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新一代NVR设备的研究和设计

作　者: 徐海峰
导　师: 夏雨人；潘今一
学　校: 上海交通大学
专　业: 软件工程
关键词: 网络视频存储网络摄像机 GSTREAMER Device Handler H264
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

安防在当今社会越来越重要,视频监控是安防领域的重要组成部分,视频监控产品随着人们需求的变化,以及新技术的发展和应用,产品种类越来越丰富,应用也越来越广泛,新产品新概念不断被提出和开发出来。本文将介绍其中一种重要的产品NVR的研究和设计。全新一代网络视频存储设备(Network Video Recorder)(简称NVR)是一个基于网络的视频监控设备,是一个对网络摄像机(IP Camera)或者网络编码器(IP Encoder)进行控制和管理的设备(后面称IP Camera,将泛指包括IP Camera和IP Encoder在内的所有作为NVR接入源的IP音视频设备)。在本文中,首先会对NVR的需求进行分析。需求分析分成三个部分:第一个是基本功能介绍和分析,这些基本功能包括: IP Camera的接入、音视频数据直播服务(live),音视频数据存储、检索(search)和回放(playback)、支持报警处理以及相关日志记录和查询、PTZ控制等;第二是基本功能之外的功能介绍和分析,比如除了支持最基本的MPEG4,MJPEG视频编码外,还加入对最新的和更加先进的H264视频编码压缩技术的支持,以及对高清摄像机的支持等;第三是对该NVR的非功能性方面要求的分析,主要集中在性能方面,使用便利性以及扩展性上。接下来,根据需求的特点,同时分析当前NVR(第一代NVR)的设计缺陷,探讨和分析并选择了新NVR设备中使用到的技术,包括采用最新的并且已经成熟的技术,并提出新的设计思想。我们会选择linux作为底层操作系统,采用嵌入式方案的系统设计;我们会使用GStreamer技术来处理音视频和报警数据;使用PostgreSQL数据库系统进行数据管理;采用RTSP来提供音视频数据服务;同时我们还提出了新的Device Handler思想,来处理不同型号Camera的问题。接着,根据选用的技术,和新的设计思想,设计全新一代NVR的架构。该架构扩展方便,使用简单,性能强大稳定。在完成基本的功能的基础上,同时解决已有的缺陷,并考虑了后面的扩展,以及新功能的加入。根据该架构的设计,进行基本的模块划分和定义。在这个基础上,定义了NVR对外的接口VEAPI和模块间的交互接口;同时详细定义和分析了Device Handler需要完成的基本功能和接口,以及对这些功能和接口实现的要求;另外,还对数据库系统、各个功能模块的主要功能和相互的交互进行了设计和分析。最后,是NVR的实现和测试。NVR的实现根据模块划分进行,我们选择了比较具有代表性的Device Handler的实现过程来进行分析,在实现过程中完善对NVR的设计。NVR的测试是基于需求的,首先设计测试用例,测试用例涵盖所有的需求,包括功能性的和非功能性的,然后就是实际的测试并分析测试结果。目前该NVR已经基本完成,已经在客户中间试用。效果良好。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
1 引言  11-14
  1.1 国内外 NVR 产品的现状  11
  1.2 研究的目的和意义  11-12
  1.3 研究的目标和内容  12
  1.4 论文结构  12-14
2 需求分析  14-21
  2.1 NVR 的基本功能和要求  14-18
  2.2 新 NVR 的其它功能和要求  18-20
  2.3 新 NVR 的其它非功能性要求  20-21
3 新 NVR 所使用相关技术分析和介绍  21-29
  3.1 设备的硬件平台和操作系统  21-22
  3.2 GStreamer 技术  22-24
  3.3 rtsp/rtp/rtcp 流媒体传输协议  24-27
    3.3.1 rtsp 的特性  25-26
    3.3.2 rtsp 的消息格式  26
    3.3.3 Rtsp 中常用方法  26-27
  3.4 PostgreSQL 数据库系统  27
  3.5 Device Handler 设计思想  27-29
4 新 NVR 的设计  29-56
  4.1 基本模块划分  29-30
  4.2 VE API（外部访问接口）  30-36
  4.3 VE TEXT API  36
  4.4 Device Handler 接口和要求  36-45
    4.4.1 所支持的型号  37-38
    4.4.2 音视频数据处理  38-40
    4.4.3 报警数据（DryContact）处理  40
    4.4.4 配置数据  40-43
    4.4.5 PTZ 控制接口  43-45
  4.5 DB System  45-51
    4.5.1 Config DB  45-47
    4.5.2 Media DB  47-51
  4.6 Device manager  51-52
  4.7 Device Controller  52-53
  4.8 Media Service  53-55
  4.9 Web Service  55-56
5 实现和测试  56-64
  5.1 实现  56-57
  5.2 测试  57-62
    5.2.1 主要功能需求完成情况测试  57-61
    5.2.2 非功能性测试（性能测试或其它）  61-62
  5.3 应用  62-64
6 结论和展望  64-65
  6.1 本文工作小结  64
  6.2 展望  64-65
参考文献  65-67
致谢  67-68
攻读学位期间发表的学术论文目录  68-69
附录  69

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