Qt编写安防视频监控系统18-云台控制

一、前言

云台控制是视频监控系统中必备的一个功能，对球机进行上下左右的移动，还有焦距的控制，其实核心就是控制XYZ三个坐标轴，为了开发这个模块，特意研究了各种云台控制的方法和开源库比如soap，有些厂家使用自家SDK控制云台，但是大部分都会选择onvif来控制，毕竟是国际标准的通用的，只要符合这个标准的都可以使用，onvif协议的解析通常用的开源库是soap，涵盖的内容比较全，包括获取各种设备信息和回控等，缺点就是比较臃肿，使用非常不容易，函数名实在是有点不顺手，很多新手都绕在其中不知所措最后放弃，其实onvif官方提供的就是soap，可能要照顾到所有的onvif标准吧，内容特别多，我看过其中的部分源码，底层机制和我最终自创的解析机制完全一致，为此特意将纯Qt网络通信封装了一个onvif通信类做成的pri模块，大致的处理流程如下：

​onvif处理流程​

1. 绑定组播IP（239.255.255.250）和端口（3702），发送固定的xml格式的数据搜索设备。
2. 接收到的xml格式的数据解析，得到设备的Onvif地址。
3. 对Onvif地址发送对应的数据，收到数据取出对应的节点数据。
4. 请求Onvif地址获取Media地址和Ptz地址，Media地址用来获取详细的配置文件，Ptz地址用来云台控制。
5. ptz控制是对Ptz地址发送对应的数据即可。
6. 设置了用户认证的需要组织用户token信息一块发送，每次都需要作鉴权处理。
7. 接收到的数据不是标准的xml数据，没法按照正常的节点解析来处理，只能用QXmlQuery来做。
8. 每个厂家设备返回的数据未必完全一致，基本上都不一致，需要进行模糊查找节点值。
9. 特意采用底层协议解析，因为soap太臃肿函数名称太另类，特意做的轻量级的。
10. 两个必备工具，Onvif Device Manager 和 Onvif Device Test Tool。

​ptz云台说明​

1. x、y、z 范围都在0-1之间。
2. x为负数，表示左转，x为正数，表示右转。
3. y为负数，表示下转，y为正数，表示上转。
4. z为正数，表示拉近，z为负数，表示拉远。
5. 通过x和y的组合，来实现云台的控制。
6. 通过z的组合，来实现焦距控制。

​onvif功能模块特点​

1. 广播搜索设备，支持IPC和NVR，依次返回，可选择不同的网卡IP。
2. 依次获取Onvif地址、Media地址、Profile文件、Rtsp地址。
3. 可对指定的Profile获取视频流Rtsp地址，比如主码流子码流地址。
4. 可对每个设备设置Onvif用户信息，用于认证获取详细信息。
5. 可实时预览摄像机图像。
6. 支持云台控制，可上下左右调节云台，支持绝对移动和相对移动，可放到和缩小图像远近。
7. 支持Qt4和Qt5任意Qt版本，亲测Qt4.7.0到Qt5.12.4。
8. 支持任意编译器，亲测mingw、msvc、gcc、clang。
9. 支持任意操作系统，亲测xp、win7、win10、linux、嵌入式linux、树莓派全志H3等。
10. 支持任意Onvif摄像机和NVR，亲测海康、大华、宇视、华为、海思芯片内核等，可定制开发。
11. 支持对指定IP地址进行单播搜索，比如跨网段情况下非常有用。
12. 纯Qt编写，超级小巧轻量，总共约2000行代码，不依赖任何第三方的库和组件，跨平台。
13. 封装好了通用的数据发送和接收解析的函数，可以非常方便的自行拓展其他Onvif处理比如修改IP等。
14. 工具上提供了收发数据文本框，显示收发的数据，方便查看和分析。
15. 支持所有Onvif设备，代码工整，接口友好，直接引入pri即可使用。

二、功能特点

软件模块

1. 视频监控模块，各种停靠小窗体子模块，包括设备列表、图文警情、窗口信息、云台控制、预置位、巡航设置、设备控制、悬浮地图、网页浏览等。
2. 视频回放模块，包括本地回放、远程回放、设备播放、图片回放、视频上传等。
3. 电子地图模块，包括图片地图、在线地图、离线地图、路径规划等。
4. 日志查询模块，包括本地日志、设备日志等。
5. 系统设置模块，包括系统设置（基本设置、视频参数、数据库设置、地图配置、串口配置等）、录像机管理、摄像机管理、轮询配置、用户管理等。

