基于安卓的移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

1、- PAGE I -大連理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文）格式規(guī)范- PAGE II -摘 要隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和視頻編解碼技術(shù)的不斷進步，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也不斷發(fā)展。目前，第三代視頻監(jiān)控技術(shù)即網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)占據(jù)市場主流，人們對移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)的市場需求也在日益擴大。與此同時，安卓智能手機市場飛速發(fā)展，安卓手機更新?lián)Q代速率由以前的一年一代到如今的半年一代甚至三個月一代。移動設(shè)備的性能已經(jīng)完全可以滿足視頻監(jiān)控的硬件要求，而已經(jīng)廣泛應(yīng)用的第四代移動通信技術(shù)和無線局域網(wǎng)技術(shù)完全可以滿足傳輸高清網(wǎng)絡(luò)視頻的要求。因此，開發(fā)一個基于安卓手機的移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)完全可行。本文研究了基于安卓系統(tǒng)的視頻監(jiān)控實現(xiàn)所需要的技術(shù)

2、，包括視頻編解碼技術(shù)，視頻傳輸技術(shù)，流媒體播放，安卓界面設(shè)計等相關(guān)知識。本監(jiān)控系統(tǒng)包括視頻采集端和視頻播放端。視頻采集端利用安卓手機的相機作為網(wǎng)絡(luò)攝像頭，實時采集監(jiān)控數(shù)據(jù)，視頻采集端采用MPEG編碼技術(shù)對采集的圖片進行編解碼，并采用HTTP技術(shù)傳輸視頻流。安卓客戶端利用了基于VLC流媒體庫的播放技術(shù)，可以遠程實時播放攝像頭監(jiān)控的視頻。經(jīng)過在一加手機和華為手機上測試，本視頻監(jiān)控軟件具有良好的表現(xiàn)，性能和清晰度均達到設(shè)計要求，能夠很好的實現(xiàn)視頻監(jiān)控功能。關(guān)鍵詞：視頻監(jiān)控；安卓系統(tǒng)；MPEG；HTTP基于安卓的移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)- PAGE V -Design and implementa

3、tion of mobile video monitor system based on AndroidAbstract With the network communication technology and video codec technology continues to progress, video monitor system is also evolving. At present, the third generation of video monitor technology has occupied the mainstream market, people dema

4、nd on the mobile video monitor system market is also expanding. At the same time, Android smart phone market, the rapid development of Android mobile phone replacement rate from the previous generation to todays semi-annual generation or even three months generation. Mobile device performance has be

5、en fully meet the hardware requirements of video monitor, and the fourth generation of mobile communication technology and wireless network technology meet the requirements of high-definition video transmission. Therefore, the development of a mobile phone based on android mobile video monitor syste

6、m is feasible.This article has studied the technology needed for Android video monitor implementation, including Android interface design language, video codec technology, video transmission technology, streaming media playback and other related knowledge.The monitoring system includes video capture

7、 and video playback. Video acquisition using Android mobile phone camera as a web camera, real-time acquisition of monitoring data, video acquisition using MPEG encoding technology to capture the image encoding and decoding, and the use of HTTP technology to transmit video streams. Video player uses

8、 a VLC streaming library based on the playback technology, you can remotely play the camera real-time video recording.By testing on mobile phone, the video monitor software has a good performance, performance and clarity are designed to meet the requirements, it can be a very good video monitor func

9、tion.Keywords: Video Monitor; Android System; MPEG; HTTP目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc484687079 摘 要 PAGEREF _Toc484687079 h I HYPERLINK l _Toc484687080 Abstract PAGEREF _Toc484687080 h II HYPERLINK l _Toc484687081 緒 論 PAGEREF _Toc484687081 h 1 HYPERLINK l _Toc484687082 1.1 課題來源 PAGEREF _Toc484

10、687082 h 1 HYPERLINK l _Toc484687083 1.2 國內(nèi)外研究狀況 PAGEREF _Toc484687083 h 2 HYPERLINK l _Toc484687084 1.3 項目目標 PAGEREF _Toc484687084 h 4 HYPERLINK l _Toc484687085 1.4 本章小結(jié) PAGEREF _Toc484687085 h 4 HYPERLINK l _Toc484687086 2 開發(fā)環(huán)境和相關(guān)技術(shù)介紹 PAGEREF _Toc484687086 h 5 HYPERLINK l _Toc484687087 2.1 開發(fā)環(huán)境 PA

11、GEREF _Toc484687087 h 5 HYPERLINK l _Toc484687088 2.2 編程語言 PAGEREF _Toc484687088 h 5 HYPERLINK l _Toc484687089 2.3 關(guān)鍵技術(shù) PAGEREF _Toc484687089 h 6 HYPERLINK l _Toc484687090 2.3.1 HTTP技術(shù) PAGEREF _Toc484687090 h 6 HYPERLINK l _Toc484687091 2.3.2 Surfaceview PAGEREF _Toc484687091 h 6 HYPERLINK l _Toc484

12、687092 2.3.3 Java多線程 PAGEREF _Toc484687092 h 7 HYPERLINK l _Toc484687093 2.4 本章小結(jié) PAGEREF _Toc484687093 h 7 HYPERLINK l _Toc484687094 3 需求分析和系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc484687094 h 8 HYPERLINK l _Toc484687095 3.1 可行性研究 PAGEREF _Toc484687095 h 8 HYPERLINK l _Toc484687096 3.2 系統(tǒng)總體設(shè)計 PAGEREF _Toc484687096 h 8 HYP

13、ERLINK l _Toc484687097 3.3 系統(tǒng)界面需求和設(shè)計 PAGEREF _Toc484687097 h 10 HYPERLINK l _Toc484687098 3.4 系統(tǒng)功能需求和設(shè)計 PAGEREF _Toc484687098 h 13 HYPERLINK l _Toc484687099 3.5 算法選擇 PAGEREF _Toc484687099 h 13 HYPERLINK l _Toc484687100 3.6 本章小結(jié) PAGEREF _Toc484687100 h 13 HYPERLINK l _Toc484687101 4 系統(tǒng)實現(xiàn) PAGEREF _Toc

