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基于IP Multicast的分布式音視頻接幾和共享的監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸和實(shí)現(xiàn)
摘要：設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于IP Multicast技術(shù)的遠(yuǎn)程數(shù)字音視頻監(jiān)控系統(tǒng)，提出了分布式音視頻接入共享的解決方案，能夠有效地節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬；針對(duì)視頻、音頻語音和控制數(shù)據(jù)的不同傳輸特點(diǎn)，對(duì)其所采用的傳輸技術(shù)作了詳細(xì)探討，給出了具體實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng) 分布式接入共享 網(wǎng)絡(luò)傳輸 IP組播 Windows套接字
隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別技術(shù)的發(fā)燕尾服，一種以數(shù)字化、智能化為特點(diǎn)的多媒體遠(yuǎn)程數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，即基于IP的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控到數(shù)字監(jiān)控質(zhì)的飛躍。與傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控系統(tǒng)相比較，數(shù)字遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)幾個(gè)最主要的優(yōu)勢(shì)是：可以借助網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；在遠(yuǎn)程不同地點(diǎn)的分控中心或同個(gè)分控中心可同時(shí)調(diào)看某一個(gè)或者幾個(gè)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的音視頻數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)分布式的音頻頻接入和音視頻數(shù)據(jù)共享，同時(shí)，可以與監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行對(duì)講；可以對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的云臺(tái)、攝像機(jī)等外圍設(shè)備進(jìn)行控制。視頻、音頻的實(shí)時(shí)、分布式傳輸及控制指令的可靠傳輸是遠(yuǎn)程數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵問題。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程數(shù)字音頻頻監(jiān)控系統(tǒng)，采用IP Multicast技術(shù)作為分布式音視頻執(zhí)著入和共享的解決方案，并針對(duì)視頻、音頻語音和控制數(shù)據(jù)不同的特點(diǎn)，對(duì)其所采用的不同傳輸技術(shù)進(jìn)行了探討，給出了具體實(shí)現(xiàn)方法。
1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)一般包括三部分：前端監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)、通信設(shè)備和后端分控中心。整個(gè)系統(tǒng)基于Client/Server（客戶機(jī)/服務(wù)器）模式�？傮w結(jié)構(gòu)如圖1所示。
（1）前端監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)由監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)及一些外圍設(shè)備組成。外圍設(shè)備包括攝像機(jī)、電動(dòng)鏡頭、云臺(tái)、防護(hù)罩、監(jiān)視器、多功能解碼器及報(bào)警器。監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)運(yùn)行客戶前端軟件，實(shí)現(xiàn)視頻、音頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、壓縮、解壓縮（音頻）（視頻傳輸 單向的，音頻傳輸是雙向的）及打包傳送；對(duì)壓縮的視（音）頻數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)存儲(chǔ)（也可在分近中心進(jìn)行）。存儲(chǔ)方式為循環(huán)存儲(chǔ)、定時(shí)存儲(chǔ)、手動(dòng)存儲(chǔ)及運(yùn)動(dòng)視頻檢測(cè)啟動(dòng)存儲(chǔ)。接收來自分控中心的控制指令（也可在本地實(shí)施），對(duì)云臺(tái)動(dòng)作（上、下、左、右及自動(dòng)）電動(dòng)鏡頭的三可變（光圈、焦距和聚焦）。
（2）通信設(shè)備是指所采用的傳輸信道和相關(guān)設(shè)備，通信網(wǎng)絡(luò)為L(zhǎng)AN及WAN。
（3）后端設(shè)備由若干分控中心計(jì)算機(jī)組成。各分控計(jì)算機(jī)運(yùn)行服務(wù)器端軟件，接收來自前端壓縮視（音）頻、顯示（播放）；通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)前端云臺(tái)、攝像機(jī)進(jìn)行控制；采用組播技術(shù)，實(shí)現(xiàn)分布式視頻執(zhí)著入和分豐式視頻共享：每個(gè)分控中心主機(jī)可以同時(shí)監(jiān)控多個(gè)前端，即“一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)”；不同分控心也可以同時(shí)監(jiān)控同一前端，即“多點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)”。
2 網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2.1 系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)類型的特點(diǎn)及通信協(xié)議的選擇
系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)有：控制數(shù)據(jù)、音頻、視頻數(shù)據(jù)、后端分控中心通過網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)外圍設(shè)備云臺(tái)及攝像機(jī)發(fā)送控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)云臺(tái)動(dòng)作（上、下、左、右、自動(dòng)）攝像機(jī)光圈、焦距及聚焦三可變，要求控制信號(hào)的傳輸準(zhǔn)確無誤；音頻、視頻是連續(xù)，數(shù)據(jù)量大，允許傳輸中存在一定的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率及數(shù)據(jù)丟失率，但實(shí)時(shí)性要求很高。此外，在監(jiān)控系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)音視頻的分布式接入和數(shù)據(jù)共享，必須進(jìn)行音視頻
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