Ｊｉｎｉ技術在視頻監控中的應用

摘要：視頻監控系統在現實生活中應用極其廣泛，但因為視頻監控系統現場設備眾多、設備的互異性較大、可擴展性較差的特點，本文構建出一個以Jini體系架構為基礎、以服務為核心分布式系統，以使各種視頻監控設備均能方便地加入和退出系統，實現設備的“網絡即插即用”功能。

關鍵詞：Jini；視頻監控；即插即用；設備

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2008)17-21519-03

1 前言

視頻監控系統是多媒體技術、計算機網絡、工業控制和人工智能等技術的綜合運用。根據圖像處理技術的發展，可將監控系統分為兩類：模擬圖像監控系統和數字化視頻監控系統[1]。隨著網絡技術的發展，視頻監控經歷了兩個階段——本地視頻監控階段和網絡視頻監控階段。最初的監控系統采用直接電纜方式進行傳輸，因有線模擬視頻信號的傳輸對距離十分敏感，布線工作量非常大。隨著網絡技術的快速發展，數字信息抗干擾能力的增強為組件大規模原創視頻監控系統創造了條件，網絡用戶可通過瀏覽器對信息進行遠程監控和管理，系統的穩定性和安全性大大提高。

隨著Internet技術以及網絡分布式技術的發展，家庭及企事業單位接入互聯網已經成為趨勢。網絡監控系統是一種以LAN/WAN為現場總線構成的，具有高質量的、實時的圖像監控功能的網絡視頻監控系統。Jini是Sun公司的研究與開發項目，它能極大擴展Java技術的能力。Jini技術可使范圍廣泛的多種硬件和軟件（可與網絡相連的任何實體）能夠自主聯網。Jini可以使人們極其簡單地使用網絡設備和網絡服務，Jini的目標是最大限度地簡化與網絡的交互性。因此，基于Jini技術構建的視頻監控系統有著極大的應用價值。

2 Jini概述

雖然Microsoft公司在其操作系統上增加了plug-and-play（即插即用）功能，但對多數信息服務企業來說，新硬件的添加、配置和安裝設備驅動程序卻是一個棘手的問題，對那些必須為成千上萬用戶維護穩定的計算環境的系統管理員來說，對客戶機端軟件的不斷復制使其工作負擔加重，且成本增加，同時也限制了能與網絡互聯且有效使用的設備的范圍。

Jini以網絡為基礎來發現服務和使用服務。與傳統系統力圖隱藏網絡的真實情況相反，Jini利用網絡動態、靈活變化的特性形成服務群體，在群體中注冊服務，發現服務，使用服務。它是一種自診斷、自配置的與協議無關的分布式計算體系結構，可以提供自發的服務網絡可以與任何分布式對象采用任何協議進行交互。

2.1 Jini的系統假設

Jini的體系結構建立在以下環境假設基礎上[2]：

(1)有一個網絡，并具有合理的網絡延遲。這將保證網絡的延遲不會影響到Jini系統的性能，因為Jini在很大程度上依賴于Java的移到代碼特性。

(2)每個支持Jini的設備都有一定的內存和處理能力。對于沒有處理能力或內存的設備，則存在一個既有處理能力又帶有內存的代理（surrogate）。這是一個很強的假設條件，因為往往希望所有網絡成員都擁有所需的最小的計算能力、內存和通信能力。

(3)每個設備都需要裝備一個Java虛擬機。由于能夠得到的Java虛擬機的內存占用可以有所不同，這就使得對于其他設備更容易實現Java支持。

(4)服務組件要利用Java實現。這是對于要加入某個Jini群體的軟件組件所做的假設。所有服務組件必須以Java對象的形式存在，從而方便服務的請求者能夠動態地下載或運行代碼，

2.2 系統目標

Jini系統的目標是將網絡轉變成一個易于組織、易于管理的環境，通過這個環境，用戶能夠找到他們感興趣的資源并加以利用。這里的資源既包括硬件設備，也包括軟件程序，或者是兩者的結合。Jini著力于使網絡變成一個更富有動態性的環境，可以靈活地增加和刪除服務，從而環境能更好地適應實體的動態變化。具體地說，可以總結為如下幾類：

(1) 提供一種基礎設施，從而可以在任何時間、任何地點與任何對西那個實現連接。

(2) 提供一種基礎設施，從而支持“網絡即插即用”。

(3) 通過抽象硬件/軟件的差別，從而支持基于服務的體系結構。

(4) 提供一種體系結構以處理部分失敗。

Jini技術基礎設施為設備、服務、用戶提供了加入和退出網絡的機制，加入和退出一個網絡系統將是非常輕松和自然的，同時增加了一套自動的服務搜尋機制增強了分布式系統中的各組成部分的流動性，使對象在整個網絡中可以輕松移到。

2.3 Jini核心概念

在Jini中包括如下幾個核心概念，簡單介紹如下：

2.3.1 服務（service）

服務是Jini體系結構中最重要的概念。一個服務是具有一定功能，可被用戶、程序或其它服務所使用的實體。服務可以是計算、存儲、與其它用戶的通信、軟件過濾器、硬件設備等。

2.3.2 查找服務（Lookup Service）

查找服務是Jini體系結構中的一個基本的組成部分，它為Jini系統中可用的服務提供集中的注冊機制。Jini系統中的對象是通過查找服務來實現相互發現和交互的。一個實體在加盟Jini環境之前，都必須先找到一個或多個Jini系統，方法就是尋找該系統中的查找服務。

2.3.3 代理（Proxy）

代理就是代表遠程對象的本地對象。代理是序列化的Java對象，在服務中它是唯一的。對客戶而言，代理具有和遠程服務相同的編程接口，通過代理與相應的遠程服務通信，這樣就可以屏蔽下層網絡細節。

