開源傾情奉獻：基於.NET打造IP智能網絡視頻監控系統 ---- 系列文章

本文轉載自查看原文 2020-07-07 13:30 706 C# WinForm

基於.NET打造IP智能網絡視頻監控系統

本文為 Dennis Gao 原創技術文章，發表於博客園博客，未經作者本人允許禁止任何形式的轉載。

OptimalVision網絡視頻監控系統

OptimalVision（OV）網絡視頻監控系統（Video Surveillance System），是一套基於.NET、C#、WCF、WPF等技術構建的IP網絡視頻監控系統。設計與實現該系統的初衷是希望在家用電腦中部署該系統，連接本地或局域網設備，通過瀏覽器或手機客戶端瀏覽寶寶實時視頻，也就是俗稱的“寶寶在線”或“家庭看護”。

但由於業余時間總是有限，完成系統中的服務、配置、采集、傳輸和桌面GUI部分后，繼續完成后續移動客戶端的動力與興趣明顯減弱，尤其是寶寶出生后的很長一段時間內基本沒有進展，逐漸地演變為演練和測試所關注技術和模式的實驗性項目。

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OV系統的設計要求

系統平台要求部署在Windows操作系統，適宜家庭用戶安裝使用。
系統服務需要支持自啟動、自發現、自組網功能，方便用戶使用。
系統桌面客戶端需簡單易用，配置與瀏覽多路視頻方便。
系統支持連接USB攝像頭、WebCam、JPEG攝像機、MJPEG攝像機等。
攝像機可部署和接入在不同的主機電腦上，由桌面客戶端進行配置管理。
系統提供基於HTTP發布的視頻和圖片，支持瀏覽器、移動客戶端訪問。

OV系統的技術選擇

系統平台基於.NET/C#構建
系統服務間采用WCF技術通信
系統桌面客戶端采用WPF技術構建
系統直接采用裸圖對幀率要求極低
系統采用RTP封裝視頻數據包UDP傳輸
系統提供HTTP REST API服務
系統采用文件數據庫存儲數據
系統支持瀏覽器和移動客戶端訪問

OV系統架構設計

OV系統已實現的服務

SVD：Service Discovery Service，負責系統中各服務的自發現和狀態偵測

DVC：Device Connector Service，負責攝像機設備的接入和視頻采集，可在多台機器部署

MPS：Media Publisher Service，負責選定攝像機視頻的發布，提供API訪問

OV系統主要業務流程

客戶端登陸

實時視頻瀏覽

OV桌面客戶端架構

OV桌面客戶端截圖

登錄界面

主界面菜單

管理接入設備

攝像機縮略圖

新增攝像機

支持設備種類

選擇設備信息

實時視頻列表

實時視頻OSD

多分屏視頻

選擇發布服務器

設置發布信息

多語言

多皮膚顏色

藍色皮膚

關於界面

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開源傾情奉獻：基於.NET打造IP智能網絡視頻監控系統（一）開放源代碼

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這是什么系統？

詳情參考博文《基於.NET打造IP智能網絡視頻監控系統》。

更多系統截圖請參考博文《基於.NET打造IP智能網絡視頻監控系統》。

為什么開源？

由於業余時間總是有限，完成系統中的服務、配置、采集、傳輸和桌面GUI部分后，繼續完成后續移動客戶端的動力與興趣明顯減弱，尤其是寶寶出生后的很長一段時間內基本沒有進展，逐漸地演變為演練和測試所關注技術和模式的實驗性項目。

總結了幾點開放源代碼的原因：

社區分享。獨樂樂不如眾樂樂，孤獨腐朽的代碼沒有意義，與社區分享和探討也是一種樂趣。
精力有限。利用業余時間構建，擠占的是陪家人和孩子的時間，要不也不會積累了三年。
知識積累。據說自己查看六個月前寫的代碼，如果感覺需要改進，則就成長了。
拓展視野。個人的視角總是短視，接受更多人的批評與指正，可以促進學習和拓展視野。