基础功能

1. 支持各种视频流（rtsp、rtmp、http等）、视频文件（mp4、rmvb、avi等）、本地USB摄像机播放。
2. 支持多画面切换，包括1、4、6、8、9、13、16、25、36、64画面切换。
3. 支持全屏切换，多种切换方式包括鼠标右键菜单、工具栏按钮、快捷键（alt+enter全屏，esc退出全屏）。
4. 支持视频轮询，包括1、4、9、16画面轮询，可设置轮询分组（轮询预案）、轮询间隔、码流类型等。
5. 支持onvif协议，包括设备搜索、云台控制、设备控制（图片参数、校对时间、系统重启，抓拍图片等）。
6. 支持权限管理，不同的用户可以对应不同的模块权限，比如删除日志、关闭系统等。
7. 数据库支持多种，包括sqlite、mysql、sqlserver、postgresql、oracle、人大金仓等。
8. 本地USB摄像机支持设置分辨率、帧率等参数。
9. 所有停靠模块都自动生成对应的菜单用来控制显示和隐藏，在标题栏右键可以弹出。
10. 支持显示所有模块、隐藏所有模块、复位普通布局、复位全屏布局。
11. 双击设备弹出实时预览视频，支持图片地图、在线地图、离线地图等。
12. 摄像机节点拖曳到对应窗体播放视频，同时支持拖曳本地文件直接播放。
13. 删除视频支持鼠标右键删除、悬浮条关闭删除、拖曳到视频监控面板外删除等多种方式。
14. 图片地图上设备按钮可自由拖动，自动保存位置信息。百度地图上可以鼠标单击获取经纬度信息，用来更新设备位置。
15. 视频监控面板窗体中任意通道支持拖曳交换，瞬间响应。
16. 封装了百度地图，视图切换，运动轨迹，设备点位，鼠标按下获取经纬度等。
17. 双击节点、拖曳节点、拖曳窗体交换位置等操作，均自动更新保存最后的播放地址，下次软件打开自动应用。
18. 右下角音量条控件，失去焦点自动隐藏，音量条带静音图标。
19. 支持视频截图，可指定单个或者对所有通道截图，底部小工具栏也有截图按钮。
20. 支持超时自动隐藏鼠标指针、自动全屏机制。
21. 支持onvif云台控制，可上下左右移动云台摄像机，包括复位和焦距调整等。
22. 支持任意onvif摄像机，包括但不限于海康、大华、宇视、天地伟业、华为等。
23. 可保存视频，可选定时存储或者单文件存储，可选存储间隔时间。
24. 可设置视频流通信方式tcp+udp，可设置视频解码是速度优先、质量优先、均衡等。
25. 可设置软件中文名称、英文名称、LOGO图标等。
26. 存储的视频文件支持导出到指定目录，支持批量上传到服务器。

特色功能

1. 主界面采用停靠窗体模式，各种组件以小模块的形式加入，可自定义任意模块加入。
2. 停靠模块可拖动任意位置嵌入和悬浮，支持最大化全屏，支持多屏幕。
3. 双重布局文件存储机制，正常模式、全屏模式都对应不同的布局方案，自动切换和保存，比如全屏模式可以突出几个模块透明显示在指定位置，更具科幻感现代化。
4. 原创onvif协议机制，采用底层协议解析（udp广播搜索+http请求执行命令）更轻量易懂易学习拓展，不依赖任何第三方组件比如gsoap。
5. 原创数据导入导出机制，跨平台不依赖任何组件，瞬间导出数据。
6. 内置多个原创组件，宇宙超值超级牛逼，包括数据导入导出组件（导出到xls、pdf、打印）、数据库组件（数据库管理线程、自动清理数据线程、万能分页、数据请求等）、地图组件、视频监控组件、文件多线程收发组件、onvif通信组件、通用浏览器内核组件等。
7. 自定义信息框+错误框+询问框+右下角提示框（包含多种格式）等。
8. 精美换肤，高达17套皮肤样式随意更换，所有样式全部统一，包括菜单等。
9. 视频控件悬浮条可以自行增加多个按钮，监控界面底部小工具栏也可自行增加按钮。
10. 双击摄像机节点自动播放视频，双击节点自动依次添加视频，会自动跳到下一个，双击父节点自动添加该节点下的所有视频。可选主码流、子码流。
11. 录像机管理、摄像机管理，可添加删除修改导入导出打印信息，立即应用新的设备信息生成树状列表，不需重启。
12. 可选多种内核自由切换，ffmpeg、vlc、mpv等，均可在pro中设置。推荐用ffmpeg，跨平台最多，默认提供好了linux和mac平台上编译好的库。
13. 支持硬解码，可设置硬解码类型（qsv、dxva2、d3d11va等）。
14. 默认采用opengl绘制视频，超低的CPU资源占用，支持yuyv和nv12两种格式绘制，很牛逼。
15. 高度可定制化，用户可以很方便的在此基础上衍生自己的功能，比如增加自定义模块，增加运行模式、机器人监控、无人机监控、挖掘机监控、检察院审判监控等。
16. 支持xp、win7、win10、linux、mac、各种国产系统（UOS、中标麒麟、银河麒麟等）、嵌入式linux等系统。
17. 注释完整，项目结构清晰，超级详细完整的使用开发手册，精确到每个代码文件的功能说明，不断持续迭代版本。

三、体验地址

1. 体验地址：​​https://pan.baidu.com/s/1d7TH_GEYl5nOecuNlWJJ7g​​ 提取码：01jf 文件名：bin_video_system.zip。
2. 国内站点：​​https://gitee.com/feiyangqingyun​​
3. 国际站点：​​https://github.com/feiyangqingyun​​
4. 知乎主页：​​https://www.zhihu.com/people/feiyangqingyun/​​

