基于IP组播技术的视频监控系统的研究.pdf

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1、第 1 9卷第 6期 2 0 0 9年 6月 长春大学学报 J O URN AL 0F C HANGC HUN UNI VE RS I T Y Vo 1 1 9 No 6 J u n e 2 0 0 9 基于 I P组播技术的视频监控系统的研究 刘 威(长春大学计算机科学技术学院，吉林长春1 3 0 0 2 2)摘要：网络视频监控是近年来研究的一个热点，它将逐步成为人们生产、生活不可缺少的部分。本文结合现代视 频技术、通信技术发展 趋势，提 出和设计 了基 于 P c机 和 I P组播 通信 方式 的视频监控 系统方案，其 中着重研 究 了 I P 组播技术在 网络视频传输 中的应用。关键词：

2、组播；视频监控；协议；网络 中图分类号：T P 3 9 3 0 9 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 9 3 9 0 7(2 0 0 9)0 6 0 0 2 4 0 3 O 引 言 数字图像监控系统就是应用现代计算机技术进 行图像采集、编 解码、存储、传输并通过计算机控制 有关设备的图像监控系统。在实际应用中大部分数字图像监控系统能够通 过网络完成对本地或远地的受控站点的数字图像监 控，这就要求监控中心的多台主机可 以同时接受一 路或多路监控数据。对于一个以计算机网络连接的 视频监控系统，一个需要解决的问题是多个站点视 频监控的网络通信问题，要求做到传输时延尽可能 小，尽可能少地 占用现有

3、的网络带宽，并具有较好 的站点数量规模化特性。而 I P组播技术的使用对 于网络视频的多点实时传输、网络多点实时监控具 有特别重要的意义。1 I P组播技术 I P组播(I P Mu h i c a s t，也称为 I P多播)是一种允 许一个或多个源发送单一的数据包到多个地址 的网 络技术。I P组播要求对收发数据感兴趣 的所有 主机加 入一个特定的主机组，主机组是能够接收发往一个 特定组播组地址数据的主机集合。当加入组 时，网 卡上会添加一个过滤器，这样，只有绑定组地址的数 据才会被网络硬件拾起，并上传到网络堆栈进行适 当的处理 J。一个”主机组”可以在一个物理 网络 上，也可以跨越多个物

4、理网络，即组播既可 以用于局 域网，也可以用于广域网。I P组播要求有底层物理 网络硬件的支持，支持 l P组播的硬件技术为组播传 送保留了一组硬件地址，I P组播地址 即是 l P地址 中的 D类 地 址，多 播 地 址 范 围 为：2 2 4 0 0 0 2 3 9 2 5 5 2 5 5 2 5 5。每一个”主机组”都拥有一个 唯 一的组播地址。利用 I P组播技术可以很方便地实现“多点对多 点”的传送功能，并且还可 以实现广域网的通信，这 比较符合视频监控系统多点、多机监控、跨局域范围 的远程监控 的要求。I P组播数据传送 方式如 图 1 所示。接 收 端 图 1 I P组播 数 据

5、 传 播 2 l P组播在 w i n s o c k中的实现 实现 I P组播可以通过 w i n s o e k提供的一系列的 应用程序编程接 口。对于接收方关键是加入一个组 播组，发送端向这个 组播 地址发送数据包 即可_ 2 。w i n s o c k l 和 w i n s o e k 2为支持 I P组播各定义 了一组 应用程序接 口。实现 I P组播过程流程图如图 2所 示 发送端 Wi n s o c k e t 0建立组播套接字 Wi n s o c k e t 0设置组播 属性 Wi n s o c k e t Ol组播发送数据 c l o s e d s o c k e

6、 t 0停止发送数据 接收端 Wi n s o c k e t 0建立组播套接字 b i n d()将套接字与本地址相连 WS A j o i n l e a f()加入组播组 c l o s e d s o c k e t 0 停止发送数据 图2 I P组播实现流程 收稿 日期：2 0 0 9-0 3 1 9 基金项 目：长春大学校级教研项 目(X J Z C O 6 0 1)作者简介：刘威(1 9 6 8 )，男，吉林德惠人，副教授，硕士，主要从事计算机软件与网络科学实践与开发方面的研究。第 6 期 刘威：基于 I P组播技术的视频监控系统的研究 组播的具体实现步骤：2 1 发送端(1)加

7、载 Wi n s o c k 2库，完成 Wi n s o c k 2的初始 化。(2)建立本地套接字(U D P)：mh S o c k e t=WS A S o c k e t(A F I N E T，S O C K DGRAM，0，NULL，0，W S AFL AGMULTI POI NTCL EAF I W S A FL AGMUL TI POI NT_DL E A F)；(3)绑定：s a d d r s i nf a mi l y：AFI NET；s a d d r s i np o r t=u s P o rt；端 口号 s a d d r s i na d d r Su n S

