陸子幸+宋健+王凱

摘 要：該監(jiān)控系統(tǒng)使用jz2440開發(fā)板，采用UVC攝像頭對(duì)圖像進(jìn)行采集，然后通過WiFi無線網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的傳輸，并且通過mjpg_streamer軟件進(jìn)行視頻流的傳輸，最終在PC機(jī)和手機(jī)兩個(gè)客戶端實(shí)時(shí)的顯示監(jiān)控畫面。經(jīng)測試結(jié)果表明：該遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能夠提高監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、高效性，可以實(shí)現(xiàn)視頻圖像的實(shí)時(shí)傳輸。

關(guān)鍵詞：UVC攝像頭；無線傳輸；圖像壓縮；遠(yuǎn)程監(jiān)控

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.113

0 引言

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)包括嵌入式技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)等信息技術(shù)，各種先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合使得監(jiān)控系統(tǒng)的整體效率越來越高，讓這些技術(shù)更好的結(jié)合并應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)的監(jiān)控中是現(xiàn)在應(yīng)該去解決的問題。[1-3]在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的過程當(dāng)中，視頻圖像的處理和傳輸是比較關(guān)鍵的技術(shù)。現(xiàn)在的監(jiān)控系統(tǒng)多采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個(gè)開源的操作系統(tǒng)，這一點(diǎn)就會(huì)使得它的更新發(fā)展速度大大提高 [4-5]。

1 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案

本系統(tǒng)是在Linux操作系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案如下：①在搭建的Linux操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)采集和傳輸?shù)能浖O(shè)計(jì)。②在嵌入式平臺(tái)下利用USB攝像頭和WiFi無線網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的采集及傳輸。③通過mjpg_streamer軟件將攝像頭采集到的視頻圖像傳給用戶。系統(tǒng)的整體方案如圖1所示。

2 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

2.1 USB攝像頭驅(qū)動(dòng)

本系統(tǒng)所用的攝像頭是中星微zc301p攝像頭，需要在內(nèi)核中配置它才能夠使用，然后重新編譯燒寫內(nèi)核即可。

Device Drivers --->

<*> Multimedia support --->

<*> Video For Linux

[*] Video capture adapters （NEW） --->

[*] V4L USB devices （NEW） --->

<*> USB Video Class （UVC）

[*] UVC input events device support （NEW）

[*] GSPCA based webcams --->

<*> ZC3XX USB Camera Driver

從上面到就能看到UVC和GSPCA兩者的驅(qū)動(dòng)支持了，它們兩個(gè)是兩種攝像標(biāo)準(zhǔn)，一般的操作系統(tǒng)都會(huì)提供UVC標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)程序，不需要安裝任何的驅(qū)動(dòng)就可以運(yùn)行，早期的很多攝像頭用的就是GSPCA標(biāo)準(zhǔn)，ZC301p就屬于這一類型，在 GSPCA based webcams下最后能夠找到ZC3XX的驅(qū)動(dòng)支持。配置成功后USB攝像頭就可以像普通文件一樣被訪問，對(duì)它進(jìn)行讀、寫操作等。

2.2 WIFI無線網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)的配置

本系統(tǒng)使用的是RT3070芯片的WiFi無線網(wǎng)卡，它的ID信息是：USB＼VID_148F&PID_3070，要想使用網(wǎng)卡需要去配置內(nèi)核。在虛擬機(jī)上執(zhí)行以下命令cd drivers/net/wireless；grep "3070" * -nR。根據(jù)搜索到的結(jié)果確定使用哪一個(gè)源碼，打開源碼所在目錄的Makefile進(jìn)而確定配置項(xiàng)CONFIG_RT2800USB，然后在內(nèi)核目錄下執(zhí)行make menuconfig命令，對(duì)內(nèi)核進(jìn)行如下配置：

