基于Web的复杂产品虚拟样机支撑平台工具集研究与实现
“ljinly”通过精心收集，向本站投稿了8篇基于Web的复杂产品虚拟样机支撑平台工具集研究与实现，这里小编给大家分享一些基于Web的复杂产品虚拟样机支撑平台工具集研究与实现，方便大家学习。
篇1：基于Web的复杂产品虚拟样机支撑平台工具集研究与实现
基于Web的复杂产品虚拟样机支撑平台工具集研究与实现
针对复杂产品虚拟样机开发对分布协同、集成、仿真和管理的.功能需求,建立了基于Web的分布式虚拟样机支撑平台体系结构,介绍了集成在平台中的系统管理、协同设计和性能仿真工具集,给出了工具集设计与实现方法,并基于J2EE技术开发了软件原型系统.
作 者：解红雨 张为华 李晓斌 陶迎秋 冯筠 作者单位：解红雨,张为华,李晓斌(国防科技大学航天与材料工程学院)陶迎秋,冯筠(中国航天科工集团六院41所)
刊 名：航空制造技术 ISTIC英文刊名：AERONAUTICAL MANUFACTURING TECHNOLOGY 年，卷(期)： “”(2) 分类号：V2 关键词：复杂产品 虚拟样机 支撑平台 协同设计篇2：Web地图发布的研究与实现
Web专题地图发布的研究与实现
本文从网络专题地图的发布框架体系入手,研究了基于XML封装客户端专题地图请求和基于OGC定义的WMS规范构建网络专题地图发布服务等网络专题地图发布的关键技术,并利用ASP.NET从底层实现了网络专题地图发布.
作 者：薛原 Xue Yuan 作者单位：中国人民解放军信息工程大学 刊 名：国土资源信息化 英文刊名：LAND AND RESOURCES INFORMATIZATION 年，卷(期)： “”(3) 分类号：P23 关键词：网络发布 专题地图 WMS篇3：复杂结构产品虚拟布局与装配集成系统
复杂结构产品虚拟布局与装配集成系统
在原理方法研究的基础上,以飞行器仪器舱为应用背景,进行原型系统的开发,并给出部分运行实例,表明系统原理及其实现技术具有可行性和实用性.
作 者：张刚 侯强 石运国 Zhang Gang Hou Qiang Shi Yunguo 作者单位：中国工程物理研究院结构力学研究所 刊 名：航空制造技术 ISTIC英文刊名：AERONAUTICAL MANUFACTURING TECHNOLOGY 年，卷(期)： “”(z1) 分类号：V2 关键词：复杂结构产品 布局与装配 虚拟设计 集成系统篇4：基于Web Service的物联网数据平台的设计与实现
基于Web Service的物联网数据平台的设计与实现
摘要：科学技术的不断发展促进了物联网在全世界内的受重视程度，而随着科学技术的发展，也面临着很多问题，例如，目前物联网采集信息量多、数据类型不确定、呈现方式多种多样。这些问题都需要解决。而对于物联网数据平台的设计与实现方面的软件设计也应运而生。
关键词：物联网 软件设计 数据平台
众所周知，物联网是21世纪最有发展前途的信息技术，发展潜力和应用空间广阔，物联网统一处理的是网络环境中的“人-物”、“物-物”之间的沟通连接，联系需要简单、统一的接口，接口采用中立方式进行定义，从而实现物联网之间的接洽。这个软件设计的目的是建立一个基于Web Service的物联网数据平台的设计与实现的体系。
一、物联网的一般定义
1.1 物联网的定义
物联网是建立在计算机互联网和通信技术的基础上，利用射频自动识别、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的网络的系统。
1.2 物联网特点
在物联网这个网络中，物品能够自动将它们的相关信息进行保存，并且不需要人的干预。互联网的实质是通过使用射频自动识别技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。
二、物联网数据平台的设计与实现的软件设计
2.1 软件设计对硬件设备要求的概述
