試論基于Android的視頻監控系統的設計與實現

摘 要：文章提出了試論基于Android的視頻監控系統的設計，并仔細分析了系統的總體框架，在分析之前對移動終端的開發和流媒體服務器的設計工作進行了仔細的研究。通過合理的設計方案，以及分析移動開發終端和流媒體服務器后獲取的經驗，文章重點闡述了設計系用對PDA端視頻的處理，基于Android的視頻監控系統的設計與實現得到了基本的保障。并且將理想化的系統設計在實際設計中實現。

關鍵詞：視屏監控；系統設計；實現設計；H.264編碼

1 引言

數字化、多功能化以及網絡化是現今視頻監控的發展趨向。在傳統的視頻監控過程中，視頻傳輸大都運用光纖和線纜進行，也正是如此，過多的網線嚴重限制了監控系統的布置速度。隨著不斷發展的無線網絡，加上逐漸普及到人們生活中的3G網絡，視頻監控在設計過程中擁有更寬廣的設計空間。

但是現今3G網絡支持的帶寬仍然在移動環境中受到限制，而視頻監控則要求帶寬能夠保證視頻在傳輸過程中盡可能的流暢，因此需要將視頻壓縮后再進行傳輸，要保證視頻在壓縮過程中不會失真。H.264能夠在降低碼流的同時，將壓縮比最大限度的提高，這種編碼具有精度高和模式多的特點，在現今監控領域以及可視電話領域中應用較為廣泛。

本文對Android的視頻監控系統的設計進行了重點的介紹，在實現系統設計的過程中將PDA和H.264編碼技術結合在一起，并進行了充分的利用。

2 Android系統的概述

以Linux為基礎對源碼進行開發便是Android系統，一般各種便攜設備對Android系統的使用較為普遍。在Android系統中存在一個核心庫，核心庫中集成了大量的編程語言，在編程時候為編程過程提供所有編程語言。在運用Dalvik虛擬機存在于每個運用java編程軟件編好的應用程序中。使多個虛擬系統能夠同時在設計好的Dalvik中運行，以此收集在特殊環境中的運行Android系統都能夠輕松滿足。要滿足Android開發平臺的搭建只需要將AndroidSDK插件安裝到Eclipse上即可，APK文件能夠在平臺中通過代碼自動轉化而之后快速形成，而轉化后形成的APK軟件也能夠馬上用于軟件的實際應用。

3 基于Android的視頻監控系統的概述

系統將C/S作為系統最基本的架構，編碼器在設計過程中運用的技術是整個設計系統中的核心技術，系統在設計過程中的科學與否都取決于編碼器的設計是否科學，系統中存在的數字信號都是通過轉化各種抓拍的信號所得到的，在對這些信號進行壓縮的過程中，為了能夠保證壓縮力度，必然會使用到H.264編碼器進行壓縮，后臺控制計算機還能夠向PDA直接發送相應的指令，一般指令的發送都是通過3G網絡為媒介進行的，如此云臺的控制以及其余的命令操作都得到了實現，而本文主要對PDA端設計和實現進行了重點的介紹。如下圖1是系統的基本結構。

圖1 系統基本結構圖

4 PDA端視頻在系統中處理的實現過程

系統中的PDA端視頻處理是Android系統中視頻監控系統中最為重要任務。因為PDA自身的內存有限，因此在實現的過程中要將功耗盡可能降低、保證系統的性能，使軟件能夠盡可能的優化。

DSP芯片自身的可編程性非常強，后期編碼在相互比較和優化的過程中能夠更加方便。一般編碼器都選擇ADI公司出產的Blacdfin533。并且從結構角度對C/C++進行了優化，且保證代碼在使用過程中能以高密度形式存在，H.264在編碼過程中的要求也能夠被輕松滿足。

（1）H.264在編碼過程中算法選擇的優化

一種或者兩種不同宏塊的不同編碼模式是先前的視頻編碼標準，如H.263編碼。而在H.264編碼中增加到了7種編碼模式，H.264和先前的H.263編碼模式在相互比較后，H.264能夠節省一半的碼率。但在編碼過程中運算量的消耗有顯著的增加。為了編碼能夠實時進行，首先應該將模式算則以及算法選擇的根本問題解決好。遍歷在H.264/AVC宏塊編碼模式中應用較為普遍。為了能夠將無效遍歷降盡可能降低，首先應該對遍歷進行范圍上的限制，同時還要將及時制定出終止準則。