14、484687101 h 14 HYPERLINK l _Toc484687102 4.1 界面實現(xiàn) PAGEREF _Toc484687102 h 14 HYPERLINK l _Toc484687103 4.1.1 采集端界面模塊實現(xiàn) PAGEREF _Toc484687103 h 14 HYPERLINK l _Toc484687104 4.1.2 安卓端界面模塊實現(xiàn) PAGEREF _Toc484687104 h 16 HYPERLINK l _Toc484687105 4.2 系統(tǒng)功能實現(xiàn) PAGEREF _Toc484687105 h 18 HYPERLINK l _Toc48468

15、7106 4.2.1 采集端預(yù)覽模塊實現(xiàn) PAGEREF _Toc484687106 h 18 HYPERLINK l _Toc484687107 4.2.2 安卓端播放模塊實現(xiàn) PAGEREF _Toc484687107 h 21 HYPERLINK l _Toc484687108 4.2.3 PC端實現(xiàn) PAGEREF _Toc484687108 h 22 HYPERLINK l _Toc484687109 4.3 系統(tǒng)實現(xiàn)結(jié)果和分析 PAGEREF _Toc484687109 h 23 HYPERLINK l _Toc484687110 4.4 本章小結(jié) PAGEREF _Toc4846

16、87110 h 27 HYPERLINK l _Toc484687111 5 系統(tǒng)測試 PAGEREF _Toc484687111 h 28 HYPERLINK l _Toc484687112 5.1 界面和功能測試 PAGEREF _Toc484687112 h 28 HYPERLINK l _Toc484687113 5.1.1 采集端主界面測試 PAGEREF _Toc484687113 h 28 HYPERLINK l _Toc484687114 5.1.2 采集端設(shè)置界面測試 PAGEREF _Toc484687114 h 28 HYPERLINK l _Toc484687115 5

17、.1.3 安卓端界面測試 PAGEREF _Toc484687115 h 29 HYPERLINK l _Toc484687116 5.1.4 安卓端功能測試 PAGEREF _Toc484687116 h 29 HYPERLINK l _Toc484687117 5.1.5 PC端測試 PAGEREF _Toc484687117 h 30 HYPERLINK l _Toc484687118 5.2 系統(tǒng)性能測試 PAGEREF _Toc484687118 h 30 HYPERLINK l _Toc484687119 5.3 本章小結(jié) PAGEREF _Toc484687119 h 32 HY

18、PERLINK l _Toc484687120 結(jié) 論 PAGEREF _Toc484687120 h 33 HYPERLINK l _Toc484687121 參 考 文 獻 PAGEREF _Toc484687121 h 34 HYPERLINK l _Toc484687122 致 謝 PAGEREF _Toc484687122 h 35基于安卓的移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) PAGE 46大連理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文）格式規(guī)范 PAGE 2緒 論1.1 課題來源說起視頻監(jiān)控，很多人的第一印象仍然是固定的前端攝像頭和笨重的后端監(jiān)視器。其實不然，近些年來，隨著移動通信技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控網(wǎng)

19、絡(luò)化不斷加快，基于互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)囊苿右曨l監(jiān)控技術(shù)正逐漸興起。只要有網(wǎng)絡(luò)的地方，我們就可以通過移動終端，查看監(jiān)控畫面，觀看監(jiān)控視頻1。并且人們可以根據(jù)自己的需要添加報警裝置，可以在電腦終端進行報警布防設(shè)置，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，網(wǎng)絡(luò)移動終端可接到報警提醒，而且手機，平板攝像頭的可移動性大大增加了安裝監(jiān)控系統(tǒng)的便利，也提高了監(jiān)控系統(tǒng)的靈活性。手機，平板等移動終端真正的成為了我們的安全監(jiān)視中心。隨著人們對移動監(jiān)控需求的不斷增大，移動視頻監(jiān)控的應(yīng)用場景也越來越豐富。家居視頻監(jiān)控和視頻直播是移動監(jiān)控的典型應(yīng)用。家居視頻監(jiān)控的發(fā)展是隨著整個視頻監(jiān)控市場的不斷進步而發(fā)展的。在視頻監(jiān)控發(fā)展初期，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還很不發(fā)達，

20、用戶無法遠程觀看監(jiān)控視頻，只能在本地查看監(jiān)控視頻，當時主要的家居應(yīng)用有：監(jiān)視家庭保姆的工作情況；或者用戶不放心小孩，老人一個人在家里，通過視頻監(jiān)控，照看老人或小孩。這個階段的視頻家居應(yīng)用還很少，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也多以模擬監(jiān)控系統(tǒng)居多?；九渲脼榍岸四M攝像頭和后端監(jiān)視器，如果有錄制監(jiān)控視頻的需求，還需要硬盤錄像機。這個階段家居視頻監(jiān)控的市場需求也很小，普通人幾乎很少使用。后來伴隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷進步，家居監(jiān)控也有了一定的發(fā)展，很多用戶通過電腦的瀏覽器端或軟件客戶端來監(jiān)視家里的情況，基于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪h程視頻監(jiān)控系統(tǒng)開始興起。但是由于受到網(wǎng)絡(luò)費用，網(wǎng)絡(luò)帶寬和觀看條件等因素限制，一般家庭使用還是少數(shù)。