代碼在哪里？

代碼托管在 GitHub 網站，所有代碼基於 Microsoft .NET Framework 4.0 編譯。

代碼目錄結構

下面是源代碼目錄結構：

assets - 系統使用到的資源，例如圖片等
bin - 系統編譯輸出目錄
- Debug - Debug模式輸出目錄
build - 編譯系統腳本
docs - 系統設計和文檔
lib - 系統引用的類庫
src - 系統代碼
- Crust - MVVM模式框架（改編自 MVVM Light Toolkit）
- Foundation - 系統基礎類庫（參考《開源傾情奉獻：基於.NET打造IP智能網絡視頻監控系統（二）基礎類庫介紹》）
- Knifer - 命令行工具集（參考《開源傾情奉獻：基於.NET打造IP智能網絡視頻監控系統（三）命令行工具集》）
- Rukbat - 視頻監控系統代碼
  - Common - 前端和后端通用代碼
  - Service - WCF服務代碼（參考《開源傾情奉獻：基於.NET打造IP智能網絡視頻監控系統（四）服務端介紹》）
  - GUI - WPF客戶端代碼（參考《開源傾情奉獻：基於.NET打造IP智能網絡視頻監控系統（五）客戶端介紹》）
tests- 各種測試
tools - 各種工具，例如清理編譯目錄腳本等

參考了哪些類庫？

下面羅列了系統所學習、引用、參考、改編、摘抄的開源類庫的不完全列表。

GitHub 本周上榜，感謝各位朋友的支持。

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開源傾情奉獻：基於.NET打造IP智能網絡視頻監控系統（二）基礎類庫介紹

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基礎類庫介紹

基礎類庫目錄結構及名空間內容描述

Foundation
- Common
  - Gimela.Common.Configuration - 配置文件處理
  - Gimela.Common.Consts - 系統常用恆量
  - Gimela.Common.Cultures - 系統 Culture 封裝
  - Gimela.Common.ExceptionHandling - 通用 Excepton 處理封裝
  - Gimela.Common.Logging - 通用 Logging 封裝
- Data
  - Gimela.Data.DataStructures - 二叉樹，B+數實現，參考《你曾實現過二叉樹嗎》，參考 RaptorDB
  - Gimela.Data.Json - Json 序列化實現，參考 RaptorDB
  - Gimela.Data.JsonExtension - Dynamic Json 移植
  - Gimela.Data.MagpieDatabase - NoSQL 文檔數據庫，參考 RaptorDB
  - Gimela.Data.Mapping - AutoMapper 移植
  - Gimela.Data.Repository - Repository 模式，參考《EntityFramework用法探索（四）Repository和UnitOfWork》
  - Gimela.Data.SparrowDatabase - 文件數據庫，參考《C#實現文件數據庫》
- Infrastructure
  - Gimela.Infrastructure.AsyncModel - 異步模型實現
  - Gimela.Infrastructure.Messaging - MVVM 消息通信機制
  - Gimela.Infrastructure.Patterns - 模式實現，包括 Flyweight，SmartQueue，WeakAction， Singleton 等
  - Gimela.Infrastructure.ResourceLocation - Service Locator 模式實現，參考《Service Locator 模式》
  - Gimela.Infrastructure.Serialization - 常用序列化實現
- Management
  - Gimela.Management - WMI 實現
- Media
  - Gimela.Media.Imaging - AForge.NET 移植
  - Gimela.Media.Utilities - AForge.NET 移植
  - Gimela.Media.Video - AForge.NET 移植
  - Gimela.Media.Video.DirectShow - AForge.NET 移植
  - Gimela.Media.Video.VFW - AForge.NET 移植
  - Gimela.Media.Vision.Motion - AForge.NET 移植
- Net
  - Gimela.Net.Http - Http Server 實現，C# WebServer 移植
  - Gimela.Net.Rtp - RTP（RFC3550）實現
  - Gimela.Net.Sockets - TCP/UDP 通信實現
- Presentation
  - Gimela.Presentation.Controls - WPF 通用控件實現
  - Gimela.Presentation.Shapes - 常用 WPF XMAL 形狀
  - Gimela.Presentation.Skins - WPF 皮膚實現
  - Gimela.Presentation.Transitions - WPF View 轉換實現
  - Gimela.Presentation.Windows - WPF Window 窗體的實現
- Security
  - Gimela.Security - 加密及隨機數
- ServiceModel
  - Gimela.ServiceModel.ChannelManagement - WCF 通道管理
  - Gimela.ServiceModel.ManagedDiscovery - WCF 服務自發現（WCF Discovery）
  - Gimela.ServiceModel.ManagedHosting - WCF 服務宿主
  - Gimela.ServiceModel.ManagedService - WCF 托管服務
- Streaming
  - Gimela.Streaming.MJpegStreamingServer - MJPEG流化處理，參考《C#開源實現MJPEG流傳輸》
- Tasks
  - Gimela.Tasks - 任務調度，包括基於 Linux CronTab 模式的實現，參考 Quartz.NET
- Text
  - Gimela.Text - 基於文本的處理
  - Gimela.Text.Validation - 文本驗證規則