其中當前的編碼宏塊為Curr，其中四個方向中的相鄰宏塊則用A、B、C、D代替，其中A、B、C、D的編碼代價分別為A_cost、B_cost、C_cost、D_cost，在計算門限T的過程中一般會使用如下公式1：

Curr編碼過程中的編碼模式一般為相鄰4各宏塊和Curr自身的宏塊進行，再將代碼值進行相互的比對之后最優編碼便能得到。宏塊A、B在優化編碼過程中的具體流程如下圖2所示。在測試后通過相互之間的比較以及算法的優化整理之后，在保證視頻不失真的情況下顯著降低了壓縮比，使算法的在運算過程中的速度得到了明顯提高。

圖2 算法優化的流程圖

（2）系統軟件的設計的基本內容

Socket網絡技術是通訊模塊在進行網絡通信的過程中使用最為普遍的技術。在通訊之前的基本任務便是創建好Socket網絡，保證通訊能夠順利進行，而后迅速綁定端口號，從而保證監控在設置過程中能夠更加方便。在實時監控開啟之后，主程序開始接收各種請求信號，對信號進行循環監聽，在此環節中要及時將新的客戶連接Socket創建好。

提取視頻數據和傳導視頻數據是數據模塊的主要任務。一般在監控攝像開始之后，對視頻的每一幀數據進行截取。由應用層對截取后的數據進行繪制，將繪制好的圖像傳輸到DSP后對數據進行編碼，而后將圖像傳輸給系統后臺實時進行控制的計算機。下列代碼是在Android系統代碼應用過程中最為常見的代碼：

Socket在創建過程中使用的代碼：p0=socket（AF_INET，SOCK_DGRAM，IPPROTO_UDP）；綁定IP和端口時使用最為普遍的代碼

public lmagaSurfaceView（Context context，AttributeSet attrs）{paint = new Paint（）；paint.setColor（Color.WHITE）；paint.setAntiAlias（true）；……setfocusable（true）；}初始化SurfaceView過程中會使用的代碼

public void surfaceCreated（SurfaceHolder holder）{……screenH = this.getHeight（）；screenW=this.getWidth（）；handler.post（imageRunnable）；}在對圖像進行捕捉過程中使用的代碼

android.hardware.camera.PreviewCallback 對圖像data數據接口進行調整的過程中使用到的代碼。

5 視頻監控系統測試運行效果

在HTC G14型號手機中的實現結果為：將手機捕捉拍攝的視頻在接入計算機中；計算機后臺對手機視野能夠全過程監控，能夠通過計算機擴大或者縮小手機視野，在此過程中沒有任何的距離限制。并且通過反復多次的測試，后臺和PDA段顯示的畫面延遲僅有3-5秒。

現今，已經在實驗室測試Android視頻監控系統，后臺計算機對PDA的實時監控基本得到了實現。3G網絡的高速傳輸速度給系統的實現帶來了很大程度的幫助，系統在開發過程中也更加便利，H.264編碼方法以及軟件的編程都得到了明顯的優化。網絡技術在現今社會的發展速度日益加快，視頻監控隨著網絡技術的發展也必然會加快自身的發展腳步，因此移動便攜設備視頻監控會逐漸成為視頻監控發展的新趨勢。

參考文獻

[1]張雅楠，楊璐，鄭麗敏等.基于Android手機的遠程視頻監控系統的設計與開發[J].計算機應用，2013，33（z1）：283-286.

[2]魏崇毓，張菲菲.基于Android平臺的視頻監控系統設計[J].計算機工程，2012，38（14）：214-216.

[3]王寧國，吳翠先，劉暢欞等.基于Android的無線視頻監控終端的設計及實現[J].數字技術與應用，2012，（12）：124-125.

[4]鮑軒.基于Android手機音視頻監控的軟件研發與同步實現[D].杭州電子科技大學，2013.

[5]周毅.基于Android系統的視頻監控客戶端軟件的設計與實現[D].浙江工業大學，2012.

[6]鄧蕊.基于Android的視頻監控的研究與實現[D].西安電子科技大學，2012.

[7]李元元.基于OpenCore核心的Android平臺視頻監控系統設計[J].科技通報，2012，28（10）：193-195.

作者簡介：余臘熒（1987-），女，漢族，助理工程師，2010年畢業于廣東工業大學華立學院，信息工程專業，至今從事高速公路聯網監控及聯網通信工作。