技术摘要：
一种实现宠物喂食器视频监控和远程控制的方法，包括以下步骤：1)为无屏幕、无法用户操作的Android系统的宠物喂食器连接上USB摄像头，打开Android studio；2)在Android studio中的主活动初始化USB摄像头；3)启动USB摄像头预览；4)对USB摄像头获取到的每一帧采用简化的帧  全部
背景技术：
人类的发展离不开科技的进步，伴随着计算机和信息处理技术的  不断发展，人们 的生活在电子产品的帮助下变得简便、舒服、安全。  最近几年，智能手机和智能家居的飞速 发展，进一步推进了人们智能 化的生活方式。 公共安全不光是引起各国的注意，也激发了民众对公共安全的担  忧，其中最基本 的安全就是外在环境的安全。而视频监控系统作为一  种替代普通人眼的监控手段，不仅能 用于一般的家庭安防，也能用于  公共安全的安防监控。目前视频监控已广泛应用于商场、 车站、银行、  商贸洽谈、体坛赛事等众多公共场合，同时气象、交通、医疗等众多  领域也在 广泛采用视频监控，甚至越来越多的家庭开始使用监控设备。  在目前安防这个领域中，发 展最快最火需求最大的当属视频监控。尤  其是在近几年传统互联网向在移动互联网快速 迁移的大背景下，视频  监控迎来另一个发展高潮，传统视频监控开始向移动便携化的方向 发  展。 移动化的视频监控与智能终端、Internet的发展紧密相联，后者 的发展将极大推 动视频监控的发展。2008年以后，具有革命性的手机  操作系统的出现，尤其是Google推出 的安卓系统，使得进行各种应  用的开发周期大大缩短。其不仅推动了终端市场的发展，改 变了移动  行业，也极大的推动了互联网向移动化的方向迈进，目前搭载该系统 的终端更 是达到84.6％。另外手机网络目前大范围向4G制式过渡，  通信质量和传输速度得到大幅提 升。而近几年随着以高通、MTK为 处理器核心的移动智能手机终端硬件不断提升，使得智能 终端的功能  更加强大，逐渐可以取代传统PC。在图像处理方面，其不仅可以利  用摄像头进 行图像实时釆集，同时还可以利用其具备的网络通信功能  实现随时随地的获取或传送监 控图像，这为视频监控提供了巨大的便  捷性和广泛的应用性。 目前许多开发板采用Android操作系统，但出于成本考虑，许多  厂家不会安装传 统的CMOS摄像头，而USB接口则一定会安装。因  此，提供一种Android系统的外接USB摄像头 实现物体运动检测的方 法既可以节省成本又可以达到视频监控的目的。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明针对无屏幕、无法用户操作的  Android系统的 宠物喂食器，给宠物喂食器连接上USB摄像头，提供  一种初始化USB摄像头的方法和一种简 化的帧间差分法来实现对物体 的运动检测，然后在移动端上通过SIP协议实现对宠物喂食 器的远程  控制。 为了解决上述技术问题本发明提供如下的技术方案： 4 CN 111614866 A 说　明　书 2/7 页 一种实现宠物喂食器视频监控和远程控制的方法，包括以下步骤： 1)为无屏幕、无法用户操作的Android系统的宠物喂食器连接上  USB摄像头，打开 Android  studio； 2)在Android  studio中的主活动初始化USB摄像头； 3)启动USB摄像头预览； 4)对USB摄像头获取到的每一帧采用简化的帧间差分法检测物体 运动； 5)移动端通过SIP协议实现对设备的远程控制。 进一步，所述步骤2)中，初始化USB摄像头包括以下步骤： (2.1)获取权限； (2.2)获取到权限之后继而调用UVCCamera这个开源库的进程连  接方法来尝试建 立USB连接； (2 .3)在进程连接方法中可以看到在第一次建立连接的时候会新  建一个 UsbControlBlock对象，在它的构造函数里会调用USBMonitor  中mUsbManager的 openDevice方法来创建连接； (2.4)回到进程连接方法，在USB连接建立后，会调用USBMonitor  中的监听接口： mOnDeviceConnectListener，在该接口的onConnect  方法里拿到USB连接建立成功的回调， 在该回调里就可以调用  UVCCameraHandler的open方法来准备真正启动相机； (2 .5)在handleMessage中会调用创建UVCCameraHandler时候  同时创建的 CameraThread的handleOpen方法，在该方法中创建了与  c层交互的核心类——UVCCamera； 创建完之后继而直接调用了open  方法，可以看到UVCCamera的open方法中调用了 nativeConnect、  nativeGetSupportedSize、nativeSetPreviewSize这三个native的  方法 来真正启动相机；相机启动之后会继续回到CameraThread的  handleOpen方法，在该方法中 又调用了callOnOpen来通知外部相机 开启继而完成整个相机的启动过程。 