大家好，我是极客范的本期栏目编辑小友，现在为大家讲解基于Android智能家居远程监控系统设计问题。
摘要：目前，远程视频监控系统已经成为智能家居的重要组成部分。智能监控系统基于安卓操作系统平台，以平板电脑为客户端，通过HTTP协议从IP摄像头下载监控画面，利用各种算法智能监控家中各个房间或不同角度的情况。
近年来，视频监控系统已广泛应用于制造企业、物业管理、无人值守终端、银行、交通、仓库等领域。当家庭中有需要特别注意的物体和区域时，家庭的主人可以在他居住的家庭环境中安装摄像头，通过网络远程观察情况，在发生事故时通过网络监控情况的进展。随着智能移动终端的广泛普及，并且由于其独特的便携性和易于接入网络，移动终端已经成为动态监控和现场监控的理想选择。
本文设计的视频监控系统的客户端设备是安卓平板电脑。客户端从IP摄像头获取实时监控画面，根据不同场景使用不同算法判断家中是否有人，标记关注对象并智能跟踪，识别每个房间的照明情况以及电视、电脑等家用电器的使用情况，可同时实现四路智能监控。
1监控平台介绍
1.1客户端平台介绍
客户端采用安卓智能操作系统，安卓是谷歌于2007年11月5日发布的基于Linux平台的开源手机操作系统的名称。该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成。底层的Linux内核只提供基本功能。其他应用软件由各公司开发，部分程序用Java编写。
从2011年初的数据来看，才正式上市两年的安卓操作系统已经超越了称霸10年的塞班系统，成为全球最受欢迎的智能手机平台。现在，安卓系统不仅应用于智能手机，还在平板市场迅速扩张。同时，安卓智能手机操作系统具有开放性、摆脱运营商束缚、应用选择丰富、开发者不受任何限制、无缝结合的谷歌应用五大优势。
1.2 IP摄像机介绍
IP摄像机是一种能够产生数字视频流并通过有线或无线网络传输视频流的设备。它可以直接将实时数字图像传输到互联网上，而无需额外的软件和硬件，使世界各地的计算机都可以通过浏览器观看实时的实时数字图像。IP摄像头支持TCP/IP、SMTP电子邮件、HTTP等互联网协议，支持Windows、Unix、Mac、OS/2等各种操作系统。
本设计采用了Hikvision公司生产的DS-2DM1-502网络中速智能球形摄像头，支持客户端通过HTTP协议下载监控图片和H.264码流。
2程序设计原理及实现
2.1客户端设计原则
本设计使用安卓系统的平板电脑作为客户端，客户端的软件流程如图1所示。
系统的具体实现大致分为两部分：与IP摄像机连接，获取所需的视频流；根据监控场景做出相应的判断和响应。
2.1.1获取监控视频
客户端通过WiFi连接到IP摄像头，登录IP摄像头后，选择监控通道，可以同时实现四个通道的智能监控，即可以观察家里的基本情况：家里是否有人进出，家里是否有人，关注并跟踪监控中出现的物体，识别每个房间的照明情况以及电视机、电脑等家用电器的使用情况。客户端的实现方法是启用四个监控任务的多线程控制，使每个监控任务具有相对独立性，从而实现通道的切换。
多线程的实现有两种方式，即继承线程类和实现Runnable接口。如果客户端采用继承thread类的方法，则不能继承Thread类以外的其他类，而接口子线程必须继承View类，所以本次设计采用第二种方法。在监控的实现中，每一张图片都是一个单独的线程和一个完整的View，View是一个实现Runnable接口的类对象，继承了View类。因此，每个对象相互独立，每个监控屏幕相互独立，可以灵活选择监控通道进行后台控制和管理。
在界面上，主界面是一个4通道的监控窗口。监控通道初步选定后，可通过HTTP协议获取监控画面序列，并根据场景进行算法处理，播放智能监控画面。
2.1.2程序优化
客户端需要根据不同的场景调用不同的智能监控算法来判断和识别事件。这个过程涉及大量的图像处理操作，如灰度化、背景建模差分、中值滤波和形态学操作。安卓操作系统的开发语言是Java，但是纯Java编程的图像处理程序在安卓手机上的运行速度是个大问题。在Java程序中使用JNI(Java NaTIve Interface)技术调用C程序模块，明显提高了应用程序的运行速度。笔者截取了40帧作为观察对象，程序各主要操作步骤的平均运行时间如表1所示，从中可以看出运行时间已经缩短到原来的1/18~1/17。
表1主要算法的Java和JNI实现的运行时间比较
2.2功能和实施
设计的智能监控系统具有三大功能：管理家中所有摄像头，灵活选择监控点；执行各种不同的智能算法；可与其他联网设备联动，实现智能家居控制。
作者使用了不同的实际字段
景对该系统进行了测试，系统的功能描述与实验结果如下。摘要：目前，远程视频监控系统已成为智能家居的重要组成部分。智能监控系统基于Android操作系统平台，以平板式计算机作为客户端，通过HTTP协议从IP摄像机下载监控图片，并利用多种算法对家中各房间或不同角度的情况进行智能监控。