8、a d d r：I NADDRANY 任意地址 b i n d(m h S o c k e t，(L P S 0 C K A D D R)&s a d d r，s i z e o f s a d d r)；(4)设置生存时间(即数据包 最多允许路 由多 少个 网段)：s e t s o c k o p t(m h S o c k e t，I P P R O T O I P，I P MU L T I C A S T _ r】L，(c h a r )&u l T I L，s i z e o f u l I T L)；(5)设置组播地址与端 口地址 s e t s o c k o p t(m h S

9、 o c k e t，I P P R O T O I P，1 P MU L-T I CAS T_I F，(c h a r$)&u l N I C，s i z e o f u l N I C)；(6)发送数据 s e n d t o(m h S o c k e t，(c o n s t c h a r )p b B u f f e r，d w S n a r f，0，(L P S 0 C K A D D R)&ms a dd r De s t，s i z e o f ms a d d r D e s t)；(7)关闭组播套字节：c l o s e s o c k e t(m h S o c k

10、e t)；2 2 接收端(1)加载 Wi n s o c k 2库，完成 Wi n s o c k 2的初始 化。(2)建立本地套接字(U D P)：mh A s y n c S o c k e t=WS A S o c k e t(A FI N E T，S OCKDGRAM，0，NUL L，0，W S AF LAGMUL TI P OI NTCLEAF I W S A FL AGMULT I P OI NTDL EAF I W S AF LAGOVER L A P P E D)：(3)绑定：s a d d r s i n_f a mi l y=AFI NET：s a d d r s i n_

11、p o r t=u s P o rt；端 口号 s a d dr s i na dd r S u n Sa d d r=I NADDRANY；任意地址 b i n d(m h A s y n c S o c k e t，(L P S O C K A D D R)&s a d d r，s i z e o f s a d d r)；(4)设置接收组播地址加入组播 Z e r o Me m o r y(&m r e q，s i z e o f m r e q)；mr e q i mrmul t i a d d r s_a d d r=u l l P；发送端 的 组播地址 mr e q i mri n

12、 t e r f a c e s_a d d r=ul NI C；s e t s o c k o p t(m h A s y n c S o c k e t，I P P R O T O I P，I P ADDMEMBERS HI P，(c h a r )&m r e q，s i z e o t m r e q)；(5)接收组播数据(6)离开组播组 c l o s e s o e k e t(m h A s y n c S o e k e t)；3 视频数据发送 接收播放模块的设计与实 现 视频监控系统采用 的是套接字客户机 服务器 结构，它主要由监控现场端的视频数据处理模块、视 频数据发送模块

13、、镜头控制模块和监控 中心端的视 频数据接收播放模块 四个部分组成。监控现场主机通过视频数据发送模块将现场采 集到的视频流数据 以 I P组播的形式通过计算机网 络发送 出去。对于发送来 的视频数据，运行在监控 中心主机端的视频数据接收播放模块一方面可以将 其保存起来，作为资料库便于以后查询及回放，另一 方面还可以实时播放 出来，使远程现场的监控情景 呈现在用户面前，画面清晰而流畅，从而达到远程监 控的 目的。3 1 视频数据发送模块的设计 由于实时组播 的视频 流来 自于视频采集 压缩 卡，所 以首先要从视频采集压缩卡中获得视频数据，这主要通过视频卡厂商所提供的 S D K函数来完成。此外还

14、应该设置一定 的缓 冲区来存放采集的视频数 据，视频数据发送模块 的流程图如图 3所示。3 2视频数据接收播放模块的设计 为了能 同时接收播放多路图像，在程序的实现 上用了 w i n d o w s 用户界面线程技术，每个线程创建 一个用户界面窗 口，并负责一路视频流的接收和播 放。视频接收如图4所示。长春大学学报 第 l 9卷 发送端 图3视频发送流程 图 接收端 图 4 视 频数 据接收播放模块流程图 4 结论 本文主要介绍了 I P组播技术以及在远程视频 监控系统中的应用和组播的具体实现方法。实践证 明，I P组播技术 比较符合多点、多网络平 台和可扩 展性的视频监控要求。由此可见，I