这个物联网数据平台的设计与实现的软件设计的系统是由数据采集发送终端、移动GPRS、公网固定IP、客户端4部分组成。软件设计要以硬件为支持，数据采集发送终端的控制器采用LPC2138，这种芯片能够支持实仿真和嵌入式跟踪的微控制器，并且需要有高速的Flash存储器和实时时钟。传感器部分是湿度数字传感器采集温湿度数据，需要使用RS485总线连接异步串行通信UARTO端口，并且把控制器配置成RS485主机。
2.2 数据采集发送终端的软件设计
主要包含两个部分：GPRS接受命令和数据采集与发送两个部分。这个应用程序定义了四个主要的时间标志位：GPRS在线标志位、数据采集标志位、采集完毕标志位和接受命令标志位。这四个标志协调系统的主要任务是数据的采集、数据的发送、接受指令等任务。系统主要有三个指令，采集发送数据命令，设置采样频率和采集数据量大小。获得每个指令后都会置位相应的标志位，通过对标志位是否置位的判断来决定程序下一步的指令。每当数据采集完毕后可以发送数据。
表格1：数据软件设计的概括表
时间标志位 主要任务
在线标志位 数据采集
数据采集标志位 数据采集
采集完毕标志位 发送数据
接受命令标志位 接受指令
2.3 移动GPRS网络
这个GPRS网络使用的是企业公网组网方式。中心站需要的是固定的ip地址，但是远程终端实行动态的ip地址分配。每当远程终端开机之后，就会主动连接服务器，从而进行数据收集，终端模块自动获得ip地址，然后客户端通过访问WebLogic服务器，查看接受到的数据，完成网络与人的连接。
2.4 公网固定ip服务软件的设计
通过Socket编程技术来实现服务器软件设计，本系统服务器程序需要能够在任何时间处理多个客户连接，因此该程序必须是一个多线程TCP服务器。每个TCP连接的建立开始于TCP客户机创建一个套接字，然后调用connect函数以启动下一次的握手操作，从而建立起与远程服务器的连接。在服务器方面，详细来说，通常是首先创建一个套接字，然后调用bind函数来绑定自己的公认端口号，接着调用listen函数来准备接受客户端请求，最后调用accept函数来完成信息传递，这就是一个完整的公网固定ip服务软件的设计。
2.5 客户端的连接
在客户端方面的设计，通常是倾向于使用RIA模型的FLEX技术来开发Web页面，每个客户端都可以通过Web浏览器使用HTTP协议调用Web页面。界面能够清晰地显示出系统的状态、下达的配置参数以及现场采集的数据。通过WEB页面与Web Service组件进行通信，可以将用户的参数传递给Web Service。当然，采用Flex技术能够构建内容非常丰富的客户端程序，另外Flex还拥有Push技术，能够在客户端上显示服务端的信息，这个过程的实现也是把Flex技术使用到数据采集过程的重要原因之一，亦是本设计选择使用Flex技术的最重要原因。系统的Web Service设计往往使用面向服务的SOA设计，这样不仅能提高系统的反应速度，而且可以便于对系统的维护。就软件设计的总体符合门面模式的.软件架构而言，如果上层直接调用下层的接口，不能仅仅是具体的实现，这样对软件的扩展和维护有非常大的帮助。
2.6 物联网终端
在物联网终端上运行物联网操作系统或者基于物联网操作系统的应用方式。一般来说，运行于物联网终端上的应用程序，用户一般通过智能手机来进行控制。过程如下，智能手机连接到物联网终端由本地通道实现的，实现在控制终端上的APP的装卸和M2M终端的相关配置;如果物联网终端上正在运行一个APP，并且该APP是基于client-server模式，那么终端要与APP的“应用程序后台”实现交互，完善业务逻辑;如果物联网终端与“终端管理后台”建立了长久的通信间额连接，以实时更新物联网操作系统内核版本等程序。举个例子，一台电脑更换了内置摄像头，这时物联网终端就需要连接到终端的管理后台，下载对应的驱动程序。总体来说，物联网终端制造厂商负责建立并维护终端管理后台。如果APP在物联网终端上运行，需要由ICP/ISP开发或者经由第三方开发者，并上传到M2M APP Store，满足用户下载的需求;另外，能够通过本地通信通道进行通信的是物联网终端之间，这物联网关键能力之一便是实现物联网终端之间的直接通信，当然物联网区别于移动互联网的关键地方之一也是实现物联网终端之间的直接通信。