2.3.4 租用（Leasing）

租用的基本思想是：不允許使用者在無限制的時間內訪問資源，資源只是在一段有限的時間內“借給”某使用者，Jini租用要求那些能證明其確實與某部分資源密切相關的使用者才能繼續占有資源。

2.3.5 事件（Event）

Jini模型中的某個對象允許出于其它虛擬機或者其它實際機器上的對象在其上注冊它們感興趣的某種類型的事件，并且當這類事件發生時，這些對象可以收到相應的通知，這使得基于分布式事件的程序可以更可靠和更健壯。

3 視頻監控系統總體設計

3.1 視頻監控設備選擇

此處我們選擇SONY的EVI-D70P攝像儀，如圖1所示。

EVI-D70P將高質量的彩色視頻攝像機與遙控平移/傾斜/縮放操作的靈活性結合起來，它們均位于一個緊湊的便于使用的包裝中。 由于擁有一個18x光學變焦鏡頭，這些攝像機產品使得用戶可以極高的清晰度對微小或遠距離物體加以放大。 與它們前一系列的產品EVI-D30/D31相比，EVI-D70P攝像機提供了更寬的平移/傾斜范圍和更快的平移/傾斜機制。最重要的是，這些攝像機是可以在天花板上安裝的—這在索尼的通用EVI攝像機中是首次實現。EVI-D70P還配備有各種便捷的功能，如自動ICR功能、報警功能和RS-232C/422串行控制。

3.2 監控系統體系設計

視頻監控設備加入Jini系統的結構如圖2所示。

運行Jini軟件的計算機和連接在其上的視頻監控設備組成了服務提供者，服務提供者實現對監控設備的控制與獲取視頻圖像的功能，同時將視頻監控的這項服務發布到Jini網絡中。其工作流程大致為，當服務提供者準備好這項服務時，擬將其發布，首先在網絡中尋找查找服務，在查找服務處登記，可能在一處登記也可能在多處查找服務處登記，當登記完畢后，若有客戶需要使用視頻監控這項服務，客戶并不會直接和服務提供者聯系，也是首先和查找服務取得聯系，由查找服務檢索得出滿足客戶要求的服務。然后由用戶租用該服務，有一個期限，當租用到期后，用戶可以選擇是續租還是放棄該服務。這樣的設計，就將服務的提供者和客戶的聯系度減弱了，增大了系統的靈活性，可以隨意增加或撤銷監控設備。

3.3 視頻傳輸

視頻的網絡傳輸非常重要，利用JMF（Java Media Framework）技術來實現網絡視頻傳輸。JMF包括了各種多媒體應用程序接口，JMF可以讓基于JAVA的應用實現音頻、視頻的捕捉、處理、播放、傳輸等功能。為了實現這些功能JMF為編程人員提供了幾個核心接口和類：數據源（Data source）、捕獲設備（Capture Device，包括視頻和音頻截取設備）、播放器（Player）、處理器（Processor）、數據格式（Format）、管理器（Manager）。

圖像服務提供者首先利用相關的類和接口獲取視頻采集設備的信息，然后根據獲得的信息創建數據源，最后利用數據源來傳教視頻流并使用RTP協議來傳輸視頻圖像。

4 基于Jini的視頻監控系統的實現

4.1 對監控設備的控制

鑒于SONY EVI-D70P可以接受RS232的串行控制，所以對監控設備的控制是在服務提供端利用Java通訊應用程序接口（Communications API）向EVI-D70P發送命令字的方式實現。實現控制的部分代碼如下：

SerialBean＝new SerialBean(1);

SB.Initialize();

…………….

String turnRight=(new TurnRight(1，hSpeed，0)).getCommand();

SB.WritePort(turnRight);// 監視器右移

String stop=(new TurnStop(1，0，0)).getCommand();

SB.WritePort(stop);// 監視器停止移動

………………

4.2 視頻流獲取

對視頻流的獲取需要借助于Jini服務和JMF所提供的功能。視頻傳輸的過程需要客戶端和服務端相互配合來完成。當客戶端接收到服務提供者端發送過來的視頻數據后會構造一個

播放器來播放接收到的遠程視頻。其實現代碼如下：

RTPManager rtpMgr = RTPManager.newInstance();// 建立一個RTP管理器

LocalAddr = new SessionAddress(InetAddress.getLocalHost()，localport);

destAddr=new SessionAddress(destIPAddr，destport);

rtpMgr.initialize(localAddr);//將本機會話地址傳給RTP管理器

rtpMgr.addTarget(destAddr);//加入目的會話地址

……….

DataSource ds=stream.getDataSource();//得到數據源

player=javax.media.Manager.createPlayer(ds);

player.addControllerListener(this);//給播放器添加控制器監聽

player.realize();//實現播放器

5 結束語

視頻監控系統是現代生活中必不可少的一部分，其應用十分廣泛，但是由于以往設備多、安裝過程繁瑣，給管理工作帶來很大的不便。本文所提出的方法可以實現視頻監控設備的網絡即插即用功能，從而降低了工業領域中設備配置的復雜程度，提高了設備的擴展性，實現了視頻監控網絡中各種資源的高效共享。

參考文獻：

[1] 路林吉，呂新榮.數字圖像監控技術講座(第1講概述)[J].電子技術.2001，(7):45-48.

[2]（美）Jan Newmarch.Jini技術開發指南[J].北京：中國電力出版社，2003.

[3] W.Keith Edwards.Tom Rodden.Jini實例精解[M].北京：清華大學出版社，2002.

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文