CN106412517B - 一种远程高清视频监控及开锁系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及视频监控技术领域，尤其涉及一种远程高清视频监控及开锁系统。本发明中的一种远程高清视频监控及开锁系统，包括视频采集终端设备，服务器，手机终端设备三部分。所述的视频采集终端设备由摄像头模块，主控板、以及驱动电路模块和电子锁组成。所述主控板包括处理器、电源模块、FLASH模块、USB通信模块、MFC硬件编码模块、WIFI模块、GPIO端口。主控板通过WIFI模块连接到所述服务器，所述手机终端通过Internet连接到服务器。所述的摄像头模块通过USB通信模块与主控板相连，所述电源模块与主控板和驱动电路模块相连，为主控板和驱动电路模块提供电源。

Description

一种远程高清视频监控及开锁系统
技术领域
本发明涉及视频监控技术领域，尤其涉及一种远程高清视频监控及开锁系统。
背景技术
随着科技信息化的迅猛发展，人们的安全防范意识逐渐提高。目前常用的门禁系统大都通过机械钥匙或者门禁卡作为载体来进行开锁，该系统不仅操作繁琐而且无法识别门外人员。再者，当有紧急情况发生但又忘带钥匙或门禁卡的情况下，传统门禁系统只有通过暴力手段破解，给用户带来极大不便。总体而言，传统门禁系统在便利性和安全性上存在些许不足。
网络视频监控系统是安全技术防范体系中的一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统，已经广泛的应用在安防领域。目前，许多小区门口、公司门口、停车场等公共场合都安装了网络视频监控系统，但是依旧避免不了工作人员手工的开门锁，并且在人流量大的地方，工作人员的工作量大，必须在现场实时看管。目前市面上的电子锁虽可以实现短距离的远程开锁，但依旧无法对一些紧急状况进行处理，在某种程度上存在些许缺陷。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种安全、方便且成本低的远程高清视频监控及开锁系统，用户使用手机终端可远程随时查看实时监控信息，以及控制门锁。
本发明中的一种远程高清视频监控及开锁系统，包括视频采集终端设备，服务器，手机终端设备三部分。所述的视频采集终端设备由摄像头模块，主控板、以及驱动电路模块和电子锁组成。所述主控板包括处理器、电源模块、FLASH模块、USB通信模块、MFC硬件编码模块、WIFI模块、GPIO端口。主控板通过WIFI模块连接到所述服务器，所述手机终端通过Internet连接到服务器。所述的摄像头模块通过USB通信模块与主控板相连，所述电源模块与主控板和驱动电路模块相连，为主控板和驱动电路模块提供电源。所述GPIO端口和驱动电路模块相连，所述驱动电路模块和电子锁相连。
作为优选，本发明中所述处理器采用ARM Cortex-A8处理器，性能高、功率效率高、处理速度快，且带MFC硬件编码模块。
本发明中所述的摄像头模块包括摄像头、模数转化电路、数据缓冲电路。作为优选，所述摄像头采用高清摄像头OV5640，可拍摄高清视频，稳定性、实时性好。
本发明中所述的服务器包括流媒体服务器和数据库服务器。所述服务器功能包括实时接收视频流数据、视频存储、用户信息存储、等待手机终端请求、RTP转发实时视频流、等待远程开锁请求、发送远程开锁指令。
本发明中所述的手机终端通过APP与服务器通信，所述APP功能包括用户登录、提交视频监控请求、等待服务器视频流数据、RTP拆包、FFmpeg视频解码、视频播放、提交远程开锁请求。
本发明的有益效果：（1）采用ARM Cortex-A8处理器，自带MFC硬件编码模块，采用混合编码结构将视频压缩成H.264格式，大大提高了编码效率，提高网络适应能力和传输性能，可显示出高质量的视频画面。（2）在主控板上搭建嵌入式linux操作系统可以实现内存管理、进程管理、系统调用和UVC摄像头驱动，提高系统实时性和稳定性。（3）采用流媒体服务器和数据库服务器实现流媒体数据的转发和存储，可实时响应多个手机终端的数据请求，同时便于手机终端视频回看。（4）手机终端只需通过连接Internet，便可远程随时观看实时监控信息，并确认是否开锁。综上，该系统具有实时性高，可靠性高，稳定性好，并且用户操作简单。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
图2为本发明的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明，但不应将此理解为本发明的上述主题的范围仅限于上述实施例。