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開源傾情奉獻：基於.NET打造IP智能網絡視頻監控系統（三）命令行工具集

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命令行工具

為便於平時代碼管理和一些特殊需求，伴隨系統開發了一系列命令行工具，主要參考 Linux 系統 shell 命令實現。

addtext - 在文件的初始位置添加文本
base64 - 將字符串轉換為 Base64 編碼
cat - 顯示文件內容
checksum - 檢查文本或文件的校驗和
count - 檢索目錄中指定類型文件的數量
encode - 將文件編碼或更改編碼
env - 顯示系統環境變量信息
extract - 在所有文件中抽取符合模式匹配規則的文本
find - 在目錄中查找文件
grep - 在文件中查找符合模式匹配規則的行
head - 顯示文件內容的前幾行
join - 將多個文件合並成一個文件
kill - 殺掉進程
ls - 顯示目錄中的內容
ps - 顯示進程狀態
rm - 刪除文件
rmdir - 刪除目錄
rename - 重命名指定文件
replace - 在文件中替換文本
select - 在目錄中查找指定類型的文件
sort - 將文件中的文本排序
split - 將一個文件分割成多個文件
tail - 顯示文件的尾部內容
uniq - 移除文件中的重復行

擴展參考《C#開源文件實時監控工具Tail&TailUI》

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開源傾情奉獻：基於.NET打造IP智能網絡視頻監控系統（四）服務端介紹

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服務端介紹

目前在服務端實現了 4 個 WCF 服務：

ServiceDiscovery（簡稱 SVD）
DeviceConnector（簡稱 DVC）
DeviceProfile（簡稱 DPS）
MediaPublisher（簡稱 MPS）

服務建議啟動順序

SVD - 服務發現目前有時后啟動不太穩定，暫時沒有調試這個問題。
DVC
DPS
MPS

Service Discovery Service

SVD 服務實現 WCF Discovery ，當有服務上線時接收注冊，並通過服務接口實現向外提供檢索指定類型服務的功能。

1   [ServiceContract(SessionMode = SessionMode.Allowed)]
2   [ManagedServiceContract]
3   public interface IServiceDiscoveryService
4   {
5     [FaultContract(typeof(ServiceDiscoveryServiceFault))]
6     [OperationContract]
7     GetServicesResponse GetServices(GetServicesRequest request);
8   }

Device Connector Service

DVC 服務負責提供接口創建、連接、保活攝像機設備。

使用 Gimela.Data.MagpieDatabase 文檔數據庫進行本地數據存取。
使用 Gimela.Media.Video 進行媒體流數據的建立。
使用 Gimela.Net.Rtp 進行媒體流的封裝。
使用 Gimela.Net.Sockets 進行媒體流的傳輸。

