基于Jabber的遠(yuǎn)程雙向視頻診斷技術(shù)研究

摘 要：專家通過遠(yuǎn)程雙向視頻系統(tǒng)診斷農(nóng)作物病蟲害，是一種新興且有效的病蟲害防治方法。深入研究了Jabber和H.264編碼技術(shù)，首先通過VFW技術(shù)捕獲農(nóng)作物病蟲害的視頻，H.264編碼技術(shù)對視頻進(jìn)行壓縮，壓縮后的視頻數(shù)據(jù)通過Jabber服務(wù)器進(jìn)行傳輸，對端通過H.264解碼播放農(nóng)作物病蟲害視頻，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷。客戶端采用Delphi作為開發(fā)工具，服務(wù)器端采用Jabber 2.0實現(xiàn)了設(shè)計。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程雙向視頻診斷； Jabber； H.264； 視頻編解碼； VFW

中圖分類號：TN92-34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-373X(2011)17-0054-03

Study on Long-distance Two-way Video Diagnosis Technology Based on Jabber

GUO Jian-ying

(Xinzhou Vocational Technical College， Xinzhou 034000， China)

Abstract： It is a new and effective prevention and control method of insect pests that experts diagnose plant diseases and insect pests via long-distance two-way video system. The Jabber and H.264 coding technology are researched. At first， VFW was used to capture video of diseases and insect pests. Then， the H.264 was used to compress the video， the compressed video data was transmitted by Jabber. Finally， other end decoded and displayed the compressed video by H.264. Client end used Delphi as developing tool and sever end used Jabber2.0 to realize this design.

Keywords： long-distance two-way video; Jabber; H.264； video code and decode; VFW

0 引 言

農(nóng)作物病蟲害是影響農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素，農(nóng)民受知識水平的限制，對很多病蟲害很難進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷和有效的控制。農(nóng)民把田間病蟲害樣本實物通過網(wǎng)絡(luò)視頻傳給專家，與專家面對面地交流，聽取專家的技術(shù)答疑，專家根據(jù)實際病癥予以診斷，這種遠(yuǎn)程雙向視頻診斷技術(shù)是引領(lǐng)農(nóng)民由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)軌，用科技支撐農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的重要實例。視頻壓縮技術(shù)和多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是視頻傳輸?shù)膬蓚€關(guān)鍵技術(shù)。在視頻壓縮技術(shù)方面，目前國際上有兩個組織，一個是“國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)”，它制定的標(biāo)準(zhǔn)有MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4等，另一個是“國際電聯(lián)(ITU-T)”，它制定的標(biāo)準(zhǔn)有H.261，H.263，H.264等，H.264最大的優(yōu)勢是具有很高的壓縮比，同等圖像質(zhì)量的條件下，H.264的壓縮比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍，所以遠(yuǎn)程雙向視頻診斷中采用H.264進(jìn)行編解碼［1-3］。由于TCP/IP無法提供有效的實時服務(wù)，多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的視頻傳輸用得比較多的是RTP/RTCP(實時傳輸協(xié)議/實時傳輸控制協(xié)議)，RTP/RTCP涉及到的底層知識比較多，編程比較麻煩，且防火墻的穿透能力比較差。Jabber是Jeremie Miller發(fā)起的自由開源軟件，具有開放性系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)、基于XML、使用類似于郵件的Jabber ID尋址、穿透防火墻能力強(qiáng)、具有文字交流、在線判斷、白板等功能，還能很好地跟一些即時通信系統(tǒng)進(jìn)行通信。本文研究了Jabber和H.264相結(jié)合進(jìn)行遠(yuǎn)程雙向視頻診斷技術(shù)。

1 工作原理

Jabber的體系結(jié)構(gòu)不同于一般的即時通信產(chǎn)品的單一服務(wù)器結(jié)構(gòu)，Jabber是多服務(wù)器的，所有的即時通信消息都通過服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)，這一點類似于電子郵件，Jabber的用戶ID也類似于電子郵件的地址，Jabber用戶的ID稱為JID，如li@aaa.com，其中l(wèi)i為用戶申請的帳號，aaa.com為用戶帳號所在的服務(wù)器。假設(shè)現(xiàn)在用戶A：li@aaa.com發(fā)送消息給用戶B：liu@bbb.com，那么消息先發(fā)給用戶A所在的服務(wù)器aaa.com，接著服務(wù)器將消息發(fā)送給用戶B的服務(wù)器bbb.com，然后再轉(zhuǎn)發(fā)給用戶B：liu@bbb.com。過程如圖1所示。

XMPP是XML的一個特例，用到了XML的一部分特性，最基本的概念是元素(element)、名字(name)、屬性(attribute)、名字空間(namespace)等，一個Jabber會話由兩個平行的XML流組成，一個從客戶端到服務(wù)器端，另一個從服務(wù)器端到客戶端。所有的，，元素都被放在這些XML流的上下文中。