三、对基于web service的简单介绍
为了加深对这个软件运行的生态模型的理解，举一个例子。在餐饮行业，如果经常去一家餐馆吃饭，并且每次去，恰巧点的餐食基本都差不多。那么现在比较困扰的问题是，每次去吃饭都要花费大量时间来排队，点餐，交钱，然后拿餐牌，找座位，等待等。明显的看出是一个单调且乏味的过程，假如能够进行自动化的物联网数据应用，简化这个过程或者让这个过程自动化，那就非常圆满了。计算机技术在生产上的一次技术革新的产物是物联网。根据我国信息技术的快速发展和物联网技术的试点应用的良好效果，我国的物联网在很多地区都得到了很好的发展和运用，物联网快速发展是技术创新和科技进步的结果，在信息化方面也发挥着非常重要的作用。
四、结论
本篇论文首先介绍了物联网及数据交换平台的相关技术，其次给出了基于服务的物联网数据交换平台的总体框架，最后简单分析了平台的总体功能结构以及该平台的发展前景广阔。互联网的发展时基于服务的物联网数据交换平台发展的前提，物联网数据共享以服务的形式实现，在应用层与感知层、应用层与应用层之前异构系统之间实现。本文提出的基于Web Service的物联网数据平台的设计与实现，能够促进人、物和企业与基于Web的社交智能的有效连接。从设备采集到的数据也通过gSOAP协议发布Web服务的方式传输到应用程序，应用程序解析Web服务，有助于实现数据采集的底层设备无关性的运行，让底层设备向应用服务器传输数据变得透明、快速。基于服务的数据分析平台的主要优点在于它依赖于HTTP协议，这样很容易将Web服务集聚到已经存在的的路由器、HTTP平台、防火墙以及其他系统中，使用已经使用的技术和安全系统来保护该平台就已足够，不需要增加额外的软硬件的设施。总体来讲，基于Web服务开发物联网应用系统就能具有一些无与伦比的优势。
参考文献：
[1]周宝石.基于物联网技术的校园卡管理系统的设计与实现[D].吉林大学，.
[2]孙其博，刘杰，黎羴，范春晓，孙娟娟.物联网：概念、架构与关键技术研究综述[J];北京邮电大学学报.03期.
[3]诸瑾文，王艺.从电信运营商角度看物联网的总体架构和发展[J].电信科学，期.
篇5：基于SSL协议的嵌入式WEB系统安全性研究与实现
基于SSL协议的嵌入式WEB系统安全性研究与实现
Internet上最流行的安全协议SSL与访问控制机制配合使用,可以为嵌入式WEB系统提供一个完善安全的'解决方案.本文将介绍在嵌入式WEB服务器中实现SSL协议的两种开放套件包所用典型技术、策略和方法,以及一些访问控制机制,并指出了今后的研究工作.
作 者：白志中 罗S骞 夏靖波 赵锡溱 张瑞武 BAI Zhi-zhong LUO Yun-qian XIA Jing-bo ZHAO Xi-zhen ZHANG Rui-wu 作者单位：空军工程大学电讯工程学院,西安,710077 刊 名：电光与控制 ISTIC PKU英文刊名：ELECTRONICS OPTICS & CONTROL 年，卷(期)： 13(3) 分类号：V243.1 TP393.08 关键词：安全套接字 访问控制 嵌入式WEB篇6：复杂三维地层建模及快速射线追踪的研究与实现
复杂三维地层建模及快速射线追踪的研究与实现
利用射线法进行三维正演模拟,需要建立三维地层模型,并进行三维射线追踪.然而三维地层建模,特别是复杂模型的构造通常比较困难,为此提出了一种利用二维地质剖面构建三维地层模型的算法,该方法以用户编辑的二维地质剖面作为原始资料,自动构造初始模型,经细化处理后输出光滑、细腻、合理的三角网格模型,有效地解决了复杂地层建模的问题.离散的三角网格可以描述复杂的地质构造,但是由于包含大量三角形,使得射线追踪效率比较低.因此介绍了利用空间包围盒在三角网模型上进行快速射线追踪的'方法,利用该方法可以在复杂模型上快速完成上万条射线的射线追踪,追踪速度快而且精度高,具有很强的实用价值.