21、在這個家居視頻監(jiān)控階段，一路監(jiān)控視頻大約需要256K的帶寬，而且低帶寬環(huán)境下的視頻編解碼技術(shù)也不成熟，應(yīng)用到監(jiān)控系統(tǒng)中的效果也不理想?，F(xiàn)階段，家居視頻監(jiān)控可以通過第四代移動通信技術(shù)或者無線局域網(wǎng)技術(shù)來實時監(jiān)控家里的狀況。家居視頻監(jiān)控的功能比以前也有了長足的進步。從初期的簡單觀看監(jiān)視視頻，到現(xiàn)在的報警，對講，甚至雙向視頻，家居監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)進入到我們每一個人的生活中。隨著智能家居行業(yè)的興起，家居智能監(jiān)控的發(fā)展也越來越重要。 視頻直播是移動視頻監(jiān)控的另一個應(yīng)用場景。視頻直播是指利用互聯(lián)網(wǎng)及流媒體技術(shù)進行直播，視頻因融合了圖像、文字等豐富元素，聲形并茂，效果極佳，逐漸成為互聯(lián)網(wǎng)的主流表達方式。視頻直播

22、的實現(xiàn)方式：當視頻主播發(fā)出直播請求后，服務(wù)器根據(jù)直播信息，將直播頻道的播放地址返回給觀眾，觀眾訪問播放地址即可觀看視頻直播。直播業(yè)務(wù)一般采用組播實現(xiàn)，而不是單播或者廣播。因為IP組播群組成員的關(guān)系是動態(tài)的，用戶主機可以隨時加入或者推出IP群組。同單播和廣播相比較而言，組播的效率是最高的，因為任何給定的鏈路最多使用一次，可以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)帶寬，降低成本。相對于傳統(tǒng)的媒體而言，視頻直播具有得天獨厚的優(yōu)勢。視頻直播的快捷性：隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷普及，人們對移動終端如手機，平板的使用越來越多。在無線通信技術(shù)如此發(fā)達的今天，這些便攜式設(shè)備完全能夠滿足流媒體播放的硬件要求。而很多大事件的直播都是轉(zhuǎn)瞬即逝的，

23、即使時候可能會有相關(guān)的回放和介紹，但是觀看直播的體驗卻是失不再來的。網(wǎng)絡(luò)直播則很好的解決了這一個問題，只要有一臺可以接入互聯(lián)網(wǎng)的移動終端設(shè)備，你就可以看到你想看到的一切。視頻直播的互動性：視頻直播不僅可以讓用戶完整的看到事情發(fā)生的過程，讓觀眾與直播現(xiàn)場更近一步，觀眾還可以通過論壇或者彈幕等形式發(fā)表自己的看法，與其他的觀眾一起交流討論。這樣直觀方便的交流互動是傳統(tǒng)媒體無法做到的。視頻直播的靈活性：傳統(tǒng)的電視節(jié)目播出時受到了線性傳播的限制，用戶無法選擇自己想觀看的節(jié)目，用戶沒有自主選擇的權(quán)利。網(wǎng)絡(luò)視頻直播則很好地解決了這個問題。在視頻直播結(jié)束后，視頻被保存在相關(guān)的直播平臺上，觀眾如果錯過了直播觀看

24、，依然可以在任何時間，通過網(wǎng)絡(luò)平臺對錄制的視頻進行點播，這樣的觀看更加靈活，更加貼近受眾。 現(xiàn)如今，隨著互聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，移動視頻監(jiān)控也處于爆發(fā)式增長的階段2。除了傳統(tǒng)的安防企業(yè)，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，甚至家居企業(yè)，IT通信企業(yè)都加入到其中，移動視頻監(jiān)控的應(yīng)用空間越來越廣，發(fā)展前景也越來越明朗。 1.2 國內(nèi)外研究狀況通常來說：視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，分別是模擬監(jiān)控時代，數(shù)字監(jiān)控時代和網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控時代。視頻監(jiān)控技術(shù)經(jīng)過了多年的發(fā)展，視頻監(jiān)控畫面從最初的D1標清畫面，逐漸邁向1080p全高清，甚至4K超高清。隨之而來的問題是，前端采集設(shè)備像素的提高給視頻編解碼和后端存儲設(shè)備帶來

25、了巨大的壓力。因此，視頻編解碼技術(shù)成為了視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的焦點，也是當前視頻監(jiān)控廠商技術(shù)競爭最激烈的地方。目前國內(nèi)主流廠商的使用的視頻編解碼普遍使用的是MPEG-4和H.264編解碼技術(shù)。當然，隨著H.265技術(shù)的不斷成熟，憑借其更優(yōu)越的性能表現(xiàn)，將會逐步取代MPEG-4和H.264成為主流。在世界范圍內(nèi)，目前的視頻監(jiān)控領(lǐng)域，基本保持著H.264/MPEG-4為主，H.265和SVAC為輔的局面3。下面對常用的視頻編解碼概念和技術(shù)進行介紹并分析其優(yōu)缺點。MPEG-4編碼技術(shù)：Moving Pictures Experts Group，是一個致力于運動圖像的壓縮編碼標準化工作的組織4。MPEG-

26、4是在MPEG-1和MPEG-2基礎(chǔ)上發(fā)展改進而來的。MPEG-4標準是基于內(nèi)容和對對象的編碼標準，和傳統(tǒng)的圖像編碼方式不同，MPEG-4只處理幀和幀之間的差異元素，即拋棄相同圖像元素，大大減少了編碼后合成視頻文件的體積，和傳統(tǒng)的圖像編碼相比，同樣的文件體積，可以還原得到更清晰的圖像。換句話說，相同的原始圖像，MPEG-4技術(shù)具有更高的壓縮比。MPEG-4在2000年正式成為國際標準。MPEG-4仍是當前視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主流編解碼技術(shù)。H.263編解碼技術(shù)：H.263視頻編碼標準是專為中高運動圖像壓縮所設(shè)計的低碼率圖像壓縮標準5。H.263技術(shù)采用運動視頻編碼中常用的編碼技術(shù)，將編碼過程分為幀內(nèi)

