摘" 要：随着人工智能不断成熟，自动驾驶汽车行业发展迅速。为保证道路交通的安全性，自动驾驶汽车对于交通标志识别的准确性要求极高。文章将基于JavaWeb技术栈，利用MySQL数据库存储数据，使用IDEA集成开发环境，设计了视频采集与传输系统，该系统由五个主要功能构成，采用数据流转自动化流程，支持视频的采集、预处理和存储，用于识别算法研究的前期数据采集工作。该系统对于监控系统、教育教学系统也具有一定的推广性。
关键词：JavaWeb；视频采集与传输系统；MySQL
中图分类号：TP311" 文献标识码：A" 文章编号：2096-4706（2025）04-0107-05
Design of the Video Acquisition and Transmission System Based on JavaWeb
YANG Haojun
（Guangxi Eco-engineering Vocational and Technical College， Liuzhou" 545004， China）
Abstract： With the continuous maturity of Artificial Intelligence， the self-driving automobile industry is developing rapidly. In order to ensure the safety of road traffic， self-driving automobiles have extremely high requirements for the accuracy of traffic sign recognition. Based on the JavaWeb technology stack， this paper designs a video acquisition and transmission system by using the MySQL database to store data and the IDEA integrated development environment. The system comprises five core functions， employs an automated data flow process， and supports video acquisition， preprocessing and storage， for the preliminary data collection work of recognition algorithm research. The system also has certain popularization for monitoring systems and education teaching systems.
Keywords： JavaWeb; video acquisition and transmission system; MySQL
0" 引" 言
近年来自动驾驶汽车行业正在飞速发展，部分城市已经开始试运营自动驾驶出租车、无人配送机器人及无人驾驶货车等。自动驾驶技术已然成为最热门的技术之一，提高通行效率和减少道路拥堵是自动驾驶技术的优势[1]。安全、高效、舒适的自动驾驶汽车离不开高精度的传感器、复杂算法和强大的计算能力感知环境、智能决策与协同控制等[2]。在自动驾驶汽车系统中，交通标志识别是保证道路交通安全性的核心功能之一，要求车辆行驶过程中使用车载摄像头提取当前场景下的交通标识图像进行检测和识别，将结果反馈给车辆或驾驶员[3]。交通标志识别离不开准确、实时、稳定的视频采集与传输系统。
在实际的应用场景当中，为了确保远端获取到的高清视频能够传输到监控室，并进行更深入的分析与处理，这对视频的采集和传输提出了较高的要求[4]。特别是应用于自动驾驶汽车的视频采集与传输系统需要能够在不同的光照强度或恶劣天气的情况下依旧能稳定、高速进行视频采集，并采取有效的加密和防护措施进行传输。文章设计了一套视频采集与传输系统，为非标况道路交通标志识别算法研究提供技术系统支持。
1" 系统需求分析
根据非标况道路交通标志识别算法研究课题的需要，视频采集与传输系统是以高清车载摄像机作为采集设备，将获取到的道路视频图像信息进行预处理，通过无线数字传输网络调用BEM-wiener的信道估计算法实现视频信息的实时传输与保存[5]。
视频采集与传输系统架构如图1所示，具体构成内容如下：
1）用户层：系统包含三种角色，即普通用户、管理员和系统管理人员，不同的角色登录进入后将会进入对应的操作界面。普通用户登录后可进行视频实时采集和视频传输；管理员和系统管理人员登录后可查看用户传输过来的视频，也可根据后续查询或研究分析的需要，随时调取相应视频。新用户首次登录无账户名和密码，则需先注册成功后再登录。为确保信息安全，新增管理员无法直接注册，必须由系统管理员进入系统内添加，避免普通用户自行注册为系统管理员。
2）展现层：采用HTML+CSS和JSP等前端技术实现网页操作界面的设计。
