智慧法庭中數字視頻服務器的設計與實現

邰非+張欣+朱明

摘要：智慧法庭中數字視頻服務器有其自身獨特的性能與特點。除了通用數字視頻服務器功能外，它要具備很強的兼容性，可作為不同類型流媒體的節點，在實際應用中集成已有的數字法庭，避免資源重復建設。其次具備外圍設備的控制能力，能操控法庭中配套的各種庭審設備。在防止突發故障方面，它提供了雙機備份功能，在主服務器宕機的情況下，從服務器仍將繼續提供備份服務。對法庭內出現的人為突發事件，服務器提供手動報警功能，可及時通知場外法警。

關鍵詞：智慧法庭；數字視頻服務器；雙機備份

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）09-0145-03

隨著國家政務電子化工作的推進，法院系統數字化建設也得到了一定的發展[1]，尤其是近幾年來出現的智慧法庭[1]，它標準化了傳統的審判流程，同時為庭審過程提供了完備的監督和管理，反應出審判過程的公開、公正和公平的原則。作為智慧法庭其最為核心的組件就是數字視頻服務器。由于法院應用場景的特殊性，對服務器要求與一般通用的視頻服務器有所不同。

本文所介紹的數字視頻服務器可集成不同編碼格式的流媒體，起到節點再分發的作用，利于不同類型數字法庭間流媒體共享。對于在庭審過程中用到輔助外部設備，如投影儀、實物展臺等，該服務器對這些設備進行封裝，提供標準接口進行遠程調用。考慮到突發宕機故障，服務器采用了雙機備份，使用主、從服務器進行雙向交叉備份，以確保錄像的完整性。另外在庭審過程中，可能會發生人為的不理性行為，此時就需要場外法警的及時介入，服務器提供了報警功能，可通過手動操作可迅速通知執法人員。

1 技術路線背景

1.1 數字視頻服務器系統模塊結構

圖1是系統模塊結構圖，共分為三層。第一層是提供服務模塊，流處理模塊的功能是傳輸流、接收流和識別流類型。它可以智能識別不同編碼格式流類型，包括高清編碼H.264。外設控制模塊，主要以接口的方式提供對外接設備的操作，包括電動窗簾、投影儀、幕布、云臺控制、電源設備等。舉證控制模塊則對特殊設備舉證展示臺進行操作，包括圖像采集、投影切換等。備份模塊則負責對整個庭審過程的進行錄像管理，其中涉及到存儲策略、信息綁定等與業務相關的功能。報警模塊則提供人工手動報警，通知場外法警入場維持秩序。

第二層為第三方板卡模塊和代理模塊，前者是對現場采集的視頻數據進行編碼壓縮處理形成流。后者則直接接收來自網絡上的編碼流。第三層中的命令控制模塊為客戶端提供視頻流的操作，比如：直播、錄像、回放等。控制信令通道模塊為客戶端提供遠程外設控制、舉證、備份、報警等控制。

1.2 實現所面臨的技術問題

智慧法庭[1]數字視頻服務器必須滿足法庭庭審過程中的特殊需求，如：設備控制、舉證控制、備份控制、報警控制等。面臨的主要問題有：（1）如何實現多種類型流格式的識別及多板卡的集成。（2）如何實現多種類型外部設備接口的封裝。（3）如何實現模塊間通訊及遠程調用。在下文所述模塊的實現中將給出對應的解決方案。

2 系統的實現

本文中的數字視頻服務器使用Windows操作系統， 采用C++編程語言[2]來實現的。界面采用Microsoft MFC架構[3]，底層使用Live555[4， 5]、STL庫、Boost庫及JRSP庫，控制信令模塊則用gSOAP庫，日志模塊采用了log4cxx庫，配置模塊使用了XML格式解析。這些都是非常著名的第三方庫，具有很好的穩定性、可擴展性、安全性。

2.1 流處理模塊的實現

流處理模塊可識別不同類型的流媒體，其中包括H.264。在傳輸中使用JRSP[6]第三方庫，流控制使用RTCP[6]協議，流傳輸使用了RTP[6]協議，這樣可以保證網絡傳輸質量。流識別中使用了Live555第三方庫，該庫支持大部分主流流媒體格式，但不能識別具有私有協議的流媒體格式。

