一種車聯(lián)網(wǎng)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的搭建

焦玉強，金磊

（泛亞汽車技術(shù)中心有限公司 電子系統(tǒng)及軟件部，上海 201206）

關(guān)鍵字：視頻監(jiān)控；云端；視頻直播；視頻點播

引言

市面上的車輛監(jiān)控功能大多是僅基于車輛的GPS定位系統(tǒng)，GPS系統(tǒng)可以將車輛的位置信號發(fā)送給用戶，但是車輛發(fā)生異常狀況時不能快速通知用戶，用戶也不清楚自己車輛異常的實時狀態(tài)。基于目前車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、視頻實時直播以及車輛端的智能處理技術(shù)的發(fā)展，本文建立一套能夠?qū)崟r得知車輛內(nèi)部及周邊環(huán)境狀態(tài)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)[1]。下面就著重介紹智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的搭建。

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能

監(jiān)控系統(tǒng)的功能見圖1，監(jiān)控系統(tǒng)框架見圖2。

圖1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能

圖2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)框架圖

（1）車輛異常信號通知。

通過車輛的傳感器和攝像頭，實現(xiàn)對車輛進(jìn)行監(jiān)控。如果檢測到車輛發(fā)生異常，及時以短信或APP消息的形式通知到用戶，提醒用戶關(guān)注自己車輛[2]。

（2）車輛視頻實時查看。

用戶接收到異常提醒后，或者用戶有查看車輛需求時，可以通過手機(jī)APP視頻查看車輛狀況，也可以通過切換不同的攝像頭查看車內(nèi)及車輛周圍的狀況。

（3）異常視頻自動存儲。

檢測到車輛發(fā)生異常時，車輛主動存儲視頻，并且將視頻傳到云端進(jìn)行存儲，并關(guān)聯(lián)到對應(yīng)的用戶賬號，將視頻提供給用戶，作為用戶應(yīng)對狀態(tài)異常的材料。

（4）云端存儲視頻點播回放。

用戶可以通過手機(jī)訪問云端存儲的視頻，查看自己車輛下存儲的視頻，并且可以下載和點播回放。

（5）系統(tǒng)衍生功能。

該系統(tǒng)還會帶來一些附加功能，例如可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控快遞投放，車內(nèi)視頻尋找物品、行車旅途風(fēng)景視頻分享等。

2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組件

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要包括車端智能監(jiān)控系統(tǒng)、云端賬戶車輛管理系統(tǒng)，以及客戶端用戶交互系統(tǒng)三大部分組成[3]，如圖3所示。

圖3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)鏈路

2.1 車端智能監(jiān)控系統(tǒng)

車端智能系統(tǒng)主要包括攝像頭及傳感器、視頻及數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊T-box[3]。

（1）攝像頭及傳感器主要作用

可以通過車輛現(xiàn)有的傳感器和攝像頭，及時準(zhǔn)確地檢測到車輛異常信息。當(dāng)判斷到異常發(fā)生時，及時記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)，并且啟動攝像頭，采集對應(yīng)的視頻。表1為車輛可以通過傳感器或攝像頭檢測或判斷出的異常信息。

表1 車輛檢測異常項

目前車輛傳感器主要包含異常震動傳感器、車門微動傳感器、車輛傾角傳感器、紅外傳感器等。

（2）視頻及數(shù)據(jù)處理模塊主要作用

1）接收到云端的攝像頭控制請求后，通過服務(wù)形式，調(diào)用相應(yīng)的攝像頭；

2）對攝像頭采集的原始視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行圖片裁剪、分辨率的調(diào)節(jié)、多角度攝像頭視頻的拼接、壓縮等，并且將處理好的視頻以流的形式傳輸?shù)絋-BOX；

3）異常情況發(fā)生時，或者需要將視頻存儲時，將視頻分包存儲在本地；在網(wǎng)絡(luò)空閑良好，且無直播視頻流占用傳輸通道時，將存儲的視頻以通過T-BOX，以文件形式的傳到云端。

（3）數(shù)據(jù)傳輸模塊T-box

鏈接云端和車輛的通道，接收手機(jī)APP通過云端發(fā)送過來視頻監(jiān)控系統(tǒng)的控制指令，以及實現(xiàn)直播視頻流的推送和存儲文件的上傳。

2.2 云端視頻及賬戶管理系統(tǒng)

云端視頻及賬戶管理系統(tǒng)主要包含基礎(chǔ)服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)兩部分，基礎(chǔ)服務(wù)主要是實現(xiàn)視頻的接流、視頻云端存儲、以及視頻的推流的基礎(chǔ)平臺；應(yīng)用服務(wù)主要包含用戶和車輛管理系統(tǒng)，視頻推流、存儲和管理系統(tǒng)；用戶和車輛管理系統(tǒng)主要建立及維護(hù)用戶的信息與車輛信息的映射關(guān)系，以及車輛信息與存儲視頻和直播流視頻的映射關(guān)系。當(dāng)車輛發(fā)生異常時，可以通過用戶和車輛管理系統(tǒng)準(zhǔn)確地映射到對應(yīng)到用戶，從而準(zhǔn)確地定位到客戶端；當(dāng)客戶端有控制指令請求，可以通過用戶和車輛管理系統(tǒng)準(zhǔn)確的映射到對應(yīng)車輛，從而準(zhǔn)確地定位到目標(biāo)車輛。