作 者：邓飞 王瑞 王美平周熙襄 DENG Fei WANG Rui WANG Mei-ping ZHOU Xi-xiang 作者单位：邓飞,王美平,周熙襄,DENG Fei,WANG Mei-ping,ZHOU Xi-xiang(成都理工大学,信息工程学院,四川,成都,610059)王瑞,WANG Rui(河南理工大学,计算机科学与技术学院,河南,焦作,454000)
刊 名：大庆石油地质与开发 ISTIC PKU英文刊名：PETROLEUM GEOLOGY & OILFIELD DEVELOPMENT IN DAQING 年，卷(期)： 26(1) 分类号：P631.4+43 关键词：三维地层建模 地层重构 插值 细分 快速射线追踪 空间包围盒篇7：基于J2EE平台的网络辅助教学系统的设计与实现的研究论文
基于J2EE平台的网络辅助教学系统的设计与实现的研究论文
1 引言
随着互联网技术和多媒体技术的发展，网络教学作为一种全新的教学手段越来越受到人们的关注。网络教学打破了传统的教学模式，充分利用现代化的教学手段和多种教学资源，为学生提供良好的自主学习环境，教学效果和教学效率得到了较大的提高。大学计算机基础课程如计算机文化基础、程序设计基础等覆盖面广，对这些课程采取网络辅助教学手段将大大减轻教师和学生的负担，提高效率，使教学活动走上一个新台阶。因此，结合我们目前正在开展的”程序设计基础(C)“精品课程建设，我们开发了网络辅助教学系统。该系统实现了信息发布与浏览、学习资源、自动答疑、作业发布与批阅、学生自测练习等功能。
J2EE平台已经成为使用最广泛的Web程序设计技术，J2EE Web程序的开发已成为信息系统的关键。J2EE具备平台无关性、可移植性、多层架构体系、高效的开发、可伸缩性、稳定的可用性等诸多优点,从而成为构建基于Web的企业应用系统的首选平台。本网络辅助教学系统的开发就基于J2EE平台,采用了J2EE技术规范。Web应用服务器采用了功能强大、安全可靠的WebLogic服务器软件。数据库服务器采用SQL SERVER。本系统已经在”程序设计基础(C)“的教学中试用，系统运行良好，取得了较好的教学效果。
2 J2EE平台及其体系结构
J2EE采用多层的分布式应用模型，可以有效地分离数据层、逻辑层和表示层。多层结构的设计带来的最大好处是优秀的扩展能力和负载均衡能力，各层之间祸合度低。J2EE架构允许开发人员将精力集中在应用的业务逻辑上因此，利用J2EE平台可以构建一个易于扩展的系统。
客户端通常采用Web方式，即Web客户端一个Web客户端由两部分组成：由运行在Web，层的Web组件生成的包含各种标记语言(HTML.XML等)的动态web页面；从服务器传送来的静态Web页面，Web层组件包括Java Servlet、和JavaServer Pages(JSP)。Web层组件运行Web容器的过程中，Web容器管理JSP页而和Servlet组件的执行，它主要由Web服务器来实现，如Tomcat、Apache、Weblogic、Websphere等业务逻辑层组件是Enterprise Java Beans(EJB)。Web层组件和业务逻辑层组件都运行在J2EE服务器上。一个J2EE服务器提供EJB容器和Web容器。
J2EE平台通过JDBC (Java Database Connectivity，简称JDBC)访问数据库JDBC是一个独立于特定数据库管理系统的开发接口，JDBC API为访问不同的数据库提供了一种统一的途径。Web组件和E.TB组件都可以访问数据库。
3 网络辅助教学系统的总体结构
网络辅助教学系统是网络教学中的网络课堂之外必需的辅助教学环节，也可以作为传统课堂教学之外的辅助教学手段。网络辅助教学系统是一个集成平台，它包含了信息发布与浏览、学习资源、在线交流、作业发布与批阅、自动答疑、自测练习等功能模块。
在网络辅助教学系统中有三种角色:教师、学生、教务管理员。教师具有发布教学信息、上传教学资源、发布作业、批阅作业、解答问题、管理问题库、管理自测练习题库等权限。学生具有浏览与下载公告信息和教学资源、下载教师发布的作业、递交已完成的作业、查询自己的作业成绩和点评信息、浏览问题库、提问、进行自测练习等权限。教务管理员具有发布教学信息、管理教师/学生信息、设置和修改系统密码等功能。
（1）信息发布与浏览教师和教务员发布教学安排信息，主要是有关上课、考试时间安排及教学计划等信息。老师可以随时根据实际情况发布信息，学生可以及时了解有关课程的教学安排。
（2）课程信息管理课程相关的信息资源包括电子讲义、教学大纲、实验指导书、软件、参考资料等，对这些资源可以浏览、上传、下载和打印。教学资源由教师上传到网络服务器的指定目录中。教学资源可以为学生课前预习和课后复习提供帮助。