27、編碼和幀間編碼兩個過程。.263技術(shù)相對于之前的編碼技術(shù)具有編碼技術(shù)快，碼率低，適用于網(wǎng)絡(luò)條件不是很好和需要雙向編解碼的場合。H.264編解碼技術(shù)：H.264技術(shù)是國際標準化組織和國際電聯(lián)聯(lián)合制定的視頻編解碼標準，它也是MPEG-4技術(shù)的第十部分。H.264技術(shù)相對于其他編解碼技術(shù)最大的優(yōu)勢是具有極高的壓縮比6。在同等圖像質(zhì)量條件下，H.264的壓縮比是MPEG-4的1.5倍到2倍左右。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用中，H.264低壓縮比的特點起到了極大的作用，用戶在觀看到到高清的視頻時，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)帶寬和成本，節(jié)約了下載時間和存儲空間。H.264編解碼流程包括五個部分：幀內(nèi)和幀間預(yù)測，變換和反變化，量化

28、和反量化，環(huán)路濾波和熵編碼。在H.264的發(fā)展過程中，高性能的DSP對H.264標準的應(yīng)用起到了重要作用。目前市場上主流監(jiān)控設(shè)備基本采用的是H.264技術(shù)標準。H.265編解碼技術(shù)：隨著前端視頻采集設(shè)備清晰度的不斷提高，從300萬到500萬，魚眼相機甚至已經(jīng)達到了1200萬像素值，這意味著視頻監(jiān)控的超高清時代已經(jīng)到來。但是監(jiān)控系統(tǒng)所生成的視頻文件體積也不斷變大，超高清的視頻體驗帶來的是傳輸?shù)木薮髩毫Γ虼藢σ曨l編解碼技術(shù)的要求也進一步提高。舉例來說，1路24幀的1080P視頻，原始數(shù)據(jù)流暢傳輸?shù)囊蟠蠹s是1G以上，采用H.264編碼技術(shù)壓縮后，可以獲得6M甚至4M的傳輸碼流，如果換成前端采集設(shè)

29、備采集2K分辨率以上的原始視頻，如果仍然采用H.264壓縮技術(shù)，那么所需要的碼流是20M以上。因此需要一種性能更高的壓縮技術(shù)來滿足超高清視頻壓縮的需求。所以，H.265技術(shù)應(yīng)運而生。H.265編碼技術(shù)是國際電聯(lián)在制定H.264標準之后制定的新的視頻編解碼標準7。H.265保留了H.264技術(shù)的優(yōu)點，并對相關(guān)技術(shù)進行了改進。新技術(shù)著重改善了延遲，編碼質(zhì)量和碼流和算法復雜度的問題，達到最優(yōu)設(shè)置。H.264由于算法優(yōu)化，可以以低于128KB/s的速率傳輸標清視頻，相同條件下，H.265可以傳送普通高清視頻。如今，H.265技術(shù)已悄然興起，各個廠家也積極的宣傳推廣H.265技術(shù)。預(yù)計未來的幾年內(nèi)，H.

30、265技術(shù)將成為視頻監(jiān)控設(shè)備的主流編解碼技術(shù)。SVAC編解碼技術(shù)：SVAC技術(shù)是中星微電子和公安部聯(lián)合制定的一套視頻編解碼標準。SVAC技術(shù)是中國自主知識產(chǎn)權(quán)，不是國際性標準。SVAC標準目的在于加強安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)和公安報警平臺的安全應(yīng)用。從編碼效率上來來講，SVAC技術(shù)優(yōu)于H.264，但是不如H.265。目前國內(nèi)支持支持SVAC標準的廠家不多，國內(nèi)視頻監(jiān)控知名廠商還是多以H.264和MPEG-4為主，但也有少量設(shè)備只SVAC標準8。目前從市場來看，從強制試點推行開始，基本上所有的廠家的視頻監(jiān)控設(shè)備都要支持SVAC標準，已經(jīng)有大量的前端設(shè)備開始使用SVAC標準，相信在不久的將來，具有中國自主

31、技術(shù)的SVAC標準將在國內(nèi)得到普遍支持和應(yīng)用。1.3 項目目標本項目旨在建立一個安卓的視頻監(jiān)控系統(tǒng)?，F(xiàn)在安卓手機市場迅速發(fā)展，安卓新機的發(fā)布頻率也由以前的一年一次到現(xiàn)在的半年甚至兩三個月一次，安卓手機更新?lián)Q代速度越來越快，智能設(shè)備普及率越來越高，每個人都有一部甚至多部智能手機。在用戶對手機進行更新?lián)Q代的時候，難免有舊的設(shè)備閑置下來。通過安裝一個安卓視頻采集軟件，即可將安卓手機變身為網(wǎng)絡(luò)攝像頭安置在家里或辦公室進行監(jiān)控，用戶可以在PC端或安卓手機上實時觀看監(jiān)控情況。本項目打算開發(fā)一個輕量級的移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)，本移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括安卓視頻采集端，電腦客戶端和安卓手機客戶端。電腦客戶端和手機客戶端

32、可以選擇觀看源（可能有多個由安卓手機搭建的網(wǎng)絡(luò)攝像頭組），客戶端可設(shè)置攝像頭參數(shù)，同時可以對視頻實現(xiàn)回放，暫停，截屏，等功能。1.4 本章小結(jié)本章介紹了本安卓視頻監(jiān)控系統(tǒng)的來源和實際應(yīng)用，研究了視頻監(jiān)控傳輸過程中的關(guān)編解碼技術(shù)和當前移動視頻監(jiān)控編碼技術(shù)的發(fā)展，介紹了本項目的想要實現(xiàn)的目標和意義。2 開發(fā)環(huán)境和相關(guān)技術(shù)介紹2.1 開發(fā)環(huán)境本移動視頻監(jiān)控基于安卓操作系統(tǒng)開發(fā)。安卓操作系統(tǒng)是由谷歌公司帶領(lǐng)開發(fā)的移動操作系統(tǒng)。安卓系統(tǒng)主要安裝在移動終端設(shè)備上，如智能手機和平板等設(shè)備9。安卓應(yīng)用一般由四大組件構(gòu)成。四大組件分別是：活動，服務(wù)，廣播接收器和內(nèi)容服務(wù)器。活動是安卓應(yīng)用的主界面，是軟件與用戶交