3）功能层：包含登录注册、信息管理、视频采集、视频传输和视频查看5个主要功能，负责处理用户层的请求与响应操作，满足视频采集与传输系统的实际应用需求。
4）数据层：存储普通用户、管理员和系统管理员的数据，以及视频数据。
5）支撑层：在Windows系统环境下，使用Tomcat服务器处理前后端交互操作，并运用MySQL数据库存储数据层的相关数据，从而确保视频采集与传输系统稳定运行。
2" 系统用例分析
2.1" 普通用户用例分析
普通用户操作的用例图如图2所示，具体功能如下：
1）登录注册功能：当用户首次进入系统无账号时，则需先进行注册填写相关信息，注册成功后重新进入登录页面，完成登录操作才可进入相应系统页面。若用户登录后直接关闭网页，并未点击退出按钮，5分钟内重新进入系统，则无须登录直接进入。
2）个人信息管理功能：用户可以修改自己的个人信息。当用户修改手机号或邮箱时，需要通过验证码的形式验证手机号或邮箱的真实性。
3）视频采集功能：用户触发视频采集指令后，获取并启动摄像头，对当前画面进行实时采集。同时，对画面做预处理和图像增强操作，确保采集到的数据便于检测与识别算法的研究。
4）视频传输功能：将采集获取到的视频数据进行处理，快速、安全的传输到接收端。
5）查看视频功能：查看自己曾传输的所有视频信息及视频内容，也可以通过日期、时间等条件进行筛选。
6）退出登录功能：用户可安全退出系统。
2.2" 管理员和系统管理员用例分析
管理员和系统管理员操作的用例图如图3所示，具体功能如下：
1）登录功能：通过管理员或系统管理员的账号和密码进行登录操作，即可进入相应的系统页面。若用户登录成功后直接关闭网页，并未点击退出按钮，5分钟内重新进入系统，则无须登录直接进入。
2）信息管理功能：包含个人信息管理、添加管理员信息、修改管理员信息和删除管理员信息功能。管理员和系统管理员都可以修改自己的个人信息，但增加、删除、修改管理员只有系统管理员才有权限操作。
3）查看视频功能：管理员和系统管理员可查看普通用户传输的所有视频信息及内容，也可以通过用户名、日期、时间等条件进行查询。
4）退出登录功能：管理员和系统管理员可安全退出系统。
3" 开发环境
基于非标况道路交通标志识别算法研究课题项目的实际应用，本系统采用B/S开发模式，从而脱离了时间、地域等对系统的限制，所有业务功能用户能通过浏览器使用本系统。
前端UI界面：采用HTML、CSS、Bootstrap框架等相关技术实现。Bootstrap框架预设了一套CSS样式和与之对应的jQuery代码，便于开发者快速搭建精美的前端界面[6]。
数据存储：采用MySQL进行数据库的设计与存储。MySQL数据库是广受欢迎的关系型数据库管理系统，提供了丰富的API接口和管理工具，具备较高的可靠性和稳定性。
后端开发：在IDEA集成开发环境中使用Java语言进行编程，服务器端采用JavaWeb技术实现。Java编程语言是当前应用较为普遍的编程语言，具备语法简单、面向对象、稳定、与平台无关、多线程、动态等特点[7]。而JavaWeb是通过Servlet和JSP解析客户端发送过来的请求，连接数据库服务器取出相应数据进行处理，将最终的结果响应到前端[8]。
4" 系统设计
4.1" 登录注册模块设计
不同类型的用户所对应的权限也不同，因此该系统必须登录后才能进入。根据系统需求，普通用户、管理员和系统管理员均有登录功能，而注册功能只能注册普通用户，管理员账号不可以随意注册，只能由系统管理员进行添加。
4.1.1" 登录功能
当用户进入登录界面输入用户名和密码，并点击“登录”按钮后，系统将会对文本框进行校验，检查是否已全部填写，否则会弹出相应提示“用户名或密码不能为空”。再根据登录时是否勾选系统管理员，在数据表中检验用户名和密码是否正确，若正确则进入到相应的视频采集与传输界面；若验证失败，则弹出提示“用户名或密码错误”。若用户登录后关闭系统页面，五分钟内再次进入本系统，则无须登录，直接进入视频采集与传输的操作界面。登录流程如图4所示。
4.1.2" 注册功能
普通用户在注册界面填写注册信息时，系统会引导用户填写各个部分的信息，并进行实时保存。系统会对当前页面的文本框进行校验，检查是否全部填写完、两次输入的密码是否一致、密码是否符合注册要求（密码由6～20位字符组成，包含大小写字母和数字，不能包含空格和特殊字符）、手机号和邮箱是否符合规范，以及该用户名是否已被注册。只要有一项要求不符合则会弹出相应提示，只有达到所有要求才可注册成功，将相应信息添加到数据库User表中，并标注用户类型为普通用户。注册流程如图5所示。
4.2" 视频采集模块设计
视频数据的采集是视频传输系统的必要部分，该模块是普通用户的权限，启动后开始实时采集。普通用户发出指令后，系统获取并开启视频采集设备，进行视频采集，如图6所示。视频采集会受到天气的影响，暴晒天气或者雷雨交加的暴雨天都可能会导致画面模糊、亮度损失、退化等问题。为确保视频质量，在视频采集后需要使用画面去噪、画面增强和码率压缩等方式对图像进行预处理。