近年来，视频监控系统已在制造企业、物业管理、无人职守终端、银行、交通、仓库等领域得到广泛应用。当家庭中有特别需要关注的物体和区域时，家庭的主人可在其所处的家庭环境中安装摄像头，通过网络远程观察其状况，当发生意外情况时也可通过网络监控事态的进展。随着智能移动终端的广泛普及，同时由于其特有的便携性和易于接入网络的特性，移动终端成为动态监控和现场监控的理想选择。
本文设计的视频监控系统客户端设备为Android平板电脑，该客户端从IP摄像机获取实时的监控图片，根据不同场景用不同算法来判断家中有无人员出入，标注关注对象并智能跟踪，辨别各房间的照明情况及电视、计算机等家电的使用情况，可同时实现4路智能监控。
1 监控平台介绍
1.1 客户端平台介绍
客户端采用Android 智能操作系统，Android 是Google公司于2007年11月5日发布的基于Linux平台的开源手机操作系统的名称。该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成，底层Linux内核只提供基本功能，其他的应用软件则由各公司自行开发，部分程序以Java编写。
2011年初数据显示，仅正式上市2年的Android操作系统已超越称霸10年的Symbian系统，跃居全球最受欢迎的智能手机平台。现在，Android系统不仅应用于智能手机，也在平板电脑市场急速扩张。同时，Android智能手机操作系统具有5大优势：开放性、摆脱运营商的束缚、丰富的应用选择、开发商不受任何限制和无缝结合的Google应用。
1.2 IP摄像机介绍
IP摄像机是一种可产生数字视频流，并将视频流通过有线或无线网络进行传输的设备，其不需要额外的软硬件，便可以将活动的数字图像直接传输到互联网上，使在世界各地的计算机都可以通过浏览器观看实时活动数字图像。IP摄像机支持TCP/IP，SMTP E-mail，HTTP以及其他Internet协议，支持诸如Windows，Unix，Mac及OS/2等多种操作系统。
该设计采用海康威视公司的DS-2DM1-502型网络中速智能球型摄像机，支持客户端通过HTTP协议下载监控图片和H.264码流。
2 程序设计原理及实现
2.1 客户端设计原理
该设计采用Android系统的平板电脑为客户端，客户端的软件流程如图1所示。
系统的具体实现大体分为两部分：与IP摄像机连接，获取所需视频流；根据监控场景做出相应判断及响应。
2.1.1 获取监控视频
客户端通过WiFi与IP摄像机连接，登录IP摄像机后，选择监控频道，可同时实现4路智能监控，即可以观察家中的基本情况：家中有无人员进出，是否有人在家，对监控中出现的对象进行关注跟踪，辨别各房间照明情况以及电视、计算机等家电的使用情况等。客户端实现方法为启用多线程控制4路监控任务，使每路监控任务具有相对独立性，以便更换频道。
多线程的具体实现方法有两种，分别是继承Thread线程类和实现Runnable 接口。客户端若采用继承Thread线程类的方法，则不能继承除线程类之外的其他类，而界面子线程必须继承View视图类，所以本设计采用第二种方法。监控实现中，每一路画面都是一个单独的线程，也是一个完整的视图，它是实现了Runnable接口且继承View类的类对象。因此每个对象之间相互独立，每路监控画面相互独立，可以灵活选择监控频道，以便后台控制管理。
界面实现上，主界面为4路监控窗口，初始选择监控频道后便可通过HTTP协议获取监控图片序列，根据场景进行算法处理，并播放智能监控画面。
2.1.2 程序优化
客户端需要根据不同场景调用不同的智能监控算法对发生的事件进行判断与识别，这一过程包含了大量的图像处理运算，如灰度化、背景建模差分、中值滤波和形态学运算等。Android操作系统的开发语言为Java，但是纯Java编程的图像处理程序在 Android手机上的运行速度是其很大的问题。通过JNI（Java NaTIve Interface）技术在Java程序中调用C程序模块，明显地提高了应用程序的运行速度。笔者截取了40帧作为观察对象，程序各主要运算步骤的平均运行时间如表1所示，从中可以看出运行时间缩短到了原来的1/18~1/17.
表1 主要算法Java和JNI实现的运行时间比较
2.2 功能与实现
该设计的智能监控系统具有3大功能：管理家中所有摄像头，可灵活选择监控点；执行多种不同智能算法；能够和其他联网设备联动，实现智能家居控制。
笔者用不同的实际场景对该系统进行了测试，系统的功能描述与实验结果如下。
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