33、互的界面，也是用戶體驗最直觀的地方，安卓是一個用戶友好的操作系統(tǒng)。其次相對于其他移動操作系統(tǒng)，安卓平臺有以下不可替代的優(yōu)點：首先安卓有著數(shù)量豐富的控件，安卓系統(tǒng)為開發(fā)者提供了豐富的系統(tǒng)控件，利用這些控件，開發(fā)者可以開發(fā)操作簡單，界面漂亮的軟件，同時，借助這些控件可以滿足一些設(shè)計需求，如一些布局控件。其次安卓系統(tǒng)是一個開源的系統(tǒng)，開源意味著安卓系統(tǒng)給開發(fā)者提供了自由開放的開發(fā)環(huán)境，就會有更多的廠家和開發(fā)者加入安卓陣營。同時也給用戶帶來了豐富的硬件選擇10。最后，安卓系統(tǒng)具有完整的文件權(quán)限，支持擴展存儲，方便進行視頻錄制，截屏等文件操作。最近幾年，安卓手機市場份額持續(xù)增長，根據(jù)2016年市場份額統(tǒng)

34、計，安卓系統(tǒng)占全球智能手機86.2%的市場份額，根據(jù)預(yù)測，在2018,2019年安卓市場份額仍會增長。因此，選擇安卓系統(tǒng)進行開發(fā)，軟件的升級維護都可以得到保障，同時借助安卓系統(tǒng)的高占有率，也方便軟件的發(fā)布推廣。本移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)基于Android Studio開發(fā)。Android Studio是谷歌開發(fā)的安卓開發(fā)工具。相對于Eclipse，Android Studio具有啟動速度快，UI更漂亮，完善的插件系統(tǒng)，整合了gradle構(gòu)建工具和完美整合版本控制等優(yōu)點。因此，本次開發(fā)使用Android Studio開發(fā)工具。2.2 編程語言本移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用Java語言進行開發(fā)。Java語言是一種

35、面向?qū)ο箝_發(fā)的程序設(shè)計語言。Java語言吸收了C+和其他語言的優(yōu)點，而且Java語言有自己獨特的有點。Java語言支持多線程并發(fā)設(shè)計，支持多媒體數(shù)據(jù)控制，支持網(wǎng)絡(luò)傳輸。Java語言的主要特性如下：Java語言是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言。Java語言提供了豐富的類，繼承和接口的支持，Java語言支持接口之間的多繼承，支持用implements完成類與接口之間的實現(xiàn)機制。其次，Java語言是分布式的。語言。在Java的應(yīng)用編程接口中有一個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用編程接口，這個接口提供了網(wǎng)絡(luò)編程接口的類庫。Java語言是一種高性能的語言。與解釋性的高級腳本語言相比，Java語言是高性能。Java語言還有一個最重要的有

36、點就是Java程序的健壯性。Java語言的異常處理，強類型機制是Java語言健壯性的保證，丟棄指針是Java語言明智的選擇。同時，Java語言的安全檢查機制使得Java語言更具有健壯性。因此，采用Jav語言開發(fā)本移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)。2.3 關(guān)鍵技術(shù)2.3.1 HTTP技術(shù)HTTP (Hypertext Transfer Protocol )，中文全稱是超文本傳輸協(xié)議，HTTP協(xié)議在osi七層模型的應(yīng)用層，由于其簡捷、快速的方式，適用于分布式超媒體信息系統(tǒng)。HTTP協(xié)議主要有以下特點：HTTP協(xié)議支持客戶端/服務(wù)器模型，如瀏覽器中的文本和圖像傳輸就用到了HTTP協(xié)議11。HTTP協(xié)議靈活，它可以傳

37、輸不同類型的數(shù)據(jù)，正在傳輸?shù)念愋陀蒀ontent-Type加以標記即可。與TCP協(xié)議不同，HTTP協(xié)議是一種無連接的協(xié)議，所謂無連接的含義是：客戶端發(fā)起請求后，服務(wù)器不需要發(fā)送確認，直接發(fā)送帶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)即可。服務(wù)器發(fā)送完客戶端請求的數(shù)據(jù)，收到客戶端的應(yīng)答，即可斷開連接。這種傳輸方式減少了連接建立的時間，可以節(jié)省傳輸時間，提高傳輸效率。HTTP協(xié)議是一種無狀態(tài)的協(xié)議：同一個會話的連續(xù)兩個請求互相不了解，他們由最新實例化的環(huán)境進行解析，除了應(yīng)用本身可能已經(jīng)存儲在全局對象中的所有信息外，該環(huán)境不保存與會話有關(guān)的任何信息。2.3.2 SurfaceviewSurface是原始圖像緩沖區(qū)（raw buf

38、fer）的一個句柄，而原始圖像緩沖區(qū)是由屏幕圖像合成器（screen compositor）管理12。就像在C語言中一樣，通過一個文件的句柄，就可以獲得文件內(nèi)容，控制文件。同理，通過Surface就可以獲得圖像緩沖區(qū)的內(nèi)容。SurfaceView提供了一個專門用于繪制的surface，你可以控制這個Surface的格式和尺寸。Surfaceview控制這個Surface在屏幕的正確繪制位置。簡單來說，SurfaceView與Surface的聯(lián)系就是，Surface是管理顯示內(nèi)容的數(shù)據(jù)（implementsParcelable），包括存儲數(shù)據(jù)的交換。而SurfaceView就是把這些數(shù)據(jù)顯示出來