（3）作业发布与批阅教师发布作业，并规定学生交作业的最后期限。作业内容可以包含文本、图像、动画等多媒体信息，作业上传到Web服务器的制定目录中。学生下载作业信息，完成作业后将其递交给系统，系统将其存放到Wet，服务器的指定目录中教师批阅其作业后，对作业进行点评，并给出作业成绩，该成绩自动登入学生记录。最后，统计学生完成作业的情况，给出学生一学期的作业总评成绩
（4）自动答疑学生在学习过程遇到问题时，可随时访问该系统中的自动答疑子系统。自动答疑是一个适应性的知识库系统，它分自动答疑与人工答疑两大部分。在教学设训一阶段，教师将本学科最常见的疑难问题及答案按一定的组织方式存放到该课程的知识库中。当学生在遇到疑难问题时，通过网络远程提交问题的描述，系统将根据学生提交的问题描述对知识库进行搜索，按照检索内容相关程度的高低，将对该问题的解答呈现给学生。当在知识库中没有检索到对该问题的解答时，系统将通知学生，并将该问题放入待解答的问题区，由负责答疑的教师来解答，并将该问题及答案添加到该课程的知识库中。
（5）自测练习自测练习提供一个练习题库，学生通过自测练习可以检验自己对所学内容的掌握程度。学生根据自己的`情况选择要练习的章节或内容，完成练习后，系统自动给出测试结果，对于做错的题目给出正确答案。
4 EJB组件的设计与实现
自动答疑子系统的EJB组件主要包括以下几个部分：
（1）KnowledgeBean：实体Bean，主键是Know ledgePK，它代表了知识库中一条记录。
（2）KeywordsBean：实体Bean，主键是KeywordsPK，它代表了关键词库的一条记录。
（3）NoAnswerQuestionBean：实体Bean，主键是NoArrsw QuestionPK，是用来封装未得到解答的问题的一个实体Bean。
（4）AutoReplyBean：有状态会话Bean，负责自动回答学生提问的工作流的会话Bean，它封装了完成对一条问题自动解答的过程它定义了replyQ uestion方法完成对问题的回答，该方法接受被提问题的标题和内容描述；然后使用分析工具类AnalyzeTool的getKeywords（）方法对问题进行分词处理，分离出问题中包含的关键词；再使用搜索工具类Searc；hT ool的、arth（）方法，搜索与该问题匹配的答案
（5）ManualReplyBean：有状态的会话Bean，负责人工解答已放入待解答问题表中的问题。通过NoAnswer QuestionBean的listQuestions（）方法可以得到待解答问题的列表。对问题解答完成后，使用KnowledgeBean的addQuestionAnswer（）方法将此问题、答案及相关信息添加到知识库中。
开发一个EJB组件，需要编写EJB Bean类、EJB Home接口、EJB Remote接口。下而就以AutoReplyBean为例，介绍EJB组件的开发过程。
5 结束语
网络辅助教学系统涵盖了信息展示、课后答疑、作业管理、自测练习等功能。该系统的使用打破了传统教学的时空限制，增进了师生的交流，节省了教学成本，规范了教学过程，提高了教学质量和教学效果，受到了广大教师和学生的好评。尤其是自动答疑功能的实现改变了学生不能及时得到解疑帮助的状况，使教学手段得到较大的改进本系统采用了符合J2EE规范的体系结构，以及完全支持J2E E规范的WebLogic应用服务器，具有良好的跨平台性、安全性、可扩展性，能够满足各类高校开展网络教学的需求。
下一步我们将继续改进、完善、扩充本系统的功能，如实现网络课堂、语音答疑、网络考试系统等，从而为网络教学提供更好的支持。应该在上述处理的基础上建立学生学习情况记录表，跟踪学生的学习进度，记录学生问答历史，进一步挖掘学生的学习模式，从而真正做到因材施教。
参考文献
[1]冯博，朱穗辉：J2EE 1.4程序设计教程[M]，北京：清华人学出版社..
[2]BEA WebLogic Enterprise Platform and Application infrastrueture[LB/ OL].bttp: //www.bea.com/producks/weblogic/server/index. shtml，2005-11.
[3]刘梅彦：动态网页制作教程[M]，北京：清华人学出版社，.
[4]邹华，方卫宁，邹荣：Servlet/ JSP程序设计技术与实例[M].北京:人民邮电出版社..
[5]郑实福，刘挺，秦兵：自动问答综述[J].中文信息学报., 16( 6):47-53.
[6]毛一梅.网络教学模式研究与实施对策[J].教育技术通讯.2001.(5).