如图1-2所示，一种远程高清视频监控及开锁系统，包括视频采集终端设备，服务器，手机终端设备三部分。所述的视频采集终端设备由摄像头模块，主控板、以及驱动电路模块和电子锁组成。所述主控板包括处理器、电源模块、FLASH模块、USB通信模块、MFC硬件编码模块、WIFI模块、GPIO端口。主控板通过WIFI模块连接到所述服务器，所述手机终端通过Internet连接到所述服务器。所述摄像头模块通过USB通信模块与主控板相连，所述电源模块与主控板和驱动电路模块相连，为主控板和驱动电路模块提供电源。所述GPIO端口和驱动电路模块相连，所述驱动电路模块和电子锁相连。
所述摄像头采用OV5640高清摄像头。
所述主控板采用ARM Cortex-A8处理器。
所述WIFI模块采用的是rtl8188eu型号。
所述的FLASH模块采用SLC类型的K9HCG08U1E芯片。
所述的电子锁采用控制芯片和锁具组成，同时提供传统机械锁芯，由钥匙或控制芯片驱动电磁执行器开锁。另外，电子锁上设计有门铃式按钮，由智能控制芯片控制，按钮按下时，则会改变GPIO的电平，主控板可接收到脉冲信号。
所述服务器为流媒体服务器和数据库服务器，其功能包括实时接收视频流数据、视频存储、用户信息存储、等待手机终端请求、RTP转发实时视频流、等待远程开锁请求、发送远程开锁指令。
所述手机终端通过APP与服务器通信，所述APP功能包括用户登录、提交视频监控请求、等待服务器视频流数据、RTP拆包、FFmpeg视频解码、视频播放、提交远程开锁请求。
在本发明中，如图1所示,视频采集终端的摄像头模块采集视频，该采集过程包括：打开设备文件、获取视频的功能、选择视频的输入、设置视频的制式和帧格式、向驱动申请帧缓冲并映射到用户空间入队列中、在出队列取得采集到的视频。
进一步，通过USB通信模块传输到主控板，在主控板的linux用户空间调用V4L2编程框架对USB设备文件进行读写，获取YUV视频格式帧。
进一步，本系统最终在流媒体服务器中保存的是H.264文件，与其他现有的视频编码标准相比，在相同的带宽下提供更加优秀的图像质量。本系统使用主控板的MFC硬件编码模块，将YUV视频格式帧编码为H.264视频格式帧,其编码流程主要有五个部分：帧间和帧内预测、变换和反变换、量化和反量化、环路滤波、熵编码。
进一步，本系统采用RTP(Real-time Transport Protocol，实时传输协议)对H.264视频格式帧进行封包，RTP应用层协议建立在UDP传输协议之上，使用Socket网络编程技术，从WIFI模块传输到流媒体服务器。
进一步，本系统使用流媒体服务器实时接收视频采集终端的视频流，为避免直接使用视频采集终端存储视频导致存储容量不足，经常需要删除和查看视频相关数据等问题，将视频流数据存储到数据库服务器中。视频数据存储在服务器中，不受视频采集终端自身的影响，即使其出现意外损毁，手机终端也能采用APP客户端通过登陆账号的方式，查看与其建立联系关系的视频终端传到服务器上的视频数据，每个账号对应唯一视频数据，避免用户的个人隐私泄露，造成不良影响。
进一步，手机终端通过http协议向服务器提请求服务，服务器若接收到用户手机终端的登录请求，则对http报文解析，将用户信息提取出来存储到数据库服务器，方便下一次用户登录验证。
进一步，服务器在存储视频数据和用户信息数据的同时，采用I/O复用模型监听并处理手机终端的数据请求，如收到手机终端视频流数据请求，则将视频流数据通过RTP协议转发给手机终端；如收到来自手机终端的远程开锁请求，服务器则转发开锁请求到主控板。
进一步，如图1和图2所示，用户通过手机终端操作APP注册并登陆账号时，APP会提交http协议请求到服务器，服务器解析http协议报文，保存和验证用户信息通过后，给手机终端APP返回验证成功码，提示用户登录成功。用户可以查看实时接收的视频流数据，同时可以回放之前保存的视频数据。
进一步，若电子锁上设计的门铃式按钮被按下，主控板会接受到脉冲信号，主控板会通过socket向服务器发送开锁请求报文，服务器接收到开锁请求报文，会转发开锁请求报文到手机终端，提醒使用手机终端的用户查看视频监控。用户可打开手机终端APP，操作APP向服务器发出视频流数据请求，服务器接收到请求后，将视频流数据通过RTP协议打包后转发给手机终端APP，APP对接收到的数据进行拆包，提取到H.264格式帧。