2.3 客戶端用戶交互系統(tǒng)

客戶端用戶交互系統(tǒng)主要功能，將識別到的用戶意圖及指令傳輸?shù)皆贫耍邮赵贫朔謩e通過MQTT、RTMP和HTTP的協(xié)議發(fā)送過來的車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)、視頻流、存儲的視頻。從而用戶可以實現(xiàn)用戶信息注冊、用戶登錄、用戶密碼修改、車輛綁定及注銷、視頻的接收及查看、視頻角度的切換等。

3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)如圖4所示，以下分別論述。

圖4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 視頻及數(shù)據(jù)處理模塊實現(xiàn)

（1）通過服務(wù)的接口調(diào)用攝像頭的驅(qū)動，控制攝像頭的開啟和關(guān)閉；

（2）通過對視頻圖片和傳感器數(shù)據(jù)的分析，判斷是否有異常發(fā)生；

（3）對攝像頭捕捉的視頻進(jìn)行圖片的裁剪、分辨率的調(diào)節(jié)、壓縮、拼接，處理并達(dá)到目標(biāo)視頻；

（4）檢測到異常狀況發(fā)生時，主動將視頻流見包頭，并分小包存盤；

（5）通過集成直播推流用的RTMP SDK軟件包，實現(xiàn)視頻流的推送，傳輸形式見圖5；

圖5 視頻直播流傳輸形式

（6）通過集成點播推流用的Link SDK軟件包，實現(xiàn)視頻存儲文件的推送，傳輸形式見圖6；

圖6 存儲視頻傳輸形式

（7）異常狀況的數(shù)據(jù)信息通過總線形式傳輸給T-BOX。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸模塊T-box實現(xiàn)

（1）建立與云端視頻與數(shù)據(jù)的傳輸鏈路；

（2）直播視頻流通過RTMP協(xié)議傳輸?shù)皆贫耍?/p>

（3）存儲的視頻文件通過RTMP協(xié)議傳輸?shù)皆贫耍?/p>

（4）集成長鏈接MQTT SDK，實現(xiàn)車端狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送到云端；

（5）集成長鏈接MQTT SDK，實現(xiàn)云端指令傳送到車端；

（6）在沒有數(shù)據(jù)和視頻傳輸?shù)那闆r下，進(jìn)入低功耗模式。

3.3 云端視頻及賬戶管理系統(tǒng)實現(xiàn)

（1）搭建云端基礎(chǔ)服務(wù)，視頻接流和推流服務(wù)；

（2）通過VDN加速直播云服務(wù)，通過CDN加速存儲視頻點播服務(wù)；

（3）建立車輛和視頻的對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)庫，將對應(yīng)存儲視頻的鏈接關(guān)聯(lián)到對應(yīng)的車輛下；

（4）建立用戶和車輛的對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)，將注冊的用戶賬號和車輛關(guān)聯(lián)；一個用戶賬號下可以對應(yīng)多輛車，但一輛車只能關(guān)聯(lián)一個賬號；

（5）通過建立的對應(yīng)關(guān)系，可以通過車端找到對應(yīng)的用戶端的賬號，也可以通過用戶端找到對應(yīng)的車輛。

3.4 客戶端用戶交互系統(tǒng)實現(xiàn)

（1）搭建用戶信息輸入UI界面，需要支持用戶完成注冊、登錄、密碼修改、車輛綁定及注銷等信息的錄入；

（2）搭建用戶指令輸入UI界面，需要支持視頻的開啟、關(guān)閉、角度切換等指令的下發(fā)；

（3）搭建用戶信息提醒及視頻播放的UI界面；

（4）集成云端提供的視頻播放的SDK，實現(xiàn)手機(jī)從云端的接流服務(wù)，并且可以通過界面展示給用戶；

（5）集成云端提供的長鏈接MQTT SDK，實現(xiàn)用戶端與云端的數(shù)據(jù)交流，完成用戶指令的下發(fā)，以及可以接收云端發(fā)送過來的車輛狀態(tài)。

4 結(jié)語

本設(shè)計將車、云端和手機(jī)的網(wǎng)連在一起，打通車輛攝像頭、控制器之間、云端和手機(jī)之間的視頻和數(shù)據(jù)傳輸?shù)逆溌罚瑢崿F(xiàn)了直播和點播不同類型視頻在不同的傳輸通道中的處理，成功搭建了一套聯(lián)網(wǎng)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛的視頻直播監(jiān)控、異常視頻存儲、車輛異常提醒等，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)還可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控快遞投放、車內(nèi)視頻尋物、旅途風(fēng)景實時分享等附加功能，增加了用戶與車輛聯(lián)系的緊密度，提升了用戶的安全感。