為了保證流暢性，模塊使用了緩沖區共享內存機制，用環形內存方式實現，一端接收流并按通道索引存放，另一端根據索引請求獲取對應的內存數據并推送到網絡。共享內存區用鎖機制來保證數據的安全。

2.2 設備控制模塊的實現

庭審過程是一個包含眾多元素互動的復合場景，比如云臺操控、幕簾、應答席位激活、遠程設備喚醒、電源管理、音頻控制等。對這些設備要求具備快速接入能力。因此外設控制模塊采用設備協議化處理方式，通過一套統一的解析模式，封裝不同的設備配置指令集，以達到對設備只需要進行一次配置并能使用的效果。該模塊支持TCP/UDP[7]、RS232/RS485協議。

2.3 舉證控制模塊的實現

庭審過程中會對證據進行展示，證據包括實物和電子證物。舉證控制模塊是對實物證據及電子證據進行圖像采集，然后將其投放到大屏和各席位PC機上顯示，實物證據則要放在實物展臺上，通過攝像頭進行圖像采集，舉證控制模塊控制對實物證據的采集操作，并將采集數據進行編碼，傳送到流處理模塊，由流處理模塊推送至大屏和席位PC機上顯示。

對于電子證據，通常是存放在書記員PC機里，在書記員PC機上打開相關應用軟件，舉證控制模塊通過RGB采集卡對PC機進行截屏操作，并將RGB數據編碼推送到流處理模塊，再由流處理模塊推送到展示屏和席位PC機上。

2.4 備份模塊的實現

備份模塊除了提供正常的庭審過程錄像外，還提供應急備份。在采集攝像頭后端加入VGA分配器，將信號源一分為二，其中一路流向主服務器，另一路則流向從服務器。為了方便業務流程，雙機備份的流管理與通道管理相結合，以通道作為索引存放到SQL數據庫中，WEB業務端會以通道索引為標準，將流綁定到業務邏輯上。

2.5 報警模塊的實現

庭審過程中可能會突發人為事件，本文中的智慧法庭數字視頻服務器具備監視功能。通過人工對服務器預覽畫面的巡視，一旦某一畫面上出現需要法警干預的場景，值守人員可以通過報警按鍵通知開庭地點的場外法警。endprint

預覽畫面與通道綁定在一起，而通道在WEB業務系統中給出定義并與對應物理法庭綁定，服務器端通過RS485協議操作物理法庭外的報警器通知法警介入。考慮到直接操作數字視頻服務器不太合理，在設計中提供了gSoap接口，在客戶端以OCX控件封裝方式提供給Web頁面使用，值守人員通過操作Web頁面上功能按鍵，就如同操作本地數字視頻服務器一樣去發出報警指令。當事態平和后通過對應的指令取消報警。

3 結語

本文主要介紹智慧法庭中數字視頻服務器的設計與實現。因其應用場景的特殊性，它與通用的視頻服務器有所不同，除了具備通用功能，還實現了流媒體類型識別、特殊設備控制、舉證控制、雙備份、報警控制等功能，同時將法院庭審業務相關的元素進行弱綁定，為直播、回放法庭庭審業務過程提供一個完備的架構。該數字視頻服務器已在某省法院系統智慧法庭中得到應用，收到了良好的效果。

參考文獻

[1]邰非.科技審判法庭系統的設計與實現[J].計算機與數字工程，2009，37（9）：147-150.

[2]BJARNE STROUSTRUP. The C++ Programming Language（special Edition）[M].北京：高等教育出版社，2003：224-236，302-312，691-791.

[3]葛亮. Visual C++ 從入門到實踐[M]. 北京：清華大學出版社， 2009. 156-182， 238-251， 269-282， 320-329.

[4]The LIVE555 TM Media Server for Running the Live555 Media Server & Downloading the Live555 Media Server.

[5]邰非.基于Live555與Vlc的遠程觀摩代理服務系統[J].數字技術與應用，2015（7）： 105-106.

[6]RFC 3016， RTP payload format for MPEG-4 audio/visual streams[S/OL].[2007-09-10].

[7]W.RICHARD STEVENS. TCP/IP Illustrated Volume 1 （The Protocols）[M]. 北京：機械工業出版社，2005：69-83，143-166，169-179.endprint