H.264最大的優(yōu)點是壓縮比高，適合網(wǎng)絡(luò)視頻數(shù)據(jù)傳輸。目前，處于主流的H.264有三大開源編碼器，分別為JM，X264，T264。JM為H.264的官方測試源碼，但編碼復(fù)雜度極高，實用性不強(qiáng)；X264是由法國巴黎中心學(xué)校的中心研究所的學(xué)生于2004年6月發(fā)起的一個開源項目，與JM相比，在不明顯降低編碼性能的前提下，努力降低編碼的計算復(fù)雜度，目前份額明顯增長；T264與X264出發(fā)點相似，是由中國視頻編碼自由組織聯(lián)合開發(fā)的，比較適合中國的環(huán)境，為此本研究采用T264進(jìn)行編解碼［4-8］。

2 系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)

基于Jabber的遠(yuǎn)程雙向視頻診斷系統(tǒng)充分利用Jabber優(yōu)勢，設(shè)計了文字咨詢、文件傳輸、電子白板、PPT演示、語音視頻聊天等功能。依據(jù)系統(tǒng)實現(xiàn)的需要，把信息劃分為一般數(shù)據(jù)信息和音視頻數(shù)據(jù)兩部分，一般數(shù)據(jù)信息包括了文字咨詢、文件傳輸、電子白板、PPT演示，這類數(shù)據(jù)信息的傳輸量相對來說比較少；音視頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸量比較大。

2.1 一般數(shù)據(jù)信息傳輸設(shè)計

對于用戶雙方來說，一般數(shù)據(jù)信息傳輸所涉及的數(shù)據(jù)量小，一般數(shù)據(jù)信息設(shè)計為通過服務(wù)器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，通過服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)有如下優(yōu)點：

首先，服務(wù)器具有數(shù)據(jù)存儲能力。服務(wù)器可以判斷交互雙方是否在線，如果雙方都在線，則雙方可實現(xiàn)直接文字交流，如果對方不在，在線的一方可為對方留言，當(dāng)對方上線時，發(fā)送該消息，實現(xiàn)存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能。

其次，通過服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)時，可以在服務(wù)器中增加防火墻、數(shù)據(jù)加密、身份認(rèn)證等功能實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的安全保護(hù)。

服務(wù)器對一般數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)過程如圖2所示。

2.2 音視頻數(shù)據(jù)信息傳輸設(shè)計

音視頻數(shù)據(jù)的傳輸量比較大，音視頻數(shù)據(jù)通信功能在服務(wù)器的協(xié)調(diào)管理下實現(xiàn)。當(dāng)用戶1希望給用戶2發(fā)送音視頻信息時，首先必須將一些控制信息發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器經(jīng)過解析XML流，轉(zhuǎn)發(fā)給用戶2，用戶接收到信息后，產(chǎn)生應(yīng)答信號，然后用戶1直接發(fā)送音頻數(shù)據(jù)給用戶2，用戶雙方音視頻通信所用的協(xié)議為UDP傳輸層協(xié)議。音視頻通信如圖3所示。

2.3 基于Jabber的遠(yuǎn)程雙向視頻診斷的總體設(shè)計

基于Jabber的遠(yuǎn)程雙向視頻診斷可分為兩種狀況，一種是一對一的診斷過程，專家只跟一個用戶溝通，也只有一個用戶能看到專家的診斷過程；另一種是一對多的診斷過程，專家可跟多個用戶溝通，多個用戶能看到專家的診斷過程。

一對一診斷流程如圖4所示。

2.4 系統(tǒng)實現(xiàn)

Jabber將復(fù)雜性從客戶端轉(zhuǎn)移到服務(wù)器端，相對來說，服務(wù)器端比客戶端要復(fù)雜，服務(wù)器端著重實現(xiàn)底層通信和數(shù)據(jù)通信，客戶端著重界面編寫。服務(wù)器端采用tomcat平臺，編程使用Java語言，數(shù)據(jù)庫采用MySQL，需要啟動Jabber的服務(wù)器對服務(wù)器組件、服務(wù)器對客戶端組件、文件共享組件、MCU組件、數(shù)據(jù)庫連接組件等。客戶端采用Delphi語言編寫，其主要工作是界面編寫、音視頻的編解碼和解析XMPP。

3 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)開發(fā)過程中，進(jìn)行了兩項測試，一項是數(shù)據(jù)音視頻通信測試，主要測試功能是否實現(xiàn);另一項是負(fù)載測試，通過41人同時登錄，測試系統(tǒng)的負(fù)載能力。音視頻通信測試結(jié)果如圖6所示。

系統(tǒng)兩項目測試表明本文的設(shè)計思路是能夠?qū)崿F(xiàn)音視頻通信，并具有相當(dāng)?shù)呢?fù)載能力。

4 結(jié) 論

本文依據(jù)網(wǎng)絡(luò)音視頻傳輸和視頻診斷的特點，采用Jabber和H.264組合的方式實現(xiàn)農(nóng)作物病蟲害視頻診斷，并編寫出了相應(yīng)的軟件。Jabber是一個開源項目，在它的基礎(chǔ)上可以開發(fā)比較好的即時通信軟件或系統(tǒng)，同時它提供XMPP協(xié)議，能很好地與現(xiàn)有的各種即時通信軟件進(jìn)行集成和通信。隨著3G技術(shù)的發(fā)展，在Jabber基礎(chǔ)上把3G視頻診斷和Internet視頻診斷集成起來，是下一步研究的重點。

參 考 文 獻(xiàn)

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作者簡介：

郭建英 女，1975年出生，講師，在讀碩士研究生。研究方向為智能儀表。