所述步骤3)包括以下步骤： (3.1)在USBMonitor.OnDeviceConnectListener的onConnect 回调中(openCamra 之后)调用UVCCameraHandler的startPreview 方法； (3 .2)回到预览流程可以看到AbstractUVCCameraHandler中拿  到外部传入的 surface之后执行了与openCamera相同的流程——通过  消息机制调度相机操作，这里就发 送了一个MSG_PREVIEW_START消息  通知AbstractUVCCameraHandler.CameraThread来开启 预览； (3.3)CameraThread中的handleStartPreview大概就是做了设  置预览相关参数、 设置预览数据回调监听、绑定纹理、开启预览等这  几部操作。之后调用的逻辑就进入到了 jni层。 所述步骤4)中，帧间差分法先进行灰度变换，然后相邻帧作差  分，差分完成后再 通过固定阈值或自适应阈值来作二值化或提取差异  灰度数，运动轮廓的提取通过对差异 像素进行着色标记或者二值化来 实现；所述步骤4)包括以下步骤： (4.l)对序列图像进行中值滤波预处理，去掉图像随机噪声，减  少以后运算的复 杂度，克服噪声对图像处理结果的干扰； (4.2)从视频图像序列中选取出背景图像，使其只包含固定的背 景图像； 5 CN 111614866 A 说　明　书 3/7 页 (4.3)在视频图像序列中选取连续的两帧图像，其中前一帧图像  pk-1(x,y)，当前 帧图像pk(x,y)； (4.4)计算当前帧与背景帧的差得FD(x,y)，从图像中提取出完  整的目标； (4.5)计掉当前1帧的差得FG(x,y)，得到目标的变化量； (4.6)求帧差FD(x,y)与，FG(x,y)的交集得到运动目标粗糙的运  动区域幽像。 所述步骤5)包括以下步骤： (5.l)首先客户端向信令服务器发送OPTIONS请求，OPTIONS请求 的消息体应该添 加query等XML节点表示查询视频参数节点； (5.2)信令服务器转发OPTIONS请求给NVS； (5.3)AVS收到OPTIONS请求后，回复200OK给信令服务器，其  XML节点包含了视频 参数节点； (5 .4)用户单元向SIP服务器发送INVITE请求，INVITE请求的消  息体应该添加 mediaXML节点表示是请求实时视频，同时消息体中也要  添加表示视频参数的节点，包括分 辨率、音视频压缩格式和码率； (5.5)接着SIP服务器转发INVITE请求给设备； (5.6)SIP服务器收到请求后回复100trying表示收到请求； (5.7)设备收到INVITE请求后先回应100trying,表示收到请求； (5.8)设备收到media请求信息后，回复200ok给SIP服务器； (5.9)SIP服务器回复200OK给用户表示准备发送视频给用户，  200OK回复的消息 体中有发送给用户的视频的参数信息，如分辨率、  音视频压缩格式、码率等，还有视频转发 服务器的IP、端口以及用户 需要发送给视频服务器的激活码消息体信息； (5.10)用户收到200OK请求后回复ACK给SIP服务器； (5.11)SIP服务器向设备回应ACK，设备收到ACK后开始发送视 频； (5.12)用户向SIP服务器发送BYE请求表示用户结束接收视频数  据； (5.13)SIP服务器回复200OK给用户表示BYE请求完成； (5.14)SIP服务器转发BYE请求给设备； (5.15)设备收到BYE后，停止视频发送，并响应200  0K给服务  器。 本发明通过Android系统的宠物喂食器对USB摄像头的初始化，然  后对USB摄像头 获取到的帧采用简化的帧间差分法，从而实现对物体  的运动检测，最后在移动端上通过 SIP协议实现对该设备的控制。 Android系统的宠物喂食器连接上USB摄像头之后，我们要做的  第一件事就是获 取权限，在获取到权限之后将UVCCamera这个开源库  导入到自己的Android工程中，然后调 用这个库的进程连接方法并调  用USBMonitor的监听接口：OnDeviceConnectListener，这 个接口是 从外部创建USBMonitor时候实现的，而在该接口的连接方法里我们就  可以拿到 U S B连接建立成功的回调，在该回调里就可以 调用U V C C a m e r a  开源库中的 UVCCameraHandler的open方法来准备真正启动相机。 重写USB摄像头的onPreviewFrame(字节[ ]数据)方法，并  将默认的YUV转换为 RGB，进一步，对相邻的两帧采用简化的帧间差 分法。 帧间差分法是一种通过对视频图像序列中相邻两帧作差分运算来  获得运动目标 6 CN 111614866 A 说　明　书 4/7 页 轮廓的方法，它可以很好地适用于存在多个运动目标和  摄像机移动的情况。