用户登录进入界面后将会触发摄像头开启指令，通过getUserMedia（）获取媒体设备，同时还需要处理浏览器兼容性问题。当用户允许获取设备，则success Callback被调用，回调函数的参数则为Media Stream对象；反之，则error Callback被调用。再运用Video对象play（）方法，用户则可在网页上查看到当前设备摄像头所拍摄的画面。
点击“开始”按钮触发录制功能，对Media Stream创建Media Recorder对象进行录制，Media Recorder.ondataavailable获取当前摄像头。点击“开始”按钮后录制的数据，将会提供一个Blob对象，即开始数据采集工作。点击“结束”按钮后，将会终止录制器，关闭媒体流，即数据采集工作结束。采集到的视频使用归一化处理，将视频数据调整到合适的数值范围，改善视频质量[9]。
4.3" 视频传输模块设计
系统无须人工启动传输功能，它能通过摄像头的帧率和图像帧数自动完成截段保存的操作，随即触发视频传输功能[10]。分段保存视频流后，将录制获得的Blob对象转成File对象，添加到FormData对象，运用Ajax上传到后端。后端代码创建ServletFileUpload对象，配置上传参数，通过调用ServletFileUpload.parseRequest（request）解析前端传递的数据，并存储到数据库video表中，并提示“文件上传成功！”，即完成视频传输工作。数据传输过程中要加强数据安全和隐私保护，采用加密处理和访问控制机制，确保传输过程中不被非法截获和可追溯性。视频传输成功界面及数据库存储记录如图7所示。
4.4" 用户信息管理模块设计
普通用户、管理员和系统管理员登录后都可进入个人信息管理界面，对个人信息进行修改。进入界面将会读取数据库User表中当前用户的姓名、性别、联系电话等各字段数据，根据页面需要显示到相应位置。用户只需更正需要修改的信息，点击提交后将新数据更新到数据库中。由于密码需保密，则进入界面时不显示，如需修改点击修改密码按钮，再根据提示输入两遍密码进行修改。
系统中新增、修改和删除管理员用户信息的操作仅限系统管理员执行，避免其他人恶意操作，确保视频信息的安全：
1）新增管理员：该界面显示添加管理员需要填写的信息，点击提交按钮后将当前数据保存到数据库User表中。对于手机号、Email等具有特殊要求的输入框，均会对其进行检验，只有符合所有输入框的填写要求后才会存入到User表中，并标注用户类型为管理员。
2）修改管理员：在管理员信息列表中，选择需要修改的管理员名称，系统将会访问数据库将该管理员信息显示在页面上，当前界面与个人信息管理功能基本一致。
3）删除管理员：在管理员信息列表界面，点击需要删除的人员信息所对应的“删除”按钮，系统将会将数据库User表中该管理员的信息删除，并更新当前管理员信息列表界面。
4.5" 视频查看模块设计
不同用户的视频查看模块有所不同，普通用户仅能查看自己上传的视频时间和内容，即查询数据库video表中当前用户曾上传的视频数据，以表格的形式显示在当前页面；而管理员和系统管理员可查看所有用户上传的视频时间和内容，即以表格的形式显示出数据库video表中所有的视频数据。无论是哪种类型用户，每行数据后均设有查看按钮，点击则可播放视频，同时还能根据视频上传时间进行升序或降序排列。数据太多时，不仅可以通过页面上方的搜索进行查找，也可以使用用户名、日期、时间等进行筛选。视频信息界面如图8所示。
5" 结" 论
随着人工智能技术的普及，视频采集与传输系统的应用范围将不断扩大。文章结合自动驾驶汽车非标况道路交通标志识别算法研究课题的需求，对视频采集与传输系统整体进行了详细的需求分析、用例分析，以及核心模块详细的实现设计。避免恶劣天气对视频采集效果的影响，系统的视频采集阶段也相应做了一些简单的图像预处理，为后续非标况道路交通标志识别算法研究奠定了基础。如果在视频图像预处理时能更进一步优化图像增强算法，将更有利于自动驾驶汽车的识别，提升安全性和稳定性。同时，该系统还能适用于监控系统、教育教学系统等。
参考文献：
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[2] 端帅，王霁宇，秦孔建，等.自动驾驶汽车实际道路测试系统设计与实现 [J].制造业自动化，2022，44（11）：208-214.
[3] 陈晗晗，王俊英，任肖月.交通标志的检测与识别方法研究综述 [J].信息技术与信息化，2024（3）：77-82.
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[9] 梁建勇.基于视频识别的人员密集度检测系统设计 [J].电子设计工程，2021，29（23）：152-157.
[10] 张博，罗维平.基于监控视频的奶牛饲料消耗状态监测与预测系统 [J].农业与技术，2024，44（9）：47-50.
作者简介：阳皓筠（1995—），女，汉族，广西桂林人，工程师，本科，研究方向：应用开发、数据挖掘。
收稿日期：2024-08-10
基金项目：自然科学类课题（XJ2022002201）
