的組播地址 .IP 組播地址是一組 D 類 IP 地址，范圍從 到 。其中還有很多地址是為特殊的目的保留的。 到 的地址最好不要用，因為他們大多是為了特殊 的目的保持的（比如 IGMP 協(xié)議） （ 3） IGMP 協(xié)議 IGMP(inter 網(wǎng)關管理協(xié)議 )是 IP 組播的基礎 .在 IP 協(xié)議出現(xiàn)以后，為了加入對組播的支持， IGMP 產(chǎn)生了。 IGMP 所做的實際上就是告訴路由器，在這個路由器所在的子網(wǎng)內(nèi)有人對發(fā)送到某一個組播組的數(shù)據(jù)感興趣，這樣當這個組播組的數(shù)據(jù)到達后面，路由器就不會拋棄它，而是把他轉(zhuǎn)送給所有感興趣的客戶。假如不同子網(wǎng)內(nèi)的 A,B 要進行組播通信，那么，位與 A,B 之間的所有路由器必須都要支持 IGMP 協(xié)議，否則 A,B 之間不能進行通信。 當一個應用加入一個組播組后，就會向 這個子網(wǎng)的所有路由器發(fā)送一個 IGMP 加入命令，告訴他子網(wǎng)內(nèi)有人對發(fā)送到某一個組播組的數(shù)據(jù)感興趣 .路由器也會定時向子網(wǎng)內(nèi)的所有終端發(fā)送一條查詢消息，用于詢問是否還有人對某個組播組的數(shù)據(jù)感興趣。如果有的話，終端就會回應一條 IGMP 消息，路由器則繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)這個組播組的數(shù)據(jù)。如果沒有人回應這條消息，那么路由器就認為已經(jīng)沒有終端對這個組播組的數(shù)據(jù)感興趣，就不會在轉(zhuǎn)發(fā)關于這個組播組的數(shù)據(jù)了。在 IGMP 第二版中，一個終端推出組播組以后，會 向路由器發(fā)送一個推出消息，路由器也會通過這個消息來判斷是否還要繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)關于這個組 20 播組 的數(shù)據(jù)了。 本系統(tǒng)中 UDP 組播的方式 本系統(tǒng)中采用的是 winsock 2 組播 winsock 2 組播主要是通過 WSAJoinLeaf 來實現(xiàn)的（ WSAJoinLeaf 的行為，返回值根據(jù) socket 的模式，組播的實現(xiàn)構(gòu)架有很大的關系） winsock 2 組播的主要有以下幾個步驟 : 1. 建立支持數(shù)據(jù)報的 socket(用 WSASocket 建立 socket，同 2. 時設置組播的一些屬性 ) 3. 把 socket 和本地的一個端口綁定（以后會通過這個端口進行數(shù)據(jù)的收發(fā)） 4. 通過 WSAJoinLeaf 加 入一個組播組 5. 通過 sendto / recvfrom 進行數(shù)據(jù)的收發(fā) 6. 直接關閉 socket 7. 退出組播組 傳輸代碼實現(xiàn) 在本系統(tǒng)中，視頻采集客戶端實時地采集視頻數(shù)據(jù)，并通過 UDP 組播的方式傳送給視頻服務器。為了方便視頻的傳輸，在程序中封裝了一個 Dsocket 類，該類負責完成有關視頻傳輸?shù)乃泄ぷ鳌? 類的定義如下： class DSocket : public CSocket { // Attributes public: CDialog *pdlg。 char localname[200]。 static char remotename[500]。 static char remoteaddress[500]。 int type。 static unsigned char data[2021],vdata[30000],adata[5000]。 static unsigned int length,vlength,alength。 // Operations public: DSocket()。 virtual ~DSocket()。 21 void CreateSocket(int port,int type)。 void SetParent(CDialog *dlg)。 void OnReceive(int errcode)。 void SendControlMessage(int type,char *address)。 