VC数字视频监控系统设计与实现

摘要近年来，伴随计算机技术及电子技术的发展，视频监控技术得到了飞速的发展，多媒体处理技术、视频图像压缩技术的不断突破和网络通信技术的发展更是在技术上和应用上都对视频监控技术的应用扩展产生了重大的影响。网络技术和视频技术的结合成为视频监控技术新的热点和发展方向。本文对计算机利用网络技术进行远程监控中的相关技术进行分析和研究，重点研究了远程监控系统中的视频捕获技术和网络通信技术。其中视频捕获是监控的重要环节和关键前提，Windows为视频信息捕获提供了多种实现技术，主要有在MCI(多媒体控制接口)发展起来的Video For Windows技术以及Directshow技术。在本论文中，主要研究了Video For Windwos的技术架构，分析了其功能模块AVICAP类对视频捕获的实现机制，并利用其技术给出实现视频捕获的工作流程及关键步骤。另外，本文还重点研究了基于VC++的网络通信编程技术，实现了基于客户端/服务端模式的远程监控系统软件的设计，并且能够成功的运行在两台远程主机上。关键词：视频监控；VFW；网络通信；Winsock 1 绪论随着社会的发展与信息时代的到来，人们对工作环境、工作方式以及工作条件都提出了新的要求：人们需要一种在办公室里就可以对远端现场进行日常监视、控制的工作方式，而用大量的人力对远端的工作现场进行经常的巡视、检修的工作方式必将被淘汰。为此研制的数字视频监控系统运用各种先进的网络技术、多媒体技术和数字技术，使过去只可能在本地进行的、对活动场景的监视、控制，现在可在遥远的异地实现。发展到今天的数字视频远程监控系统已具备强大的监控能力，克服了传统系统的诸多不足，在保证高可靠性的前提下，实现高度智能化，使操作更加简单易学，为人们提供了一种不需要远端的人为存在，就可以实现远距离监控的能力，从而大大优化了人力资源，削减了不必要的开支，提高了企事业单位市场竞争力，使管理手段更加高效和方便。在信息化高度发展的今天，数字视频远程监控系统己广泛应用于金融、邮电、电力、交通、商业、旅游、公安、军事、工矿企业等国家重要部门，用于实现仓库的无人管理、水库水位的无人监视、变电站的无人职守等。1.1 视频监控系统的发展阶段和课题意义1.1.1视频监控系统的发展阶段科技的进步和技术的运用的一个主要目的就是为了扩展或延伸人类自身的能力。眼观八路、耳听四方、放眼千里、过目不望，这一直是人们的梦想。随着数字技术、计算机技术、通信技术、网络技术的发展和普及应用，人类对视听觉能力扩展的梦想己逐步变为现实。视频监控系统使人类这一梦想逐步变为现实。随着计算机技术的完善普及，基于TCP/IP协议的网络广泛普及，高速宽带主干网的建成以及高速接入网的迅速发展，视频监控技术步入了一个更高的境界，即数字化、网络化、模块化。网络视频监控的发展大致经历了以下三个阶段：第一阶段，七十年代末到九十年代中期，这个阶段以闭路电视监控系统为主，也就是第一代模拟电视监控系统。其传输媒介为视频线缆。由控制主机进行模拟处理。主要应用于银行、政府机关等高档场所。第二阶段，九十年代中期至九十年代末，以基于PC机插卡式的视频监控系统为主，此阶段也被业内人士称为半数字时代。其传输媒介依然是视频线缆。由多媒体控制主机或硬盘录像主机(DVR)进行数字处理与存贮。此阶段的应用也多限于对安全程度要求较高的场所。第三阶段，九十年代末至今，以嵌入式技术为依托，以网络、通信技术为平台，以智能图像分析为特色的网络视频监控系统为主，自此，网络视频监控的发展也进入了数字时代。网络视频监控的应用不再局限于安全防护，逐渐也被用于远程办公、远程医疗、远程教学等领域[1]。1.1.2视频监控系统的功能二十一世纪的监控平台集中体现在：系统的视/音频的数字化、系统的网络化、应用的多媒体化、管理的智能化和合作的专业化，而这“五化”也成为衡量一个监控系统是否能称之为真正意义的可监视、可遥控系统的唯一标准。