基于Micro2440 开发板的无线视频监控系统解决方案及实.pdf

基于基于 Micro2440 开发板的无线视频监控系统解决方案及实现开发板的无线视频监控系统解决方案及实现 目前，随着多媒体技术的发展，视频网络监控将更加广泛应用于各行业各领域，为信息产业、管理行业、监控行业提供快捷、高效、廉价的服务。丰富的网络功能为我们提供了实现这些应用的可能性，各种视频传输编码技术的发展使使我们的视频传输效率越来越高。未来的视频监控将可以通过移动通信设备手机、PDA 随时随地随心所欲地对交通、公共建筑、私人住宅等进行远程监控。而在网络视频监控方面，尽管我们拥有了搭建这些应用服务的基本技术支持，但是目前国内网络视频还存在应用不够广泛，形式单一，功能简单，应用软件普及率低等特点。存在这些问题的原因很多，一是可用的软件不多，有效搭建服务器的方法也不多，难度过高；二是服务商不提供相应支持，因为服务器负荷大，投资大回报少等；三是对于不同操作系统间协调问题没有解决；而最重要的问题，是搭建的服务器扩展性不好，灵活性不高，不能支持不同型号的摄像头。从另一个角度，以上的现状也表明了，中国远程视频监控是一个充满机会的市场，蕴藏着巨大的商机和经济效益。正是基于这种状况下提出了一个基于无线传感技术，使用 LINUX 操作系统搭建的远程网络视频监控系统的解决方案。着重于实现一个易搭建，易配置，通用性好，能用于临时性监控的网络视频服务器，可以让客户机实时监控远程目标摄像头，实时共享摄像头等，并能适应多种网络状况。一、需求分析一、需求分析 问题描述问题描述 本系统要实现如下目标：系统以 B/S 模式工作，以适应不同操作系统的要求。服务器工作于局域网中，系统启动后只需要设置相关网络参数就可以使用。而局域网中的其他主机可以随时观看被监控设备的实时视频，共享此设备，视频备份等。问题分析：问题分析：由问题描述可以得出以下几点为本项目的关键技术点：（1）接入局域网问题 要接入此局域网，首先要保留系统的网络组件模块，提供尽可能简单的设置方式，并考虑不同种类的网络设置，如 ADSL，校园网。Generated by Foxit PDF Creator Foxit Softwarehttp:/ For evaluation only.（2）如何配置此服务器 本系统基于 linux 操作系统，在此系统改造内核启动之后，在此基础上配置视频服务器。（3）摄像头识别问题 要使系统尽可能地识别不同类型的摄像头，需要配备相关的驱动。将系统打造成“万能”的服务器，目前，国内摄像头产品多是基于 V4L2 芯片，所以要使用符合本国“国情”的摄像系统，必须使用支持 V4L2 的软件，我们选择了UVCVIDEO 摄像头设备驱动和 MJPG_STREAMER 服务器软件等。（4）系统可靠性 此系统的服务并发控制，性能评估，通用性。（5）系统可扩展性 可在已经完成的系统基础上，增加想要的功能。例如，增加本地测试，视频录制，远程共享等。二、概要设计二、概要设计 服务器环境 平台架构：ARM 架构 CPU：S3C2440 客户端环境 平台架构：x86 架构 CPU：1GHz 以上 操作系统：各类 LINUX，WINDOWS 等 基本设计概念和处理流程基本设计概念和处理流程 系统总体部署图如下：Generated by Foxit PDF Creator Foxit Softwarehttp:/ For evaluation only.图 1 视频服务器内有三个主要服务组件，其中 APACHE 服务器负责与用户通过 HTTP 通信，用户要使用处理视频，只需要一个浏览器便可，在这里最好是使用 FIRFOX，因为它对 HTTP视频流支持最好。MJPG-STREAMER 视频服务器主要负责架设服务，进行配置（端口，各种显示参数等），而摄像头的识别则由相应的驱动程序完成。三、系统详细设计三、系统详细设计 相关依赖软件相关依赖软件 Uvcvideo 解决摄像头识别的问题。根据 linux 版本的特点，linux 2.6 内核已经捆绑了 V4L2 驱动，Micro 2440 开发板内核是“2.6.32”对于国内大部分的免驱动摄像头基本都能识别出来，但是实际使用中发现应用软件运行时会出现一些参数或段错误之类的信息，无法正常使用。为了支持更多的摄像头，以及增加系统识别设备的能力，要安装 UVCVIDEO 驱动，其属于V4L2，这样便可以支持国内免驱动的摄像头。Mjpg-streamer 软件包 Mjpg-streamer 是一个命令行应用软件，可以从一个输入端拷贝 JPG 格式的数据到多个输出端，可以将从摄像头采集的 JPEG 视频流通过网络传输到像 Firefox、Cambozola、Videolanclient 或者是运行有 TCPM-Player 的嵌入式设备上面。HTTPD 服务器 Generated by Foxit PDF Creator Foxit Softwarehttp:/ For evaluation only.