王寶丹

(黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)技術(shù)學(xué)院， 哈爾濱 150025)

基于Linux平臺(tái)的數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究

王寶丹

(黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)技術(shù)學(xué)院， 哈爾濱 150025)

隨著網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)視頻圖像相關(guān)的應(yīng)用越來(lái)越多。通過TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸成為可視電話，視頻監(jiān)控等應(yīng)用的趨勢(shì)。把模擬的視頻圖像信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)引入網(wǎng)絡(luò)，即可以實(shí)現(xiàn)即時(shí)可視、監(jiān)控功能，不再受距離干擾等方面的限制。而隨著Linux的飛速發(fā)展，其在相關(guān)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)也越來(lái)越明顯，利用Linux系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖像采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸已經(jīng)成為可能。因此本文對(duì)Linux平臺(tái)下的視頻圖像采集和傳輸進(jìn)行了研究。

Linux平臺(tái)； 視頻圖像信號(hào)；數(shù)字信號(hào)；TCP/IP協(xié)議

0 引言

在Linux平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)了視頻圖像的采集、壓縮、傳輸及顯示，圖像清晰，實(shí)時(shí)性較好。采用USB攝像頭結(jié)合Linux下自帶的驅(qū)動(dòng)模塊Video For Linux實(shí)現(xiàn)視頻采集，在H.264算法視頻編解碼平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)視頻的壓縮和解壓。視頻傳輸則采用TCP/IP協(xié)議，具有很高的可靠性，并保證了較好的實(shí)時(shí)性?？傮w研究包括：開發(fā)環(huán)境的搭建；服務(wù)器端軟件設(shè)計(jì)；客戶端軟件設(shè)計(jì)，最終完成傳輸視頻圖像的接收和顯示。

1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的建立與驅(qū)動(dòng)程序的搭建

1.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的搭建

在Windows系統(tǒng)下搭建一個(gè)虛擬機(jī)，在虛擬機(jī)中安裝Linux操作系統(tǒng)。Linux操作系統(tǒng)為Centos，虛擬機(jī)的安裝及編譯環(huán)境的建立包括安裝VMwareWorkstation，創(chuàng)建一個(gè)虛擬機(jī)，在PC機(jī)上裝載centos 5操作系統(tǒng)，內(nèi)核版本為2.6.18，安裝VMwareTools編譯工具包。

1.2 攝像頭驅(qū)動(dòng)安裝移植

采用中星微ZC0301 USB攝像頭。該攝像頭具有性能良好、成本低、易于集成支持同步、異步數(shù)據(jù)傳輸，并提供良好的圖像處理能力及對(duì)外接口，兼容性好等優(yōu)點(diǎn)。Linux內(nèi)核只提供了對(duì)ov511攝像頭的驅(qū)動(dòng)程序，為了能夠使用ZC0301 USB攝像頭，同時(shí)減輕開發(fā)的工作量，系統(tǒng)移植安裝了通用USB攝像頭驅(qū)動(dòng)程序SPCA5xx。

2 服務(wù)器端軟件設(shè)計(jì)

服務(wù)器端主要的模塊包括視頻圖像采集模塊，圖像壓縮模塊，和網(wǎng)絡(luò)傳輸發(fā)送模塊。

2.1 圖像采集模塊

選用中星微ZC0301 USB攝像頭，并從網(wǎng)上下載攝像頭驅(qū)動(dòng)程序SPCA5xx-20060501.tar.gz然后進(jìn)行解壓、編譯、安裝。

2.2 圖像壓縮模塊

首先對(duì)原始視頻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理，壓縮有硬件壓縮和軟件壓縮兩種方式。本文選擇將原始RGB數(shù)據(jù)進(jìn)行空間轉(zhuǎn)換成YUV格式后，再進(jìn)行軟件壓縮。鑒于H.264的高壓縮率等優(yōu)點(diǎn)，選擇H.264壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)對(duì)采集的視頻圖像進(jìn)行壓縮。

2.3 網(wǎng)絡(luò)傳輸發(fā)送模塊

從攝像頭采集來(lái)的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮處理后，被送入發(fā)送緩沖區(qū)。此時(shí)線程1即建立網(wǎng)絡(luò)連接線程處于阻塞狀態(tài)，一旦客戶端發(fā)來(lái)連接請(qǐng)求，線程獲得客戶端的IP信息，以此參數(shù)建立線程2向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)流。

3 客戶端軟件設(shè)計(jì)

客戶端實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的接收、解碼處理及顯示。應(yīng)用程序運(yùn)行后，首先建立網(wǎng)絡(luò)連接，發(fā)送連接請(qǐng)求；連接成功后，發(fā)送圖像請(qǐng)求信息，接收來(lái)自服務(wù)器端的圖像數(shù)據(jù)，接收完一幀即送解碼緩沖區(qū)進(jìn)行解碼；最后，將解碼數(shù)據(jù)送入顯示緩沖區(qū)利用SDL進(jìn)行顯示。

3.1 網(wǎng)絡(luò)傳輸接收模塊

客戶端亦使用Socket套接字建立網(wǎng)絡(luò)連接，與服務(wù)端進(jìn)行通信，來(lái)接收來(lái)自服務(wù)端的圖像數(shù)據(jù)。

3.2 解碼及顯示模塊

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要圍繞Linux下的視頻采集，壓縮和傳輸技術(shù)等方面進(jìn)行了大量的研究。服務(wù)端完成了基于V4L的視頻圖像的采集，基于H.264的視頻圖像壓縮以及基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)傳輸發(fā)送?？蛻舳藢?shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的接收、解碼以及基于SDL庫(kù)的視頻圖像顯示。提供了直接讀取和內(nèi)存映射兩種采集方式；在采集圖像的格式方面選擇YUV格式從攝像頭獲得數(shù)據(jù)是未經(jīng)壓縮的，需要調(diào)用壓縮模塊進(jìn)行壓縮。最終實(shí)現(xiàn)較為清晰的、實(shí)時(shí)的、可靠的視頻圖像顯示。

[1]鄭靈翔.嵌入式Linux系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008：218.

[2]汪燦華.基于ARM的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究[D].南昌：南昌大學(xué)，2007.

[3]金福輝.基于Intel Xscale270 平臺(tái)與嵌入式Linux的圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2007.

[4]華清遠(yuǎn)見嵌入式培訓(xùn)中心.嵌入式Linux C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2007：303，308-316.

(編輯 馬海超)

Research of Digital Video Monitoring System based on Linux Platform

WANG Baodan

(Heilongjiang Construction Vocational and Technical College, Harbin 150025, China)

With the rapid development of network and multimedia technology, the application of network video image is more and more. Network video transmission through the TCP / IP protocol, becomes video telephony, and video surveillance. The video image signal of simulation is shifted into a digital signal, which is then brought into the network. This can achieve real-time visual monitoring, and it will no longer suffer from restrictions from distance interference and other aspects. With the rapid development of Linux, its advantages in the relevant areas are more and more obvious. Using Linux system to achieve image acquisition, and network transmission has become possible. Therefore, this paper studies the video image acquisition and transmission under Linux platform.

Linux platform; video image signal; digital signal; TCP / IP protocol

2017-04-02

王寶丹(1983- )。碩士學(xué)位，講師。主要研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。

G712

B

1672-0601(2017)06-0113-02