1）视/音频的数字化：是否能实现活动多画面视窗，完成任意分割，静态存盘及视频捕捉；是否能实现多路视频报警，动态跟踪，图像识别，并能适应各种条件；是否能支持多种视频压缩算法/压缩标准，满足用户各种需要。2）系统的网络化：是否同时支持多种通讯协议，如TCP/IP、RS232、RS485等，完成传统监控系统与多媒体监控系统的无缝连接；是否能实现基于LAN/WAN的视频监控，视频会议，视频广播；是否能实现一机多分控、多机多主控、多机多分控，完成点对点、一点对多点、多点对多点的任意网络监控组合。3）应用的多媒体化：是否具备拟人化设计、良好的图形界面以及方便快捷的人机对话功能，使操作变得更简单、更灵活；是否具备虚拟现实技术，如人工智能报警布防图，可以形象逼真的将各种安防要素生动活泼地表现出来；是否能结合监控领域的具体情况完成文字、声音、图像交互式多媒体应用。4）管理的智能化：是否真正通过建立以计算机为核心，将与监控相关的要素关联起来，提升到管理的高度，实现管理的智能化；是否系统软硬件设计符合国际标准，即模块化强，便于扩展、方便维护、能根据用户需要任意生成与之相匹配的监控系统。5）合作的专业化：生产厂商是否拥有雄厚的技术实力，丰富的系统经验及一如既往的事业追求是其产生相互合作的必备基础；系统是否拥有自主的底层技术、合法的知识产权、模块化的设计、开放的思维，迅速扩展到不同领域；系统是否能兼容/适应各种专业系统，不断拓展新的市场增长点，保持长久的生命力。1.1.3课题的意义在如今高度自动化的生活中，安全问题成了第一难事。这需要监督人员时时地在监控，每时每刻的掌握最新的数据，可监督人员又不可能在现场监控，这时就必须依靠视频监控系统的帮助，视频监控系统的性能好坏也就直接影响到“安全”这个大问题。随着各种新型安保观念的引入，社会各部门、各行业及居民小区纷纷建立起了各自独立的监控系统或报警系统。建立和不断完善安防系统，对保护人员和设备安全、提高生产和管理效率、预防和制止犯罪、维护社会经济稳定起到了重要作用。网络通讯技术及图像压缩处理技术的进步，使远程视频监控及联网报警系统得到很大的发展。因此，研究高压缩率的网络视频监控系统具有较深远的现实意义。 think58 [资料来源：http://think58.com]
1.2 本文所研究的主要工作本文对计算机利用网络技术进行远程监控中的相关技术进行分析和研究，重点研究了基于IP网络的远程监控系统中的视频捕获技术和网络通信技术。其中视频捕获是监控的重要环节和关键前提，本文介绍了VFW(video for windows)中的AVICAP窗口类视频捕获的原理和功能，阐述了在VC++中使用AVICAP类进行视频捕获的编程过程，据此可以得到利用VC++进行视频捕获的基本方法，并可进行扩充，诸如调用各种先进的视频压缩算法对视频流数据进行压缩，即可实现视频信号的网络传输、远端显示等功能。为视频信号的软件采集、捕获、传输、文件管理及显示提供了一种新的方法。另外，本文还重点研究了基于VC++的网络通信编程技术，包括多媒体传输方式的选择以及winsock编程原理，并初步设计出了远程监控系统的服务端/客户端程序，通过了调试，能够很好的运行。3 视频捕捉系统3.1 视频捕获相关技术概述3.1.1视频捕获的硬件设备目前利用计算机对视频信号进行捕获的方法主要有两种：利用模拟摄像头配合视频采集卡捕获视频和利用数字摄像头捕获视频，这两种方法都可以用来进行视频信号的实时捕获和处理。从视频源输入的视频信号是模拟信号，但计算机是以数字方式处理、存储信息的，因此模拟视频信号在能被计算机使用之前，必须被采样、量化后转换为数字视频文件。近年来，随着网络的发展和感光成像器件技术的成熟，数字摄像头大量出现，使摄像头不仅仅是视频信号源，更具有了视频捕获和处理的功能。数字摄像头可以直接捕捉影像并进行A/D (模数转换)转换，经数字信号处理芯片(DSP)加工处理后，通过串、并口或者USB接口传输到计算机里。

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