-> Networking suppor

-> Wireless

<*> cfg80211 - wireless configuration API

<*> Generic IEEE 802.11 Networking Stack （mac80211）

-> Device Drivers

-> Network device support （NETDEVICES [=y]）

-> Wireless LAN （WLAN [=y]）

-> Ralink driver support （RT2X00 [=y]）

<*>Ralink rt27xx/rt28xx/rt30xx（USB） support

配置完之后執(zhí)行make uImage，用新內(nèi)核重新啟動(dòng)開發(fā)板，插上WiFi無線網(wǎng)卡。根據(jù)打印信息知道要想使用該網(wǎng)卡，還需要添加固件，執(zhí)行sudo cp rt2870.bin/work/nfs_root/fs_mini_mdev_new/lib/firmware命令把固件rt2870.bin放到根文件目錄下。然后重新插上網(wǎng)卡，在虛擬機(jī)上執(zhí)行ifconfig wlan0 up啟動(dòng)網(wǎng)卡，再執(zhí)行命令ifconifg會(huì)打印出網(wǎng)卡的信息，說明該網(wǎng)卡成功使用。

3 視頻圖像的終端顯示測試

3.1 手機(jī)客戶端顯示

要想實(shí)現(xiàn)視頻流的傳輸需要移植mjpg-streamer軟件，在移植之前，首先要對(duì)libjpeg進(jìn)行移植，因?yàn)閙jpg-streamer是會(huì)依賴于libjpeg庫。這些工作完成之后啟動(dòng)開發(fā)板連接上USB HUB，然后插上wifi無線網(wǎng)卡和UVC攝像頭，在虛擬機(jī)上進(jìn)行測試，執(zhí)行mjpg_streamer -i "input_uvc.so -f 10 -r 640*480" -o "output_http.so -w www" 命令啟動(dòng)mjpeg-stream軟件。手機(jī)連接上無線網(wǎng)卡發(fā)出來的WiFi熱點(diǎn)，運(yùn)行編寫的手機(jī)Android軟件，輸入開發(fā)板的IP，進(jìn)入監(jiān)控界面。手機(jī)監(jiān)控如圖2所示。

3.2 PC機(jī)客戶端顯示

（下轉(zhuǎn)第137頁）

（上接第129頁）

PC客戶端可以直接在瀏覽器上看到監(jiān)控界面，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)、即插即用的效果。它是通過IP 地址和端口號(hào)創(chuàng)建 Socket 對(duì)象，并創(chuàng)建此 Socket 對(duì)象的輸入、輸出流。最后PC機(jī)連接上無線網(wǎng)卡所發(fā)出來的WiFi熱點(diǎn)，然后在google瀏覽器上輸入：192.168.1.17：8080/？action=stream，就可以瀏覽監(jiān)控界面，如圖 3所示。

4 總結(jié)

本系統(tǒng)以ARM9開發(fā)板為平臺(tái)，在Linux操作系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，由于嵌入式技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，使得監(jiān)控系統(tǒng)的靈活性大大提高，解決了傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)不能夠靈活的添加模塊的不足。使用UVC攝像頭進(jìn)行圖像的采集，且簡化UVC攝像頭驅(qū)動(dòng)的代碼，應(yīng)用WiFi無線傳輸?shù)募夹g(shù)可以達(dá)到對(duì)視頻圖像實(shí)時(shí)傳輸?shù)哪康摹?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]周立功等.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2005.

[2]韋東山.嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)手冊(cè)[M].北京：人民郵電出版社，2008（246）.

[3]馬強(qiáng).基于嵌入式Linux的視頻采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安電子科技大學(xué)，2011.

[4]LU T，ZANG H H，LI X J.Embedded video monitoring system on ARM and linux[C].Electrical and Control Engineering （ICECE），2011.

[5]李保國.基于嵌入式ARM的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究[D].南京理工大學(xué)，2009.

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51505337）；山東省高等學(xué)校科技計(jì)劃（J17KA150）。

作者簡介：陸子幸（1990-），男，山東泰安人，碩士研究生，研究方向：嵌入式應(yīng)用技術(shù)。