39、到屏幕上面?？梢酝ㄟ^SurfaceHolder這個接口去訪問Surface，而執(zhí)行g(shù)etHolder()方法可以得到SurfaceHolder接口。當SurfaceView的窗口可見時，Surface就會被創(chuàng)建，當SurfaceView窗口隱藏時，Surface就會被銷毀。當然了，你也可以通過復寫 HYPERLINK /reference/android/view/SurfaceHolder.Callback.html l surfaceCreated%28android.view.SurfaceHolder%29 surfaceCreated(SurfaceHolder)和 HYPERLIN

40、K /reference/android/view/SurfaceHolder.Callback.html l surfaceDestroyed%28android.view.SurfaceHolder%29 surfaceDestroyed(SurfaceHolder)這兩個方法來驗證一下Surface何時被創(chuàng)建與何時被銷毀。所有SurfaceView 和 HYPERLINK /reference/android/view/SurfaceHolder.Callback.html SurfaceHolder.Callback的方法都應(yīng)該在主線程（UI線程）里面調(diào)用，應(yīng)該要確保渲染進程所訪問變量

41、的同步性。你必須確保只有當Surface有效的時候，才能讓渲染進程訪問。簡單來說，SurfaceView與Surface的聯(lián)系就是，Surface是管理顯示內(nèi)容的數(shù)據(jù)，包括存儲于數(shù)據(jù)的交換。而SurfaceView就是把這些數(shù)據(jù)顯示出來到屏幕上面。SurfaceHolder是控制surface的一個抽象接口，你可以通過SurfaceHolder來控制surface的尺寸和格式，或者修改surface的像素，監(jiān)視surface的變化等等，SurfaceHolder是SurfaceView的典型接口。SurfaceHolder.Callback是監(jiān)聽surface改變的一個接口。2.3.3 Jav

42、a多線程線程，是程序執(zhí)行的最小單元，不具有自己的內(nèi)存單元，與同一進程當中的其他線程共享全部的資源，使用多線程可以合理的利用計算機的資源，提高處理效率。Java多線程實現(xiàn)的方法有兩種，第一實現(xiàn)Java.land.Runnable接口，實現(xiàn)它的Run()方法，并將線程的執(zhí)行主體放入其中；第二，Java.lang.Thread，重寫它的Run()方法，然后將線程的執(zhí)行主體放入其中。這兩種實現(xiàn)方法，繼承Thread類方法實現(xiàn)起來比較簡單，但是繼承Thread類之后就不能繼承其他的類了，也就不能繼承別的類中我們想使用的方法了。而使用Runnable()方法就不存在這種問題，這種實現(xiàn)方式將線程主題和線程對

43、象分離開來，邏輯上比較清晰，更推薦使用Runnable()方法。2.4 本章小結(jié)本章介紹了開發(fā)本系統(tǒng)所用到的開發(fā)語言，開發(fā)環(huán)境和相關(guān)技術(shù)，為接下來的開發(fā)做了準備工作 ，保證項目順利進行。3 需求分析和系統(tǒng)設(shè)計3.1 可行性研究在開發(fā)一個軟件時，首先要考慮的就是可行性分析?？尚行苑治鲆渤蔀榭尚行匝芯浚侠淼目尚行苑治隹梢悦鞔_開發(fā)的目的，減小開發(fā)的盲目性，避免浪費人力額和資源?？尚行匝芯恳话銖囊韵氯齻€方面著手：（1）經(jīng)濟可行性伴隨著手機硬件行業(yè)的不斷進步和移動通信技術(shù)的迅速發(fā)展，安卓智能手機的價格也逐漸平民化，無線局域網(wǎng)和移動網(wǎng)絡(luò)的接入也很方便。在移動互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展的時代，每個人都有一部甚至多部智

44、能手機，而安卓移動視頻監(jiān)控所需的僅需要一部安卓手機，因此，開發(fā)一個基于安卓平臺的移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)在經(jīng)濟上是完全可行的。（2）技術(shù)可行性開發(fā)一個安卓的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，需要的技術(shù)有視頻編解碼技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，流媒體傳輸技術(shù)。安卓程序多用Java語言開發(fā)，本次開發(fā)所用的技術(shù)有完整的安卓的類庫支持。因此，在技術(shù)上，開發(fā)是完全可行的。（3） 操作可行性安卓終端安裝視頻采集軟件，可充當IP攝像頭，操作簡單，在安卓端或PC端觀看，因此操作可行。3.2 系統(tǒng)總體設(shè)計本視頻監(jiān)控系統(tǒng)由視頻采集端，服務(wù)器端和客戶端組成。由安卓手機充當視頻采集端，客戶端包括電腦客戶端和手機客戶端。本視頻監(jiān)控系統(tǒng)操作容易，上手簡單。本

45、視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3.1所示：圖3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖軟件開發(fā)時，首先要設(shè)計好軟件的各個模塊，合理的模塊設(shè)計才能使軟件正常運行，系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。本移動視頻監(jiān)控系分為視頻采集端，電腦客戶端和手機客戶端三個部分。視頻采集端由預(yù)覽模塊，編碼模塊，和傳輸模塊組成。手機客戶端由界面模塊和播放模塊組成。電腦客戶端由播放模塊和設(shè)置模塊組成。（1）視頻采集端模塊圖如圖3.2所示：圖3.2 視頻采集模塊圖（2）手機客戶端模塊圖如圖3.3所示：圖3.3 手機客戶端模塊圖（3）電腦客戶端模塊圖如圖3.4所示：圖3.4 電腦客戶端模塊圖3.3 系統(tǒng)界面需求和設(shè)計軟件的界面是用戶日常接觸最多的地方，是用戶與硬件互動的窗口