  1   [ManagedServiceContractAttribute]
  2   [ServiceContract(SessionMode = SessionMode.Allowed, CallbackContract = typeof(IDeviceConnectorCallbackService))]
  3   public interface IDeviceConnectorService
  4   {
  5     /// <summary>
  6     /// 獲取攝像機源列表
  7     /// </summary>
  8     /// <param name="request"></param>
  9     /// <returns></returns>
 10     [OperationContract]
 11     [FaultContract(typeof(DeviceConnectorServiceFault))]
 12     GetCameraFiltersResponse GetCameraFilters(GetCameraFiltersRequest request);
 13     
 14     /// <summary>
 15     /// 獲取桌面源列表
 16     /// </summary>
 17     /// <param name="request"></param>
 18     /// <returns></returns>
 19     [OperationContract]
 20     [FaultContract(typeof(DeviceConnectorServiceFault))]
 21     GetDesktopFiltersResponse GetDesktopFilters(GetDesktopFiltersRequest request);
 22 
 23     /// <summary>
 24     /// 獲取指定的攝像機
 25     /// </summary>
 26     /// <param name="request"></param>
 27     /// <returns></returns>
 28     [OperationContract]
 29     [FaultContract(typeof(DeviceConnectorServiceFault))]
 30     GetCameraResponse GetCamera(GetCameraRequest request);
 31 
 32     /// <summary>
 33     /// 獲取全部的攝像機
 34     /// </summary>
 35     /// <param name="request"></param>
 36     /// <returns></returns>
 37     [OperationContract]
 38     [FaultContract(typeof(DeviceConnectorServiceFault))]
 39     GetCamerasResponse GetCameras(GetCamerasRequest request);
 40 
 41     /// <summary>
 42     /// 創建攝像機
 43     /// </summary>
 44     /// <param name="request"></param>
 45     /// <returns></returns>
 46     [OperationContract]
 47     [FaultContract(typeof(DeviceConnectorServiceFault))]
 48     CreateCameraResponse CreateCamera(CreateCameraRequest request);
 49 
 50     /// <summary>
 51     /// 修改攝像機
 52     /// </summary>
 53     /// <param name="request"></param>
 54     /// <returns></returns>
 55     [OperationContract]
 56     [FaultContract(typeof(DeviceConnectorServiceFault))]
 57     UpdateCameraResponse UpdateCamera(UpdateCameraRequest request);
 58 
 59     /// <summary>
 60     /// 刪除攝像機
 61     /// </summary>
 62     /// <param name="request"></param>
 63     /// <returns></returns>
 64     [OperationContract]
 65     [FaultContract(typeof(DeviceConnectorServiceFault))]
 66     DeleteCameraResponse DeleteCamera(DeleteCameraRequest request);
 67 
 68     /// <summary>
 69     /// 檢測攝像機
 70     /// </summary>
 71     /// <param name="request"></param>
 72     /// <returns></returns>
 73     [OperationContract]
 74     [FaultContract(typeof(DeviceConnectorServiceFault))]
 75     PingCameraResponse PingCamera(PingCameraRequest request);
 76 
 77     /// <summary>
 78     /// 獲取攝像機最新的快照圖像
 79     /// </summary>
 80     /// <param name="request"></param>
 81     /// <returns></returns>
 82     [OperationContract]
 83     [FaultContract(typeof(DeviceConnectorServiceFault))]
 84     GetCameraSnapshotResponse GetCameraSnapshot(GetCameraSnapshotRequest request);
 85 
 86     /// <summary>
 87     /// 獲取已發布攝像機的信息
 88     /// </summary>
 89     /// <param name="request"></param>
 90     /// <returns></returns>
 91     [OperationContract]
 92     [FaultContract(typeof(DeviceConnectorServiceFault))]
 93     GetPublishedCamerasResponse GetPublishedCameras(GetPublishedCamerasRequest request);
 94 
 95     /// <summary>
 96     /// 發布攝像機視頻流至指定接收器
 97     /// </summary>
 98     /// <param name="request"></param>
 99     /// <returns></returns>
100     [OperationContract]
101     [FaultContract(typeof(DeviceConnectorServiceFault))]
102     PublishCameraResponse PublishCamera(PublishCameraRequest request);
103 
104     /// <summary>
105     /// 取消發布攝像機視頻流
106     /// </summary>
107     /// <param name="request"></param>
108     /// <returns></returns>
109     [OperationContract]
110     [FaultContract(typeof(DeviceConnectorServiceFault))]
111     UnpublishCameraResponse UnpublishCamera(UnpublishCameraRequest request);
112 
113     /// <summary>
114     /// 發布的攝像機保活機制
115     /// </summary>
116     /// <param name="request">攝像機保活機制請求消息</param>
117     /// <returns>攝像機保活機制響應消息</returns>
118     [OperationContract]
119     [FaultContract(typeof(DeviceConnectorServiceFault))]
120     KeepPublishedCameraAliveResponse KeepPublishedCameraAlive(KeepPublishedCameraAliveRequest request);
121   }