篇8：高保真实时准动态图像采集压缩和远程传输平台的研究与实现
高保真实时准动态图像采集压缩和远程传输平台的研究与实现
摘要：基于大量的实际研究工作，论述了高保真实时准动态图像采集压缩和远程传输平台的设计思想、总体结构、关键技术和优化策略。着重对视频采集技术、压缩技术、图像实时传输技术、同步技术和自适应技术作了具体阐述。在相关技术领域有重要的学术价值和实际意义。关键词：高保真 自适应 帧间压缩 双向调节
在Internet飞速发展和广泛普及的今天，信息传输从两方面加强力度：一是多媒体化；二是实时化。在此基础上，高保真准动态图像采集、压缩和远程传输技术成为许多先进国家计算机领域的重要研究课题。在军事上，战场信息已经不只是文字类型，而需要为决策者提供高质量的动态实时图像信息，以便及时准确地了解战场真实情况；另外，对国外新式战斗机、导弹等先进武器和装备，也不只是从文字上了解散其功能、从静态图片上了解其形状，而是要解其在实战中的具体功能、实际威力以及真实效果，使决策者和科技人员获得动态和感性的认识，有身临其境之感。在工业上，需要对一些多变的、有毒的、人类不宜久留的场合进行监测。在医疗上，则需要一些高级专家对异地的病人进行诊断和治疗……这些都是基于高保真实时准动态图像采集压缩和远程传输技术的综合实现。本文结合课题组长期的研究阐述其主要技术及其优化策略。
1 系统设计思想
本系统的设计目标是基于Internet实现远程部点之间的高保真准动态图像的实时传输。整个系统贯彻如下设计思想：发送站点和接收站点都具对图像质量的控制功能，以适应Internet传输率不稳定的情况；对图像采用多种类型的压缩技术，以适应不同的图像分辨率和环境要求；在Internet信道传输率较差时，能够启动自适应功能。
2 系统总体结构
在物理上，本系统分为发送站点和接收站点两部分。在逻辑上，本系统分为图像采集、压缩和传输子系统、性能控制子系统。整个系统包含如下六个独立的功能模块，如图1所示。
（1）图像采集、压缩和传输子系统
・图像采集模块，发送站点从摄像机读原始视频流，按一定的格式存储为视频数据。
・图像压缩模块，发送站点将视频数据压缩，(本网网收集整理)为网络传输作准备。
・视频传输模块，利用RTP和UDP协议将压缩后的视频数据发送到远程站点。
・视频解压缩模块，接收站点将接收到的压缩数据用解压缩算法还原成视频数据。
（2）性能控制子系统
・客户/服务器同步模块，使发送站点和远程接收站点在视频格式和设置方面保持一致。
・自适应模块，在信道传输率较差时，能自动启动自适应功能，使系统的视频传输适应复杂的网络情况。
3 系统设计中的关键技术和优化策略
3.1 视频采集技术分析和选择
为了实时视频采集，需要安装相应的视频采集设备。即视频采集卡和摄像头等。并需要安装相应的驱动软件来支持这些设备的运行。
Windows2000操作系统提供了VFW（Video for Windows SDK）。VFW包含了大量与视频采集有关的编程接口。这些编程接口通过操作系统提供的VFW-to-WDM Voide Capture Mapper调用设备驱动程序中的相关例程，为系统的图像采集提供了底层接口编程基础。
本系统用到最主要的编程调用有如下几个：
CapCreateCaptureWindow，创建一个视频采集窗口；
CapCriverConnect,连接视频采集设备驱动程序；
CapSetVideoFormat，设定视频格式；
CapDlgVideoFormat，设置对话框。
VFW提供了两种视频采集模式：Preview（简称P模式）和Overlay（简称O模式）。笔者在系统设计中通过实验和测试比较了这两种模式。
・P模式占用较多的系统资源。在这种模式中，硬件将采集的视频帧传送到系统内存中，然后在视频采集窗口用Windows GDI函数进行显示；而O模式下，视频采集子系统直接通过硬件方法显示视频，相对来说节省内存，且速度较快。
・O模式稳定性较好，但也要求电源性能较好。在直流电源性能较好情况下，采用Overlay模式进行视频采集。
实际运行过程表明，上述分析是正确的。本系统设计中采用
了Overlay模式。这一选择对稳定性起到了较好的优化作用。
3.2 视频压缩、解压缩技术的优先和优化
针对视频应用中可能遇到的各种情况，本系统的压缩、解压缩模块设计采用三种压缩方案，使用时可以从中选择一种，以适应不同环境和不同需求。