46、。軟件界面一方面要清晰的展示出軟件的功能，另一方面也要給用戶良好的視覺審美效果?？茖W合理的用戶界面可以簡化用戶操作，方便用戶使用13。判斷一個軟件界面是否合理，是否對用戶友好，應(yīng)在滿足用戶需求的同時優(yōu)化操作邏輯，滿足用戶審美需求，為用戶提供最大的便利。開發(fā)者在開發(fā)的時候，不僅要滿足用戶的功能需求，也要滿足用戶的審美需求，為用戶提供良好的人機交互體驗。用戶界面設(shè)計的主要原則如下：一致性原則。用戶界面設(shè)計最重要的原則就是一致性原則，用戶界面設(shè)計最重要的事情就是保持界面運行的一致。對于選擇列表框來說，如果要保持一致性原則就應(yīng)該保持按下一個按鈕與按下所有按鈕的響應(yīng)事件是相同的。保持用戶界面的一致性可以

47、降低用戶的學習成本，有利于軟件推廣。本視頻監(jiān)控系統(tǒng)的視頻采集端由主界面和設(shè)置界面組成。主界面是攝像頭預(yù)覽界面，在主界面應(yīng)當展示服務(wù)器的相關(guān)信息。在主界面可以點擊設(shè)置按鈕，選擇攝像頭，設(shè)置閃光燈，設(shè)置視頻源參數(shù)等?？蛻舳私缑婵勺灾鬟x擇輸入服務(wù)器地址，還可以選擇不同的監(jiān)控源，客戶端界面還內(nèi)置了常用的服務(wù)器地址?？蛻舳私缑孢€有操作提示，提示如何使用客戶端。本移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計本著簡化操作，功能明確的設(shè)計目的，設(shè)計如下：（1）采集端設(shè)計采集端屏幕顯示的是攝像頭的預(yù)覽，為了方便用戶查看服務(wù)器地址，可以在預(yù)覽界面顯示相關(guān)使用信息。同時應(yīng)當有一個設(shè)置按鈕，在二級菜單中可以對相關(guān)參數(shù)進行修改。采集端主

48、界面設(shè)計圖如圖3.5所示：圖3.5 采集端主界面設(shè)計圖采集端設(shè)置示意圖如圖3.6所示：圖3.6 采集端設(shè)置設(shè)計圖（2）手機客戶端設(shè)計客戶端界面首先應(yīng)當有簡單明了的使用指南。因為本移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)可能有多個網(wǎng)絡(luò)攝像頭，因此在客戶端界面應(yīng)當有攝像頭選擇按鈕。同時，在客戶端也應(yīng)該可以對攝像頭的相關(guān)參數(shù)進行設(shè)置的按鈕。圖3.7 手機客戶端主界面設(shè)計圖（3）PC端界面設(shè)計：在PC端應(yīng)該可以對攝像頭的相關(guān)參數(shù)進行設(shè)置的選項。同時為了充分利用屏幕空間，應(yīng)當可以實現(xiàn)分屏播放功能。PC端界面如圖3.8所示：圖3.8 PC端設(shè)計圖3.4 系統(tǒng)功能需求和設(shè)計此移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集端實現(xiàn)的功能主要有：（1）采集端主界

49、面可以顯示服務(wù)器信息，采集端可設(shè)置調(diào)用前后攝像頭，可設(shè)置調(diào)用閃光燈，可設(shè)置采集視頻流的清晰度和分辨率。（2）手機客戶端可實現(xiàn)實時播放監(jiān)控視頻，并可以回放，暫停等功能。、系統(tǒng)采集端應(yīng)當實現(xiàn)如下功能：首先可以進行攝像頭的選擇，由用戶選擇使用前置或后置攝像頭。其次為了夜間監(jiān)控需要，用戶應(yīng)當可以選擇是否使用閃光燈。 最后還應(yīng)當可以設(shè)置視頻分辨率和幀數(shù)。（3）電腦客戶端可實現(xiàn)實時播放，暫停，回放等。電腦客戶端還可以實現(xiàn)二分屏播放，可以切換不同的視頻源，選擇不同的攝像頭播放不同的監(jiān)控畫面。3.5 算法選擇本視頻監(jiān)控系統(tǒng)選擇MPEG編碼技術(shù)和HTTP傳輸技術(shù)。相對于其他的編解碼技術(shù)，MPEG技術(shù)可以獲得更清

50、晰的圖像質(zhì)量，互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)完全能夠滿足高清傳輸?shù)男枨?。因此選擇MPEG編碼技術(shù)。HTTP是無連接的傳輸技術(shù)，可以減少傳輸延遲，因此選擇HTTP技術(shù)傳輸。3.6 本章小結(jié)本章首先介紹了本移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)的可行性。然后描述了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成，系統(tǒng)的界面需求設(shè)計和系統(tǒng)的功能需求設(shè)計，最后介紹了系統(tǒng)實現(xiàn)的算法選擇。4 系統(tǒng)實現(xiàn)4.1 界面實現(xiàn)4.1.1 采集端界面模塊實現(xiàn)采集端界面實現(xiàn)效果如圖4.1,圖4.2所示：圖4.1 主界面實現(xiàn)圖圖4.2 設(shè)置界面實現(xiàn)圖（1）安卓軟件的設(shè)置界面模塊大部分都是從Preference Activity類繼承下來的。Preferences Acti

51、vity是Android中專門用來實現(xiàn)程序設(shè)置界面及參數(shù)存儲的一個Activity。而Shared Preferences是安卓系統(tǒng)提供的一個輕量級的存儲類，主要用于保存一些配置信息，比如窗口狀態(tài)，還有一切其它無關(guān)緊要的配置，每次都即拿即用的數(shù)據(jù)。這里我們用Preferences Activity類和preferences.xml來實現(xiàn)添加設(shè)置按鈕功能?？傮w思路是使用一個On create()方法來實現(xiàn)窗口更新，從而顯示服務(wù)器信息。OnCreate()是一個消息響應(yīng)函數(shù)，是響應(yīng)WM_CREATE消息的一個函數(shù)，而WM_CREATE消息是由Create函數(shù)進行調(diào)用的。一個窗口創(chuàng)建之后，會向操作系