四、效果图

五、核心代码

OnvifDevice *frmVideoMain::getCurrentDevice()
{
    OnvifDevice *onvifDevice = 0;

    //判断当前url,找出该url对应的ptz地址
    if (!App::CurrentUrl.isEmpty()) {
        //可能是主码流也可能是子码流
        int index1 = DBData::IpcInfo_RtspMain.indexOf(App::CurrentUrl);
        int index2 = DBData::IpcInfo_RtspSub.indexOf(App::CurrentUrl);
        int index = -1;
        if (index1 >= 0) {
            index = index1;
        } else if (index2 >= 0) {
            index = index2;
        }

        if (index >= 0) {
            QString userName = DBData::IpcInfo_UserName.at(index);
            QString userPwd = DBData::IpcInfo_UserPwd.at(index);
            QString onvifAddr = DBData::IpcInfo_OnvifAddr.at(index);
            QString mediaAddr = DBData::IpcInfo_MediaAddr.at(index);
            QString ptzAddr = DBData::IpcInfo_PtzAddr.at(index);

            bool exist = false;
            foreach (OnvifDevice *device, devices) {
                if (device->getDeviceUrl() == onvifAddr) {
                    exist = true;
                    onvifDevice = device;
                    break;;
                }
            }

            if (!exist) {
                onvifDevice = new OnvifDevice(this);
            }

            onvifDevice->setUser(userName, userPwd);
            onvifDevice->setDeviceUrl(onvifAddr);
            onvifDevice->setMediaUrl(mediaAddr);
            onvifDevice->setPtzUrl(ptzAddr);

            if (!exist) {
                devices << onvifDevice;
            }
        }
    }

    return onvifDevice;
}

void frmVideoMain::moveRelative(double x, double y, double z)
{
    OnvifDevice *device = getCurrentDevice();
    if (device != 0) {
        QString profileToken = device->getProfile();
        device->moveRelative(profileToken, x, y, z);
        qDebug() << "相对移动" << App::CurrentUrl << profileToken;
    }
}

void frmVideoMain::moveAbsolute(double x, double y, double z)
{
    OnvifDevice *device = getCurrentDevice();
    if (device != 0) {
        QString profileToken = device->getProfile();
        device->moveAbsolute(profileToken, x, y, z);
        qDebug() << "绝对移动" << App::CurrentUrl << profileToken;
    }
}

void frmVideoMain::mousePressed(int position)
{
    QString str;
    if (position == 0) {
        str = "底部";
    } else if (position == 1) {
        str = "左下角";
    } else if (position == 2) {
        str = "左侧";
    } else if (position == 3) {
        str = "左上角";
    } else if (position == 4) {
        str = "顶部";
    } else if (position == 5) {
        str = "右上角";
    } else if (position == 6) {
        str = "右侧";
    } else if (position == 7) {
        str = "右下角";
    } else if (position == 8) {
        str = "中间";
    }

    DeviceHelper::addMsg(QString("按下云台 %1").arg(str));
}

void frmVideoMain::mouseReleased(int position)
{
    QString str;
    if (position == 0) {
        str = "底部";
    } else if (position == 1) {
        str = "左下角";
    } else if (position == 2) {
        str = "左侧";
    } else if (position == 3) {
        str = "左上角";
    } else if (position == 4) {
        str = "顶部";
    } else if (position == 5) {
        str = "右上角";
    } else if (position == 6) {
        str = "右侧";
    } else if (position == 7) {
        str = "右下角";
    } else if (position == 8) {
        str = "中间";
    }

    DeviceHelper::addMsg(QString("松开云台 %1").arg(str));
    mousePtz(position);
}

void frmVideoMain::mousePtz(int position)
{
    //根据按下的不同部位发送云台控制命令
    //1. x、y、z 范围都在0-1之间。
    //2. x为负数，表示左转，x为正数，表示右转。
    //3. y为负数，表示下转，y为正数，表示上转。
    //4. z为正数，表示拉近，z为负数，表示拉远。
    //5. 通过x和y的组合，来实现云台的控制。
    //6. 通过z的组合，来实现焦距控制。

    //计算速度,转为小数
    double speed = (double)ui->sliderPtzSpeed->value() / 10;
    if (position == 0) {
        moveRelative(0.0, -speed, 0.0);
    } else if (position == 1) {
        moveRelative(-speed, -speed, 0.0);
    } else if (position == 2) {
        moveRelative(-speed, 0.0, 0.0);
    } else if (position == 3) {
        moveRelative(-speed, speed, 0.0);
    } else if (position == 4) {
        moveRelative(0.0, speed, 0.0);
    } else if (position == 5) {
        moveRelative(speed, speed, 0.0);
    } else if (position == 6) {
        moveRelative(speed, 0.0, 0.0);
    } else if (position == 7) {
        moveRelative(speed, -speed, 0.0);
    } else if (position == 8) {
        moveAbsolute(0.0, 0.0, 0.0);
    }
}