进一步，本系统将FFmpeg移植到手机终端APP，对手机终端接收到的H.264格式帧进行解码。解码步骤如下：注册所有容器格式和CODEC、打开文件、从文件中提取流信息、穷举所有的流查找其中种类为CODEC_TYPE_VIDEO、查找对应的解码器、打开编解码器、为解码帧分配内存、不停地从码流中提取出帧数据、判断帧的类型并调用解码接口、释放解码器、关闭输入文件。经过FFmpeg解码后，手机终端APP得到YUV420格式帧，经过像素变换转换为RGB24，调用MediaPlayer类和SurfaceView视图可实现RGB24格式视频的播放。
进一步，如图1和图2所示，用户通过手机终端注册并登录账号时，提交用户登录信息到服务器，服务器验证通过，则用户登录成功。当收到来自服务器的开锁请求时，推送消息，提醒使用手机终端的用户查看视频监控；用户可打开手机终端APP，操作APP向服务器发出视频流数据请求，服务器接收到请求后，将视频流数据通过RTP协议转发给手机终端APP，APP进行RTP拆包，其工作过程如下：当接收到RTP数据包后，开启视频解码线程，初始化解码器，读取数据进入FFmpeg解码器，得到的YUV420图像，将YUV420图像转换成RGB24，在客户端播放视频，即可判断是否开锁。用户查看视频监控后，自行判断是否开锁，若开锁，则通过操作APP，发送开锁信号给服务器，由服务器发送开锁指令给主控板，主控板通过控制GPIO端口输出脉冲信号到驱动电路模块，实现电子锁的开启。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种远程高清视频监控及开锁系统，包括视频采集终端设备，服务器，手机终端设备三部分，其特征在于，所述的视频采集终端设备包括摄像头模块，主控板、以及驱动电路模块和电子锁组成，所述主控板包括处理器、电源模块、FLASH模块、USB通信模块、MFC硬件编码模块、WIFI模块、GPIO端口，主控板通过WIFI模块连接到所述服务器，所述手机终端通过Internet连接到服务器，所述的摄像头模块通过USB通信模块与主控板相连，所述电源模块与主控板和驱动电路模块相连，为主控板和驱动电路模块提供电源；
摄像头模块采集视频，主控板调用V4L2编程框架对USB设备文件进行读写，以MFC硬件编码模块将YUV视频格式帧编码为H.264视频格式帧，以RTP对H.264视频格式帧进行封包，从WIFI模块传输到流媒体服务器，视频流数据存储至数据库服务器中；
用户通过手机终端注册并登陆账号，手机终端提交http协议请求到服务器，服务器解析http协议报文，保存和验证用户信息通过后，给手机终端返回验证成功码，提示用户登录成功；用户查看实时接收的视频流数据、回放保存的视频数据；
服务器在存储视频数据和用户信息数据的同时，采用I/O复用模型实时监听并响应多个手机终端的数据请求；
主控板接受到电子锁的脉冲信号，向服务器发送开锁请求报文，服务器转发开锁请求报文到手机终端，用户向服务器发出视频流数据请求，服务器接收到请求后将视频流数据通过RTP协议打包、转发给手机终端，手机终端对接收到的数据进行拆包，提取H.264格式帧，FFmpeg对手机终端接收到的H.264格式帧解码，得到YUV420格式帧，经过像素变换转换为RGB24播放；用户发送开锁信号给服务器，由服务器发送开锁指令给主控板，主控板通过控制GPIO端口输出脉冲信号到驱动电路模块，实现电子锁的开启。
2.根据权利要求1所述的一种远程高清视频监控及开锁系统，其特征在于，所述GPIO端口和驱动电路模块相连，所述驱动电路模块和电子锁相连。
3.根据权利要求1所述的一种远程高清视频监控及开锁系统，其特征在于，所述处理器采用ARMCortex-A8处理器。
4.根据权利要求1所述的一种远程高清视频监控及开锁系统，其特征在于，所述摄像头模块包括摄像头、模数转化电路、数据缓冲电路。
5.根据权利要求4所述的一种远程高清视频监控及开锁系统，其特征在于，所述摄像头采用高清摄像头OV5640。
6.根据权利要求1所述的一种远程高清视频监控及开锁系统，其特征在于，所述服务器包括流媒体服务器和数据库服务器，所述服务器功能包括实时接收视频流数据、视频存储、用户信息存储、等待手机终端请求、RTP转发实时视频流、等待远程开锁请求、发送远程开锁指令。
7.根据权利要求1所述的一种远程高清视频监控及开锁系统，其特征在于，所述的手机终端通过APP与服务器通信，所述APP功能包括用户登录、提交视频监控请求、等待服务器视频流数据、RTP拆包、FFmpeg视频解码、视频播放、提交远程开锁请求。
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