开源倾情奉献：基于.NET打造IP智能网络视频监控系统 ---- 系列文章

本文为 Dennis Gao 原创技术文章，发表于博客园博客，未经作者本人允许禁止任何形式的转载。

OptimalVision网络视频监控系统

OptimalVision（OV）网络视频监控系统（Video Surveillance System），是一套基于.NET、C#、WCF、WPF等技术构建的IP网络视频监控系统。设计与实现该系统的初衷是希望在家用电脑中部署该系统，连接本地或局域网设备，通过浏览器或手机客户端浏览宝宝实时视频，也就是俗称的“宝宝在线”或“家庭看护”。

但由于业余时间总是有限，完成系统中的服务、配置、采集、传输和桌面GUI部分后，继续完成后续移动客户端的动力与兴趣明显减弱，尤其是宝宝出生后的很长一段时间内基本没有进展，逐渐地演变为演练和测试所关注技术和模式的实验性项目。

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OV系统的设计要求

系统平台要求部署在Windows操作系统，适宜家庭用户安装使用。
系统服务需要支持自启动、自发现、自组网功能，方便用户使用。
系统桌面客户端需简单易用，配置与浏览多路视频方便。
系统支持连接USB摄像头、WebCam、JPEG摄像机、MJPEG摄像机等。
摄像机可部署和接入在不同的主机电脑上，由桌面客户端进行配置管理。
系统提供基于HTTP发布的视频和图片，支持浏览器、移动客户端访问。

OV系统的技术选择

系统平台基于.NET/C#构建
系统服务间采用WCF技术通信
系统桌面客户端采用WPF技术构建
系统直接采用裸图对帧率要求极低
系统采用RTP封装视频数据包UDP传输
系统提供HTTP REST API服务
系统采用文件数据库存储数据
系统支持浏览器和移动客户端访问

OV系统架构设计

OV系统已实现的服务

SVD：Service Discovery Service，负责系统中各服务的自发现和状态侦测

DVC：Device Connector Service，负责摄像机设备的接入和视频采集，可在多台机器部署

MPS：Media Publisher Service，负责选定摄像机视频的发布，提供API访问

OV系统主要业务流程

客户端登陆

实时视频浏览

OV桌面客户端架构

OV桌面客户端截图

登录界面

主界面菜单

管理接入设备

摄像机缩略图

新增摄像机

支持设备种类

选择设备信息

实时视频列表

实时视频OSD

多分屏视频

选择发布服务器

设置发布信息

多语言

多皮肤颜色

蓝色皮肤

关于界面

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这是什么系统？

OptimalVision（OV）网络视频监控系统（Video Surveillance System），是一套基于.NET、C#、WCF、WPF等技术构建的IP网络视频监控系统。设计与实现该系统的初衷是希望在家用电脑中部署该系统，连接本地或局域网设备，通过浏览器或手机客户端浏览宝宝实时视频，也就是俗称的“宝宝在线”或“家庭看护”。

详情参考博文《基于.NET打造IP智能网络视频监控系统》。

更多系统截图请参考博文《基于.NET打造IP智能网络视频监控系统》。

为什么开源？

由于业余时间总是有限，完成系统中的服务、配置、采集、传输和桌面GUI部分后，继续完成后续移动客户端的动力与兴趣明显减弱，尤其是宝宝出生后的很长一段时间内基本没有进展，逐渐地演变为演练和测试所关注技术和模式的实验性项目。

总结了几点开放源代码的原因：

社区分享。独乐乐不如众乐乐，孤独腐朽的代码没有意义，与社区分享和探讨也是一种乐趣。
精力有限。利用业余时间构建，挤占的是陪家人和孩子的时间，要不也不会积累了三年。
知识积累。据说自己查看六个月前写的代码，如果感觉需要改进，则就成长了。
拓展视野。个人的视角总是短视，接受更多人的批评与指正，可以促进学习和拓展视野。

代码在哪里？

代码托管在 GitHub 网站，所有代码基于 Microsoft .NET Framework 4.0 编译。

代码目录结构

下面是源代码目录结构：

assets - 系统使用到的资源，例如图片等
bin - 系统编译输出目录
- Debug - Debug模式输出目录
build - 编译系统脚本
docs - 系统设计和文档
lib - 系统引用的类库
src - 系统代码
- Crust - MVVM模式框架（改编自 MVVM Light Toolkit）
- Foundation - 系统基础类库（参考《开源倾情奉献：基于.NET打造IP智能网络视频监控系统（二）基础类库介绍》）
- Knifer - 命令行工具集（参考《开源倾情奉献：基于.NET打造IP智能网络视频监控系统（三）命令行工具集》）
- Rukbat - 视频监控系统代码
  - Common - 前端和后端通用代码
  - Service - WCF服务代码（参考《开源倾情奉献：基于.NET打造IP智能网络视频监控系统（四）服务端介绍》）
  - GUI - WPF客户端代码（参考《开源倾情奉献：基于.NET打造IP智能网络视频监控系统（五）客户端介绍》）
tests- 各种测试
tools - 各种工具，例如清理编译目录脚本等