一是国际通用的高压缩进比方案H.263,该方案压缩比高，但图像质量较差，适用于网络传输性能较差的情况，该方案大体符合现场图像的处理要求。二是图像压缩质量最好、算法最先进的MPEG-4方案，该方案图像质量好，便压缩比较低，适用于网络传输性能良好的情况。三是在H.263的基础上作为较大幅度修改和优化的TH.263方案，该方案在压缩比与H.263相近的情况下，图像质量有明显改善。
TH.263方案是在对H.263深入分析基础上实施的。通过分析H.263的整个系统程序，得以其设计思想如下：首先将采集到的原始图像划分成8×8的宏块，然后判断此帧是不是关键帧。如果是关键帧，则对每个宏块作DCT(Discrete Cosine Transform)变换，对变换后的视频数据采集视觉能够接受的量化比量化，量化后许多高频分量将变成零，为了最大限度提高压缩编码效果，采用Z形扫描技术将其重新组合，然后对组合串做行程编码，最后对得到的结果进行哈夫曼编码；如果是非关键帧，则对每个宏块先进行运行矢量的计算，然后与上一帧图像作差，再象关键帧那样经过DCT变换、量化和行程编码、哈夫曼编码得到压缩的图像。
图像解压缩与压缩过程正好相反，即先将压缩的函数数据作行程解码和哈夫曼解码，然后进行反量化，并据此进行IDCT变换。如果此帧是关键帖，，则直接将这个宏块重组即得出还原后的图像；否则，根据运行矢量将各宏块的数据与上一帧进行组合才得出不定期原后的图像。由于解压缩不需要分析图像和网络的情况，也不需要考虑压缩比和压缩质量，只是简单地将图像还原，所以程序比较简单。
通过分析和测试表明，格式转换、对关键帧和非关键帧离散余弦变换DCT、对非关键帧的帧间压缩是最重要最耗时的环节。为此，在设计中对这些环节进行了优化。
具体讲，在格式转换、DCT变换中，一是在采集到的RGB色彩空间图像到压缩算法视频输入格式CIF变换中，用整型算法和移位相结合的优化转换函数代替速度较慢的浮点运算；二是在关键帧和非关键帧的DCT变换中，采用零系数预测策略对DCT变换的输入数据分类，节省了大量无效运算；三是采用多媒体处理指令集MMX实现DCT变换，大幅度提高了运算速度。
此外，为了实现良好的帧间压缩，比较了两种不同的压缩方式。
第一种方式是以象素为基础，首先将其与上一帧作差，得到一个稀疏矩阵。在作差的过程中，采用小范围匹配的方法去掉一部分噪声，然后采用优化的行程编码得到最后结果，并把当前帧保存在指定的内存区，作为下一帧作差的参考帧。
第二种方式是以宏块为基础的运行补偿方式，首先计算运动矢量，然后采用行程编码和哈夫曼编码。用运动补偿技术既可以达到较高的压缩比又有相当好的图像质量。
对于第一种以象素为基础的编码方式，在保证较高的帧频和压缩比的情况下，图像质量好。而对于第二种以宏块为基础的运动补偿编码方式，图像质量稍差，但压缩比较高，适用于数据传输率较低的情况。
为吸收二者的长处，笔者在对H.263源程序分析的基础上进行了优化，采用混合压缩编码方案。此方案将上述两种方式结合起来，从而使系统有效地适用于Internet传输。因为远程站点之间通过Internet进行传输时，信道的数据传输率不是固定的。所以，系统中通过信道测试反馈信息改变量化时的步长，从而调节视频信息的数码率，以便更好地适应信道传输率的变化。
优化方案的思想是：通过传输模块反馈回来的信息，得知当前网络的传输速率，以此来调整压缩算法的各个参数，即压缩质量、每秒帧数等，获得当前最好的帧率和质量。
具体从两方面实施：一是对帧内压缩方法进行优化；二是对帧间压缩方法进行优化。
对帧内压缩方法的优化主要通过改变压缩质量的参数来调节图像质量和压缩比。
对帧间压缩方法的改进是通过改变频率、关键帧间的距离调节传输速率。改变每秒采集和传输图像的数目，以改变传输数据的大小。帧间压缩要用到运动补偿，其关键在于两帧之间的差别大小。如果图像只有微小的变化，那么经过作差后压缩效果较好；如果图像变化很大，那么经过作差后压缩效果较差。为充分利用运行压缩的特点，根据图像变化的大小来调节关键帧间的距离。在图像变化不大的情况下，非关键帧数据较少，此时拉长关键帧间的距离既可以低传输率，又不影响图像的质量；在图像变化较大的情况下，非关键帧数据较多，此时缩短关键帧间的距离，以增加运动补偿的效果。
3.3 用UDP和RTP实现图像传输并进行实时优化
视频图像的实时传输有如下特征：
・数据量大，尤其是高保真活动图像的`数据量更大，从而带宽要求高；
・实时性要求高。
上述特点使视频图像传输对传输环境提出很高的要求。但另一方面，图像数据包在少量丢失情况下不影响还原质量。为此，采用建立在UDP基础上的实时传输协议RTP。