void SendVideoData(unsigned char *data,int length)。 void CloseSocket()。 }。 函數(shù)功能與使用說明如下表： 函數(shù)名稱 函數(shù)功能 使用說明 CreateSocket 創(chuàng)建一個 socket 連接 無 SetParent 設置連接的父窗口 無 OnReceive 接收視頻的編碼數(shù)據(jù) 服務器端使用該函數(shù)用以接收經(jīng)過編碼的視頻數(shù)據(jù) SendControlMessage 發(fā)送控制命令 客戶端使用把服務器加入UDP 組播組 SendVideoData 發(fā)送視頻數(shù)據(jù) 客戶端向服務器發(fā)送視頻數(shù)據(jù) CloseSocket 關閉 socket 連接 無 根據(jù) 中的步驟描述，在每一個對應步驟中調(diào)用對應函數(shù)，即可完成視頻的傳輸。在這里 就不再重復，以免累贅。注：在創(chuàng)建 socket 連接時應在客戶端創(chuàng)建一個連接線程，在服務器段創(chuàng)建一個偵聽線程。 5．地理信息系統(tǒng)的實現(xiàn) GIS 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設計 地理數(shù)據(jù)模型是對現(xiàn)實世界的一種抽象，并利用一系列數(shù)據(jù)對象來支持地圖的顯示、查詢、編輯和分析。一個地理數(shù)據(jù)模型的優(yōu)劣，取決于其對地理特征的表示是否充分，其自身結(jié)構(gòu)是否簡單易讀，以及是否能方便地利用具體的編程語言來實現(xiàn)。如何有效地組織并管理空間數(shù)據(jù)，建立一個更有效的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，一直是 GIS 領域的主要研究方向之一。 通用 數(shù)據(jù)模型由層次、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型發(fā)展到關系數(shù)據(jù)模型，以至今天的具有面向?qū)ο筇卣鞯臄?shù)據(jù)模型。面向?qū)ο蟮姆椒閿?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立提供了四種數(shù)據(jù)抽象技術 (分類、概括、聯(lián)合、聚集 )和兩種數(shù)據(jù)抽象工具 (繼承、傳播 )，利用這幾種技術構(gòu)造的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富得多，對于空間數(shù)據(jù)的表示是一種理想的手段。豐富的語義、描述復雜對象的能力、 22 簡明的數(shù)據(jù)抽象技術、與人們認識模式的一致性以及完備的實現(xiàn)機制為建立 GIS 提供了巨大的發(fā)展前景。 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型通過定義用戶自己的對象類型，定義拓撲的、空間的和全局的聯(lián)系，以及獲取這些對象 相互之間的關系等方法使用戶能更自然的描述特征。結(jié)合面向?qū)ο罄碚摰淖陨硖匦?，其?GIS 數(shù)據(jù)模型中主要有以下幾個方面的應用。 (1) 類 (Class)和對象 (Object) 現(xiàn)實世界中都是把很多物體當作整體來看待的，在 GIs 應用中也應該采用 這種思想。在 GIs 數(shù)據(jù)建模和其他類似的領域中，也應當將對應于現(xiàn)實世界的 各種實體抽象成對象，當作整體來處理 。對象與對象之間可以交互 :具有共同 屬性的多個對象抽象為類，對象可以保存自己的狀態(tài) (屬性 )。由于對象與現(xiàn)實 世界的實體對應，從而加強了 GIs 數(shù)據(jù)模型的易理解性、可讀 性和可維護性。 (2) 封 裝 (Encapsulatico) 對象的所有信息被隱藏封裝起來 。對象提供的一些服務， 由外界通過向它 發(fā)送消息來實現(xiàn)。 GIs 在使用數(shù)據(jù)對象時隱藏了數(shù)據(jù)對象內(nèi)部的細節(jié)，只提供 了一個標準的程序接口。通過對對象狀態(tài)的隱藏，增強了 GIs 數(shù)據(jù)模型的穩(wěn)固 性和可維護性。