参考了哪些类库？

下面罗列了系统所学习、引用、参考、改编、摘抄的开源类库的不完全列表。

GitHub 本周上榜，感谢各位朋友的支持。

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基础类库介绍

基础类库目录结构及名空间内容描述

Foundation
- Common
  - Gimela.Common.Configuration - 配置文件处理
  - Gimela.Common.Consts - 系统常用恒量
  - Gimela.Common.Cultures - 系统 Culture 封装
  - Gimela.Common.ExceptionHandling - 通用 Excepton 处理封装
  - Gimela.Common.Logging - 通用 Logging 封装
- Data
  - Gimela.Data.DataStructures - 二叉树，B+数实现，参考《你曾实现过二叉树吗》，参考 RaptorDB
  - Gimela.Data.Json - Json 序列化实现，参考 RaptorDB
  - Gimela.Data.JsonExtension - Dynamic Json 移植
  - Gimela.Data.MagpieDatabase - NoSQL 文档数据库，参考 RaptorDB
  - Gimela.Data.Mapping - AutoMapper 移植
  - Gimela.Data.Repository - Repository 模式，参考《EntityFramework用法探索（四）Repository和UnitOfWork》
  - Gimela.Data.SparrowDatabase - 文件数据库，参考《C#实现文件数据库》
- Infrastructure
  - Gimela.Infrastructure.AsyncModel - 异步模型实现
  - Gimela.Infrastructure.Messaging - MVVM 消息通信机制
  - Gimela.Infrastructure.Patterns - 模式实现，包括 Flyweight，SmartQueue，WeakAction， Singleton 等
  - Gimela.Infrastructure.ResourceLocation - Service Locator 模式实现，参考《Service Locator 模式》
  - Gimela.Infrastructure.Serialization - 常用序列化实现
- Management
  - Gimela.Management - WMI 实现
- 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 实现，C# WebServer 移植
  - Gimela.Net.Rtp - RTP（RFC3550）实现
  - Gimela.Net.Sockets - TCP/UDP 通信实现
- Presentation
  - Gimela.Presentation.Controls - WPF 通用控件实现
  - Gimela.Presentation.Shapes - 常用 WPF XMAL 形状
  - Gimela.Presentation.Skins - WPF 皮肤实现
  - Gimela.Presentation.Transitions - WPF View 转换实现
  - Gimela.Presentation.Windows - WPF Window 窗体的实现
- Security
  - Gimela.Security - 加密及随机数
- ServiceModel
  - Gimela.ServiceModel.ChannelManagement - WCF 通道管理
  - Gimela.ServiceModel.ManagedDiscovery - WCF 服务自发现（WCF Discovery）
  - Gimela.ServiceModel.ManagedHosting - WCF 服务宿主
  - Gimela.ServiceModel.ManagedService - WCF 托管服务
- Streaming
  - Gimela.Streaming.MJpegStreamingServer - MJPEG流化处理，参考《C#开源实现MJPEG流传输》
- Tasks
  - Gimela.Tasks - 任务调度，包括基于 Linux CronTab 模式的实现，参考 Quartz.NET
- Text
  - Gimela.Text - 基于文本的处理
  - Gimela.Text.Validation - 文本验证规则

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命令行工具

为便于平时代码管理和一些特殊需求，伴随系统开发了一系列命令行工具，主要参考 Linux 系统 shell 命令实现。

addtext - 在文件的初始位置添加文本
base64 - 将字符串转换为 Base64 编码
cat - 显示文件内容
checksum - 检查文本或文件的校验和
count - 检索目录中指定类型文件的数量
encode - 将文件编码或更改编码
env - 显示系统环境变量信息
extract - 在所有文件中抽取符合模式匹配规则的文本
find - 在目录中查找文件
grep - 在文件中查找符合模式匹配规则的行
head - 显示文件内容的前几行
join - 将多个文件合并成一个文件
kill - 杀掉进程
ls - 显示目录中的内容
ps - 显示进程状态
rm - 删除文件
rmdir - 删除目录
rename - 重命名指定文件
replace - 在文件中替换文本
select - 在目录中查找指定类型的文件
sort - 将文件中的文本排序
split - 将一个文件分割成多个文件
tail - 显示文件的尾部内容
uniq - 移除文件中的重复行