用UDP协议进行数据传输的优点是不需要建立连接，传输速度快。缺点是容易丢失数据包，而且数据包的顺序容易混乱。
RTP是基于UDP的网络传输协议，编程时通过时间标签（Time-temping）机
制、信息序列编号（Sequence Numbering）机制和有效数据类型标识（Payload Type Identifier）机制的联合使用，在允许的延迟范围中保证数据的实时传输质量，对于少量信息包的丢失，则采用补偿方法解决。时间标签用来标明实时数据块生成时间，接收方可据此正确排列数据接收顺序，并保证实时数据传输同步，一帧图像数据组成的RTP信息包有相同的时间标签。序列编号通过配合时间标签设置，同一帧图像的RTP信息包有相同的时间标签，但有不同的序列编号。有效数据类型标识用来定义各种数据压缩方法，并可通过手动或自动方式动态调整，在信息拥挤时可提高压缩比。
本设计中，对实时可靠性进行了优化，具体程序设计中，采用了如下策略:
・建立一条以UDP作为传输协议的数据通路，在传输时把压缩过的视频流打包，打包时考虑到两个因素：第一，某些压缩的关键帧会很大；第二，关键帧与非关键帧数据量相差很远。这两个因素可能导致数据包乱序，为此，不能简单地将视频帧作为打包单位，而是将数据流划分成等量的小包，并在包头标上序号进行顺序传输。
・另建一条以TCP为传输协议的控制通路，其作用是反馈一些控制命令给发送方，从而最小限度地防止传输中的错误。接收方建立个可容纳0.3～0.8s图像的缓冲区，按照数据包头的编号将数据流进行重构。如果数据包编号出现不连接，则说明发生了丢包或乱序。于是，接收方立即通过控制通路发送命令要求重发所丢失是数据包。采用TCP可保证控制命令传输的准确性。
3.4 视频传输中的自适应技术
由于网络带宽有限且随机变化，因此视频传输的实时性会受到严重影响，甚至会使接收到的视频出现不连续或停顿现象。为此，在系统设计中，引入了视频传输的自适应机制。具体实现的，系统一边传输一边检测网络状态，并据此调整发送策略以适应网络变化。图2表示了在远程控制系统中加入自适应机制后的结构。
自适应机制由检测模块、反馈模块和决策模块组成。发送端将视频图像压缩后，打成RTP数据包，然后用RTP协议发送。发送站点的自适应检测模块检测并记录有关的发送信息，包括传输率、字节数等。接收站点通过自适应反馈模块检测有关的信息，并将其发送到接收站点的检测模块。后者将发送和接收时的信息相比较，再将比较结果传送到自适应决策模块。为了尽可能节省信息量，接收端自适应反馈模块向发送端检测模块只发送一个信息包序列号。这样后者可计算出信息包的传输时间，并在多次检测基础上得到带宽平均评估值。发送端再根据评估值改变视频采集频率和压缩比，调整视频数据量，从而实现自适应功能。
3.5 发送和接收的同步技术
本系统采用Client/Server结构。在这种结构中，只有Client端才能连接请求建立连接，而且一个Client端可与多个Server建立连接。因此，将接收站点作为Client，发送站点作为Server。当接收站点需要得到远端的视频图像时，便发出连接请求。这种方式适用于系统视频采集站点处于恶劣环境中无人看管的情况。
Server端采集视频数据并进行压缩后，发送给Client，Client将数据解压缩后显示视频图像。系统设计中，为了适应不同的网络环境和图像要求，对视频质量配置了双向调节功能。即一方面，视频采集站点可直接调节图像质量，另一方面接收站点也可以调节采集站点的图像采集和压缩参数，从而是调节图像质量。
对图像质量的双向调节功能基于如下设计：
・将Client端控制面板中的参数（采样间隔、关键帧数、关键帧质量、非关键帧质量）传递给Server端，再由Server端依据这些参数进行视频采集和压缩；
・Client端和Server端在设置上保持一致，即无论哪一方改变设置，都会使对方的控制面板保持一致。
具体实现时，设计了一个用8字节表示的comp_config_packet结构；当在Server端或Client端拖动控制面板上的滚动条时，将改变后的各项数据填充到comp_config_packet结构中，并将此结构发送到Client端或Server端；当Client端或Server端接收到该数据结构后，立即据此改变对应控制面板中的各项数据，并在控制面板上作相应显示。
【基于Web的复杂产品虚拟样机支撑平台工具集研究与实现】相关文章：
文档为doc格式