52、統(tǒng)發(fā)送WM_CREATE消息，OnCreate()函數(shù)主要是用來響應(yīng)此消息的。因為在MFC里面用一種消息映射的機制來響應(yīng)消息，也就是可以用函數(shù)來響應(yīng)相應(yīng)的消息。就拿CMainFrame類來說，當窗口創(chuàng)建后會產(chǎn)生WM_CREATE消息，我們可以在OnCreate函數(shù)里實現(xiàn)我們要在窗口里面增加的東西，例如按扭，狀態(tài)欄，工具欄等。（2）在surfacepreview界面繪制完成后，調(diào)用addPreferencesFromResource()方法，更新界面，界面布局的設(shè)置在preferences.XMl文件中。Protected void onCreate (final Bundle savedIns

53、tanceState) Super.OnCreate(savedInstanceState);addPreferencesFromResource(R.xml.preferences);Preferences.xml中的設(shè)置如下：顯示設(shè)置界面中的攝像頭 android:key=camera android:title=攝像頭/顯示設(shè)置界面中的端口號 android:key=port android:title=端口號 android:inputType=number android:defaultValue=8080 / 顯示設(shè)置界面的視頻分辨率 android:key=size androi

54、d:title=視頻分辨率/ 顯示設(shè)置界面的視頻質(zhì)量 android:key=jpeg_quality android:title=視頻質(zhì)量 android:inputType=number android:defaultValue=40 /（3）利用setOnPreferenceClickListener()方法完成監(jiān)聽按下設(shè)置按鈕事件，當按下攝像頭設(shè)置按鈕式時，實現(xiàn)攝像頭選擇。SetOnPreferenceClickListener(new OnPreferenceClickListener() Override public boolean onPreferenceClick(Prefe

55、rence preference) setCameraPreferences(cameraPreference); return false；同理，視頻分辨率和閃關(guān)燈設(shè)置也是如此。SetOnPreferenceClickListener(new OnPreferenceClickListener() Override OnPreferenceClick(Preference preference) SetSizePreferences(sizePreference, cameraPreference); return false; 4.1.2 安卓端界面模塊實現(xiàn)（1）安卓布局介紹：安卓有五大布

56、局：線性布局，相對布局，幀布局，表格布局和絕對布局。線性布局，是5種布局最常用的一種，從字面上也比較好理解，就是布局呈線性的，這種布局在顯示組件的時候會默認保持組件之間的間隔以及組件之間的互相對齊。線性布局顯示組件的方式有兩種方式：垂直和水平，是通過orientation來設(shè)定的。線性布局的常用屬性如下：android:orientation 表示布局方向，取值vertical表示垂直布局，取值horizontal表示水平布局，android:gravity 表示視圖的對齊方式。內(nèi)容包括：top、bottom、left、right、center_vertical、center_horizont

57、al等。布局中的視圖可以使用如下屬性android:layout_gravity 表示單個視圖的對齊方式，android:layout_weight 表示單個視圖所在大小的比重，當layout_weight為0時，視圖大小由自身確定，當layout_weight大于0時，視圖在線性布局方向上根據(jù)比重拉伸。這里我們的軟件采用線性布局設(shè)置，界面實現(xiàn)效果如圖4.3所示：圖4.3 手機客戶端實現(xiàn)圖（2）首先利用activity_main_demo.xml繪制界面視圖 完成界面繪制和按鈕設(shè)置。然后利用items = new ArrayList()方法在界面上添加可點擊鏈接。items.add(:8080

58、/*-攝像頭1-*/);items.add(:8080/*-攝像頭2-*/);items.add(:8080/*-攝像頭3-*/);items.add(:8080/*-攝像頭4-*/);items.add(:8080/*-攝像頭5-*/);即可完成整個主界面繪制。4.2 系統(tǒng)功能實現(xiàn)4.2.1 采集端預(yù)覽模塊實現(xiàn)（1）SurfaceViewSurfaceView是視圖(View)的繼承類，這個視圖里內(nèi)嵌了一個專門用于繪制的Surface。你可以控制這個Surface的格式和尺寸。Surfaceview控制這個Surface的繪制位置。你可以通過SurfaceHolder接口訪問這個Surfac

59、e，用getHolder()方法可以得到這個接口。當surfaceview變得可見時，surface被創(chuàng)建；surfaceview隱藏前，surface被銷毀。這樣能節(jié)省資源。如果你要查看 surface被創(chuàng)建和銷毀的時機，可以重載surfaceCreated(SurfaceHolder)和 surfaceDestroyed(SurfaceHolder)。surfaceview的核心在于提供了兩個線程：UI線程和渲染線程。這里應(yīng)注意：所有SurfaceView和SurfaceHolder.Callback的方法都應(yīng)該在UI線程里調(diào)用，一般來說就是應(yīng)用程序主線程。渲染線程所要訪問的各種變量應(yīng)該作

60、同步處理。由于surface可能被銷毀，它只在SurfaceHolder.Callback.surfaceCreated()和SurfaceHolder.Callback.surfaceDestroyed()之間有效，所以要確保渲染線程訪問的是合法有效的surface。（2）SurfaceHolder SurfaceHolder是surface的抽象接口，可以控制surface的大小和格式， 以及在surface上編輯像素，和監(jiān)視surace的改變。這個接口通常通過SurfaceView類實現(xiàn)。3. SurfaceHolder.Callback用戶可以實現(xiàn)此接口接收surface變化的消息。當