基于多線程編程的視頻監控系統四路回放的設計
摘 要:本文結合H.263解碼、多線程編程和DirectDraw的應用,介紹了視頻監控系統回放的軟件設計以及四路回放的實現。
關鍵詞:視頻監控;多線程;四路回放;DirectDraw
引言
目前國內外市場上占主導地位數字視頻監控系統。一般具有如下功能:監視、錄像、回放、備份、報警、控制、遠程連接等。目前的視頻監控系統一般只能播放一路視頻(簡稱單路回放),即同一時間只能播放一個視頻文件。如果要想同時查看多個歷史紀錄文件,這種傳統的回放方式略顯不足。本文提出一種能同時播放四個任意選擇的歷史文件(簡稱四路回放)的設計方案。
關鍵技術
回放主要是將存儲在硬盤中的壓縮文件解碼顯示出來,所以在設計時必須根據壓縮文件的格式,進行相應的解碼。用于視頻監控系統的編碼標準主要有H.263、MPEG-4等。本視頻監控系統采用的編碼標準是H.263,所以回放的解碼也要根據H.263標準進行解碼。解碼的過程大致是:首先打開編碼視頻文件,得到視頻編碼流后,先找到圖像開始碼,得到圖像頭。然后尋找幀數據宏塊信息,確定幀的編碼模式(幀內編碼、幀間編碼或是沒有編碼),針對不同模式的編碼宏塊分別進行相應的解碼,解碼后的數據傳遞給顯示程序。不像編碼程序,解碼程序是基于宏塊進行操作的,它并不需要把關鍵幀和非關鍵幀區分開來解碼。
要把解碼后的圖像顯示出來,可以使用DirectDraw。DirectDraw是微軟發行的DirectX軟件開發工具箱(SDK)中的一部分,是圍繞OLE和COM接口來設計的。它允許程序員直接處理顯示存儲設備,支持硬件覆蓋,支持頁面翻轉,使圖形處理較傳統的GDI圖形處理有了較大的提高。
由于本設計的回放部分能夠同時播放四個視頻文件,若只有一個線程(線程是操作系統分配CPU時間的基本單位,一個線程可以執行應用程序的任何部分,一個應用程序至少包含一個主線程)來播放,很難實現四個文件的同時播放。如果設計成多線程(應用程序中,除主線程外,還創建有其它線程),就可以有效的利用CPU資源,同時播放多個視頻文件。進行程序設計時,一般可以調用Windows API函數CreateThread。此時需要考慮線程互斥和線程同步問題,以保證應用程序的正常執行。線程互斥是指對于共享的操作系統資源,在各線程訪問時的排它性。當有若干個線程都要使用某一共享資源時,任何時刻只允許一個線程去訪問,其它要使用該資源的線程必須等待,直到占用該資源者釋放了該資源。線程同步是指若干個線程之間具有一種制約關系,一個線程執行依賴于另一個線程的消息,當一個線程沒有等到另一個線程的消息時,應該等待,直到消息到達時,才被喚醒。
系統軟件設計
視頻監控系統的回放部分一般具有:歷史文件搜索、基本播放控制以及對搜索出來的文件進行備份(單個文件或所有文件備份光盤),保存和打印播放視頻文件的當前幀等其它功能。
根據上述基本功能,采用面向對象的程序設計方法,對回放部分進行設計的程序流程圖如圖 1 所示。
在圖 1 所示的框圖中,進入回放時,首先要進行系統變量、DirectDraw的初始化以及分配一些系統資源。退出回放時,若有回放線程在運行,首先要關閉回放線程,然后關閉解碼器,釋放系統資源,以便下次能夠進入回放。根據文件的記錄位置和文件名的特點(文件的記錄位置為 Drivers:file記錄通道日期,文件名為時和分的組合,例如,D:file120030620