View Code

Device Profile Service

DPS 服務暴露簡潔的接口，對外提供攝像機的基本信息，主要用以屏蔽或代理 DVC 服務。

 1   /// <summary>
 2   /// 設備信息服務接口
 3   /// </summary>
 4   [ManagedServiceContractAttribute]
 5   [ServiceContract(SessionMode = SessionMode.Allowed)]
 6   public interface IDeviceProfileService
 7   {
 8     /// <summary>
 9     /// 獲取全部攝像機的信息
10     /// </summary>
11     /// <param name="request">獲取全部攝像機的請求信息</param>
12     /// <returns>全部攝像機的響應信息</returns>
13     [OperationContract]
14     [FaultContract(typeof(DeviceProfileServiceFault))]
15     GetCamerasResponse GetCameras(GetCamerasRequest request);
16 
17     /// <summary>
18     /// 獲取攝像機的信息
19     /// </summary>
20     /// <param name="request">獲取攝像機的請求信息</param>
21     /// <returns>攝像機的響應信息</returns>
22     [OperationContract]
23     [FaultContract(typeof(DeviceProfileServiceFault))]
24     GetCameraResponse GetCamera(GetCameraRequest request);
25   }

View Code

Media Publisher Service

MPS 服務負責配置攝像機的媒體流的發布。

 1   [ManagedServiceContractAttribute]
 2   [ServiceContract(SessionMode = SessionMode.Allowed)]
 3   public interface IMediaPublisherService
 4   {
 5     /// <summary>
 6     /// 獲取已發布攝像機的信息
 7     /// </summary>
 8     /// <param name="request"></param>
 9     /// <returns></returns>
10     [OperationContract]
11     [FaultContract(typeof(MediaPublisherServiceFault))]
12     GetPublishedCamerasResponse GetPublishedCameras(GetPublishedCamerasRequest request);
13 
14     /// <summary>
15     /// 發布攝像機視頻流至指定接收器
16     /// </summary>
17     /// <param name="request"></param>
18     /// <returns></returns>
19     [OperationContract]
20     [FaultContract(typeof(MediaPublisherServiceFault))]
21     PublishCameraResponse PublishCamera(PublishCameraRequest request);
22 
23     /// <summary>
24     /// 取消發布攝像機視頻流
25     /// </summary>
26     /// <param name="request"></param>
27     /// <returns></returns>
28     [OperationContract]
29     [FaultContract(typeof(MediaPublisherServiceFault))]
30     UnpublishCameraResponse UnpublishCamera(UnpublishCameraRequest request);
31   }

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客戶端介紹

系統 C/S 架構客戶端采用 WPF 技術並基於 MVVM 模式實現。

主要分為 3 部分：

Common - 通用控件、驗證規則等
Modules - 業務功能模塊
Applications - 最終呈現應用

業務功能模塊

UIMessage - MVVM 模式中的消息傳遞
Navigation - 系統導航菜單
SkinConfiguration - UI 皮膚設置
UserManagement - 系統登錄和用戶管理
DeviceConfiguration - 設備管理
LiveVideo - 實時視頻
PublishMedia - 媒體流發布
Widgets - 小部件，例如 About 頁面

服務連接

GUI 通過調用服務發現接口來獲取需要的服務連接。

 1 namespace Gimela.Rukbat.ServiceDiscovery.Contracts.ServiceContracts
 2 {
 3   [ManagedServiceContractAttribute]
 4   [ServiceContract(SessionMode = SessionMode.Allowed)]
 5   public interface IServiceDiscoveryService
 6   {
 7     [OperationContract]
 8     [FaultContract(typeof(ServiceDiscoveryServiceFault))]
 9     GetServicesResponse GetServices(GetServicesRequest request);
10   }
11 }

例如連接調用 DVC 服務：

1             GetCamerasResponse response =
2               ServiceProvider.GetService<IDeviceConnectorService, IDeviceConnectorCallbackService>(
3               ViewModelLocator.ServiceClient,
4               ViewModelLocator.SelectedService.HostName,
5               ViewModelLocator.SelectedService.Uri.ToString()
6               ).GetCameras(request);

本文為 Dennis Gao 原創技術文章，發表於博客園博客，未經作者本人允許禁止任何形式的轉載。

出處：https://www.cnblogs.com/gaochundong/tag/Video%20Surveillance/

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