当监控场景中 出现异常物体运动时，帧与帧之间  会出现较为明显的差别，两帧相减，得到两帧图像亮度 差的绝对值，  判断它是否大于阈值来分析视频或图像序列的运动特性，确定图像序  列中 有无物体运动。图像序列逐帧的差分，相当于对图像序列进行了 时域下的高通滤波。 在运动检测中，帧间差分法比较通用的做法是先进行灰度变换，  然后相邻帧作差 分，差分完成后再通过固定阈值或自适应阈值来作二  值化或提取差异灰度数，然后进行形 态学处理或判断差异数，以提取  出运动目标轮廓或判断运动目标是否存在，整个过程比较 费时。而通  常视频监控中，最主要的工作是要判断有无运动目标，而不一定要判 断出运动 目标的位置，同时处理时间越短越好，所以完全可以去掉形  态学来处理过程，以实现对运 动目标的运动状态作出快速判断，而运  动轮廓的提取可以通过对差异像素进行着色标记 来实现(这个过程也 可以改成二值化过程)，不用等到获取整个差分图像后再进行。 简化的帧间差分法算法的实现过程如下： RGB图像转换为灰度图像，RGB图像的别称为真彩图像，在通常情  况下，会按照图 像的颜色，一红绿蓝三种颜色为一组，每一组均代表  像素的色彩。这些色彩直接存在图像 的数组之中而且不需要使用调色  板，RGB图像作为一种拥有二十四位的图像，三种颜色均 在一组中占  据八个位码，在理论上，所有的图像总共有2的24次方种颜色。因为  涵盖灰度 级不同，所以该类图像成为灰度图像，在通常的情况下，大  多数的灰度图像只能存放在一 个矩阵里，在该矩阵中一个像素点就是  该矩阵中的一个元素。元素的数值可以涵盖某个亮 度区间，在通常情  况下，0指得是灰色，1和255指的是白色，因为灰度图像在存储的过  程中 用不到调色板，所以在编程的时候会用一个默认的系统调色板来  显示图像。根据不同的彩 色图像，我们可以利用其色度的不同建立三  维空间坐标系，三个数轴都代表一个色度，这 样就可以直接把色度进  行区分和读取，彩色图像就變成了直观的坐标图。这种方法有利于 我  们直观的读取图片信息。虽然这种方法看是简便，但是由于加权问题， 图片在还原的时 候有可能出现图像失真的情况，其主要原因在于我们  对于红黄蓝的敏感度不同； 图像差分处理，作为面向像素级演变的像素检测步骤，差分处理  可以建立连续帧 的差分和图像背景变化为坐标数据的差分算法。在连  续帧间差分处理方面，其中一套是将 连续的两帧进行对比，从中提取  有用的信息，这种算法的主要公式如下： D＝|f(x,y,i)-f(x,y,i-1)|   (1) 式(1)中f(x,y,i)和f(x,y,i-1)分别为前一帧和当前帧的亮度分量，  D为二者的 绝对值； 差分图像二值化，在运动目标视频序列图像差分算法之中，需要  对差分处理的图 像进行二值级化处理，依据点来检测或者是判断背景  和运动目标，这种算法的依据来自于 像素级理论。在通常的做法中，  二值算法需要建立一个值T，当差分的获得值在T的范围内 的时候，  应当将算法结果列为背景像素，反之为目标像素； 简化算法目标主要是判断有无运动目标出现，并不用判断运动目  标的位置，简化 算法采用固定阈值(具体阈值大小根据不同场景需求  去设定)，去掉了传统帧间差分法个 别步骤使判断运动目标速度更快。 针对无屏幕、无法用户操作的Android系统的宠物喂食器，为了  能控制该设备推 流和其他的相关功能，在移动端上通过SIP协议与设 备进行交互。 7 CN 111614866 A 说　明　书 5/7 页 SIP协议：Internet的许多应用都需要建立和管理一个会话，会  话在这里的含义 是在参与者之间的数据的交换。由于考虑到参与者的 实际情况，这些应用的实现往往是很 复杂的：参与者可能是在代理间  移动，他们可能可以有多个名字，他们中间的通讯可能是 基于不同的  媒介(比如文本，多媒体，视频，音频等)－有时候是多种媒介一起  交互。人们 创造了无数种通讯协议应用于实时的多媒体会话数据比如  声音，影像，或者文本。本SIP (会话初始协议)和这些协议一样， 同样允许使用Internet端点(用户代理)来寻找参与者 并且允许建立  一个可共享的会话描述。为了能够定位精确的会话参与者，并且也为  了其 他的目的，SIP允许创建基础的network  hosts(叫做代理服务器)， 并且允许终端用户注册 上去，发出会话邀请，或者发出其他请求。SIP  是一个轻形的，多用途的工具，可以用来创 建，修改和终止会话，它  独立运作于通讯协议之下，并且不依赖建立的会话类型。 本发明的有益效果为： 1)提供了一种简化的帧差法，不仅加快运动目标检测速度，而且  在不引入OpenCV 等复杂库的情况下实现了运动检测的功能。 2)提供了一种使用SIP协议实现对无屏幕，无法用户操作的  Android设备的控制。 附图说明 图1是本发明的流程图。 图2是初始化USB摄像头时序图。 图3是启动USB摄像头预览时序图。 图4是简化的帧间差分法实现过程图。 图5是远程控制设备的SIP信令交互流程图。