扩展参考《C#开源文件实时监控工具Tail&TailUI》

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服务端介绍

目前在服务端实现了 4 个 WCF 服务：

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

服务建议启动顺序

SVD - 服务发现目前有时后启动不太稳定，暂时没有调试这个问题。
DVC
DPS
MPS

Service Discovery Service

SVD 服务实现 WCF Discovery ，当有服务上线时接收注册，并通过服务接口实现向外提供检索指定类型服务的功能。

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 服务负责提供接口创建、连接、保活摄像机设备。

使用 Gimela.Data.MagpieDatabase 文档数据库进行本地数据存取。
使用 Gimela.Media.Video 进行媒体流数据的建立。
使用 Gimela.Net.Rtp 进行媒体流的封装。
使用 Gimela.Net.Sockets 进行媒体流的传输。

  1   [ManagedServiceContractAttribute]
  2   [ServiceContract(SessionMode = SessionMode.Allowed, CallbackContract = typeof(IDeviceConnectorCallbackService))]
  3   public interface IDeviceConnectorService
  4   {
  5     /// <summary>
  6     /// 获取摄像机源列表
  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     /// 获取桌面源列表
 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     /// 获取指定的摄像机
 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     /// 获取全部的摄像机
 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     /// 创建摄像机
 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     /// 修改摄像机
 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     /// 删除摄像机
 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     /// 检测摄像机
 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     /// 获取摄像机最新的快照图像
 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     /// 获取已发布摄像机的信息
 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     /// 发布摄像机视频流至指定接收器
 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     /// 取消发布摄像机视频流
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     /// 发布的摄像机保活机制
115     /// </summary>
116     /// <param name="request">摄像机保活机制请求消息</param>
117     /// <returns>摄像机保活机制响应消息</returns>
118     [OperationContract]
119     [FaultContract(typeof(DeviceConnectorServiceFault))]
120     KeepPublishedCameraAliveResponse KeepPublishedCameraAlive(KeepPublishedCameraAliveRequest request);
121   }

View Code

Device Profile Service

DPS 服务暴露简洁的接口，对外提供摄像机的基本信息，主要用以屏蔽或代理 DVC 服务。

 1   /// <summary>
 2   /// 设备信息服务接口
 3   /// </summary>
 4   [ManagedServiceContractAttribute]
 5   [ServiceContract(SessionMode = SessionMode.Allowed)]
 6   public interface IDeviceProfileService
 7   {
 8     /// <summary>
 9     /// 获取全部摄像机的信息
10     /// </summary>
11     /// <param name="request">获取全部摄像机的请求信息</param>
12     /// <returns>全部摄像机的响应信息</returns>
13     [OperationContract]
14     [FaultContract(typeof(DeviceProfileServiceFault))]
15     GetCamerasResponse GetCameras(GetCamerasRequest request);
16 
17     /// <summary>
18     /// 获取摄像机的信息
19     /// </summary>
20     /// <param name="request">获取摄像机的请求信息</param>
21     /// <returns>摄像机的响应信息</returns>
22     [OperationContract]
23     [FaultContract(typeof(DeviceProfileServiceFault))]
24     GetCameraResponse GetCamera(GetCameraRequest request);
25   }

View Code

Media Publisher Service

MPS 服务负责配置摄像机的媒体流的发布。

 1   [ManagedServiceContractAttribute]
 2   [ServiceContract(SessionMode = SessionMode.Allowed)]
 3   public interface IMediaPublisherService
 4   {
 5     /// <summary>
 6     /// 获取已发布摄像机的信息
 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     /// 发布摄像机视频流至指定接收器
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     /// 取消发布摄像机视频流
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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客户端介绍

系统 C/S 架构客户端采用 WPF 技术并基于 MVVM 模式实现。

主要分为 3 部分：

Common - 通用控件、验证规则等
Modules - 业务功能模块
Applications - 最终呈现应用

业务功能模块

UIMessage - MVVM 模式中的消息传递
Navigation - 系统导航菜单
SkinConfiguration - UI 皮肤设置
UserManagement - 系统登录和用户管理
DeviceConfiguration - 设备管理
LiveVideo - 实时视频
PublishMedia - 媒体流发布
Widgets - 小部件，例如 About 页面

服务连接

GUI 通过调用服务发现接口来获取需要的服务连接。

 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 }

例如连接调用 DVC 服务：

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

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Jack_孟

基于.NET打造IP智能网络视频监控系统

OptimalVision网络视频监控系统

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目录

OV系统的设计要求

OV系统的技术选择

OV系统架构设计

OV系统已实现的服务

OV系统主要业务流程

OV桌面客户端架构

OV桌面客户端截图

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这是什么系统？

为什么开源？

代码在哪里？

代码目录结构

参考了哪些类库？

GitHub 本周上榜，感谢各位朋友的支持。

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基础类库介绍

开源倾情奉献：基于.NET打造IP智能网络视频监控系统（三）命令行工具集

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命令行工具

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服务端介绍

服务建议启动顺序

Service Discovery Service

Device Connector Service

Device Profile Service

Media Publisher Service

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客户端介绍

业务功能模块

服务连接

导航

公告