有了 mjgp-stream 处理数据的输入输出，则在构建前台网页时可直接调用生成相应的实 时数据，方法是在 HTML 页面内以“http:/IP 地址:端口/？action=参数”格式来调用，其中参数为“stream”是调用视频网页，“snapshot”是调用相应网页，在此基础上，增加相应的自动刷新功能，即可实现连拍功能。发布网站基础服务。有此支持视频服务器才能构建自己的网站，客户端通过访问网站来使用视频监控服务的所有功能。为了界面友好易于应用，我们修改了服务器主页内容，让其更直观易用。Libjpeg 支持 Mjpg-streamer 和 uvcvideo 的基础链接库。系统体系结构系统体系结构 根据分析和软件组成关系，可得出系统的体系结构层次图，如下：图 2 模块功能模块功能 识别摄像头 为了识别不同芯片的摄像头，需要安装相应的驱动，其中 GSPCAV1 是支持 V4L1 摄像Generated by Foxit PDF Creator Foxit Softwarehttp:/ For evaluation only.头，目前是属于比较旧的摄像头，而要用 GSPCA 来支持 V4L2，则要等到该软件出GSPCAV2，但目前该软件正在开发中，可用 UVCVIDEO 代替 V4L2 支持驱动。数据转换（Mjpg-streamer 模块）该软件利用共享库来处理输入输出，例如 input_file.so 就是处理文件输入，可输入图片，视频文件，output_http.so 就是以 HTTP 视频数据服务流形式输出，这样就为高层图像应用提供了友好的接口，类似的文件有 input_uvc.so,output_file.so 等。可以说它是本系统处理数据的核心模块软件。安装该模块，需要 libjpeg 和 libjpeg-devel 库支持。如图二的体系结构图中可看出，利用 input_uvc.so 文件接收摄像头，利用 YUV 格式，适当减少桢数让视频流畅，该模块会让数据进入数据中转，由输出模块 output_http.so 模块 来进行 HTTP 数据流的处理，另外为了与应用层交流，建立名为 www 的文件夹，是存放网页开发包，内有本系统浏览数据的页面。网站发布 在应用层上，主要负责处理网站发布接收访问等基于 HTTP 协议的活动。基于 HTTPD 服务发布在数据业务层中的 www 文件夹内容，进行数据转换，成为客户端真正能浏览的视频与照片。四、系统搭建过程四、系统搭建过程 说明：本系统搭建过程都在 ubuntu 9.10 环境下完成 l 安装 linux-uvc 驱动 1）下载最新版本的 linux-uvc 驱动程序；2）解压缩：tar zxvf uvcvideo.tar.gz；3）进去文件夹编译并安装；cd uvcvideo make install l 安装 mjpg-streamer 网络视频软件，是一款免费的基于 IP 的网络摄像头视频流服务器 1）下载软件包；2）解压：tar zxvf mjpg-streamer.tar.gz;3）编译并安装(依赖于 libjpeg)；cd mjpg-streamer make clean all Generated by Foxit PDF Creator Foxit Softwarehttp:/ For evaluation only.4）配置环境变量：export LD_LIBRARY_PATH=(请参看 README 文档)5）测试：./mjpg_streamer o“output_httpd.so w www”l 编写驱动脚本（根据自己的实际情况）；#!/bin/bash export LD_LIBRARY_PATH=”$(pwd)”./mjpg_streamer i“input_uvc.so d/dev/video0 y f 10 q 80”o“output_httpd.so w www-8080”部分参数含义：-i 输入设置 -o 输出设置 -d 设置输入设备的路径 -y 设置视频流使用 yuv 格式 -f 设置视频流的帧数 -q 设置视频流的质量百分比 -w 设置服务方式是 http -p 设置服务器端口号为 8080 五、相关技术分析与总结五、相关技术分析与总结 对于将视频流数据以网络的形式发布的技术相当丰富，只是在实时监控方面，网络视频服务器的开源技术在国内还不够广泛，本系统搭建的目的就是为了寻找一个简单的网络多媒体解决方案。其中核心服务器模块是 mjpg-streamer 软件包。相对其他同类软件，mjpg-streamer有模块结构清晰，易于管理，集成网站发布，丰富的设置功能等优点。缺点是在监控过程中可能会出现数据量过大，浏览器需要刷新几次才能正常接收。本系统只是一个实时监控的雏形，还有有待改进的地方，我们会继续努力以使此系统更加完美。Generated by Foxit PDF Creator Foxit Softwarehttp:/ For evaluation only.