15、 P组播技术的使 用对于网络视频的多点实时传输、网络多点实时监 控具有特别重要的意义。参考文献：1 易咏成，等 I P组播 及其在 Wi n s o c k上 的应 用 J 计 算机 应 用，2 0 0 3(2 3)：2 4 7 2 4 9 2 3 4 5 钟军，等 v i s u a l C+4-网络通 信协 议分 析与 应用 实现 M 北 京：人民邮电出版社，2 0 0 3 付 良，赵鹏，戴梅粤，等 在 I n t e me t 网上提高传输 视频实时性 的研究 J 电子技术应用，2 0 0 0(7)：7 6 7 9 周贤伟，杨军，等I P组播与安全 M 北京：国防工业出版 社，2 0 0

16、 6：1 0 31 2 6 B e a u Wi l l i a m s o n I P组播 网络 设计开 发 M 北 京：电子工业 出版社，2 o o 8 责任编辑：钟声 (下转第4 0页)长春大学学报 第 1 9卷 7 8 侯广坤，骆江鹏 一种理想并行遗传算法模型 J 软件学报，一 1 2 1 9 9 9(1 o)：5 5 75 5 9 K D e b，HG B e y e r，S e l f-Ad a p t i v e Ge n e t i c Al g o r i t h ms wi t h S i mu l a t e d B in a r y C r o s s o v e r

17、j E v o l u t i o n a r y C o m p u t a t i o n，2 0 0 1(3)：1 O 责任编辑：钟声 Fe a t u r e s e l e c t i o n of i nt r u s i o n de t e c tio n s y s t e m ba s e d o n BP n e u r a l ne t wo r k U K a i，T I A N S h u a n g l i a n g ，G E N G L i-j u n (1 I n s t i t u t e o f C o mp u t e r a n d I n f o

18、r ma t i o n E n g i n e e ri n g，N o r t h w e s t Un i v e r s i t y f o r N a t i o n a l i t i e s，L a n z h o u 7 3 0 0 3 0，C h i n a；2 S c h o o l o f A c c o u n t i n g，S h a n x i U n i v e r s i t y o f F i n a n c e a n d E c o n o m i c s，T a i y u a n 0 3 0 0 0 6，C h i n a)Abs t r a c t

19、：Wi t h t h e a d v e n t o f a v a rie t y o f t h e i n v a s i o n s a n d a t t a c k n e t wor k t o o l s i nt r u s i o n de t e c t i o n ha s b ec o me a k e y c o mp o ne nt o f n e t w o r k ma n a g e me n t F e a t u r e s e l e c t i o n c a n e f f e c t i v e l y i mp r o v e ma c h

20、i n e l e a r n i n g a n d r u l e e x t r a c t i o n a l g o rit h m p e rfo r ma n c e T h i s a r t i c l e d e s i g n s a i n t rus i o n d e t e c t i o n s y s t e m b a s e d o n g e n e t i c n e u r a l n e t wo r k，w h i c h a d o p t s s e l e c t i o n me t h o d b a s e d o n a v a r

21、ie t y o f i mp r o v e d g e n e t i c a l g o rit h m f e a t u r e s T h e e x p e ri me n t a l r e s n s s h o w t h a t t h e g e n e t i c a l g o ri t h m s e l e c t i o n w i t h d i f f e r e n t c h a r a c t e ri s t i c s h a s s o me i n fl u e n e e s o n t h e rig h t c l a s s i f

22、i c a t i o n r a t e o f BP n e ur a l n e t wo r k Ke ywor d s：i nt r u s i o n d e t e c t i o n；i mpr o v e d g e n e t i c a l g o rit h m；f e a t ur e s e l e c t i o n；BP n e u r a l ne t wo r k(上接第 2 6页)A s t ud y o n v i de o m o n i t o r s y s t e m b a s e d O n I P m u l t i e a s t t e

23、 c hn ol o g y Ll U W e i (C o l l e g e o f C o mp u t e r S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y，C h a n g c h u n U n i v e rs i t y，C h a n g c h u n 1 3 0 0 2 2，C h i n a)Ab s t r a c t：Ne t w o r k v i d e o mo n i t o r s y s t e m i s a r e s e a r c h h o t s p o t i n r e c e n t y e a r

24、s，w h i c h w i ll b e a n i n d i s p e n s a b l e p a r t i n o u r w o r k a n d l i f e Th i s pa p e r，c o mb i ni n g wi t h t he de v e l o pme n t o f mo d e ru v i d e o a n d c o mmun i c a t i o n t e c h n o l o gy，p ut s for ward a nd de s i g ns v i d e o mo n i t o r s y s t e m p r o j e c t b a s e d o n P C c o mp u t e r a n d I P m u h i c a s t，i n w h i c h t h e a p p l i c a t i o n o f I P mu h i c a s t i n n e t w o r k v i d e o t r a n s mi s s i o n i s s t u d i e d e mph a t i c l y Ke y wo r d s：mu h i c a s t；v i d e o mo n i t o r；p r o t o c o l；n e t