基于ARM11的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

彭玲

摘 要：將傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)技術相結(jié)合，具有優(yōu)良的實時監(jiān)控性、穩(wěn)定性等優(yōu)勢。因此，該系統(tǒng)選擇ARM11作為核心處理器，通過從USB攝像頭采集視頻數(shù)據(jù)，然后經(jīng)ARM11開發(fā)板對數(shù)據(jù)進行編碼發(fā)送至PC，PC機將接收到的數(shù)據(jù)解碼還原成視頻數(shù)據(jù)，最后將視頻播放顯示出來。該設計可實現(xiàn)對重要場所進行實時監(jiān)控，維護人們的生命財產(chǎn)的安全，在安防里具有重要作用。

關鍵詞：視頻監(jiān)控系統(tǒng) S3C6410 V4L2 H264

中圖分類號：TN948.57 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（a）-0010-02

視頻監(jiān)控是安全防范中的重要組成部分之一，在各行各業(yè)中都有非常廣泛的應用，隨著嵌入式系統(tǒng)技術在近年來的發(fā)展，市場上逐漸出現(xiàn)嵌入式技術與視頻監(jiān)控技術相結(jié)合的全新的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，它具有優(yōu)良的實時監(jiān)控性[1]，系統(tǒng)運行時強大的穩(wěn)定性、價格等方面的優(yōu)勢，展現(xiàn)在人們眼前。

1 總體設計

該設計選用以ARM11微處理器體系為核心的Tiny6410開發(fā)板，基于Linux操作系統(tǒng)開發(fā)的一套基于V4L2的視頻采集和H.264的編碼，設計并實現(xiàn)嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)。Tiny6410開發(fā)板通過USB采集視頻數(shù)據(jù)，它對數(shù)據(jù)進行處理后，再通過以太網(wǎng)傳輸?shù)絇C機顯示視頻。系統(tǒng)框架如圖1所示。

2 硬件設計

2.1 ARM11模塊

該設計選用以ARM11微處理器體系為核心的Tiny6410開發(fā)板，具有強大的多媒體處理單元集成，支持眾多外設接口[2]，該設計就是在此設備上開發(fā)的，它是實現(xiàn)編碼和傳輸所需的軟件載體。

2.2 USB攝像頭

USB攝像頭選用RER-USB100W03M型號，配有NT99141光照傳感器，是720P的高清USB攝像頭，該設計就是從此設備上采集視頻數(shù)據(jù)的。

3 軟件設計

3.1 系統(tǒng)軟件的開發(fā)流程

為了實現(xiàn)嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)，需要先將硬件平臺搭建好，然后開發(fā)服務器端，實現(xiàn)對視頻的采集與編碼，服務器端開發(fā)完成之后，再進行客戶端的開發(fā)，實現(xiàn)PC機播放采集的視頻，具體流程如圖2所示。

3.2 服務器端與客戶端的軟件設計

該系統(tǒng)的服務器端對圖像采集和壓縮，傳輸壓縮數(shù)據(jù)?？蛻舳藢崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的接收與解碼，然后播放視頻。該系統(tǒng)設計采用的是以Linux作為開發(fā)平臺，在編程語言上使用可移植性的C語言，開發(fā)工具是Linux上的GCC工具鏈。

服務器端設計：實現(xiàn)視頻圖像的采集，根據(jù)YUV的采樣格式，將YUV422轉(zhuǎn)換采樣格式[3]，再進行H.264壓縮，通過UDP傳輸視頻流。按其功能劃分為視頻采集模塊、YUV轉(zhuǎn)換模塊、視頻壓縮模塊和UDP傳輸模塊。視頻采集模塊通過Linux提供的視頻采集接口V4L2采集攝像頭中的YUV422的視頻數(shù)據(jù)。YUV轉(zhuǎn)換模塊將取出的采集數(shù)據(jù)YUV422轉(zhuǎn)換成YUV420。視頻壓縮模塊對轉(zhuǎn)換的YUV420通過T264編碼成H.264視頻流。UDP傳輸模塊通過UDP將H.264視頻流傳輸?shù)絇C機里。

客戶端的設計：實現(xiàn)視頻流的接收與視頻的播放，通過UDP接收視頻數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)進行H.264解碼[4]，最后實現(xiàn)視頻的播放。按其功能劃分為UDP接收模塊、視頻H.264解碼模塊、視頻SDL播放模塊。UDP接收模塊接收視頻流。視頻H.264解碼模塊通過FFMPEG將視頻流解碼。視頻SDL播放模塊采用開源的第三方多媒體庫SDL，對視頻進行播放。

4 測試

4.1 Window上超級終端的操作

硬件平臺搭建好后，在超級終端里通過ifconfig命令配置ARM11開發(fā)板里的IP地址，然后使用ping命令查看網(wǎng)絡是否連通，如果網(wǎng)絡連通，就可以通過輸入命令./video_server來執(zhí)行服務器端程序。

4.2 Linux終端上的操作

在Linux終端上也通過ifconfig命令配置Linux終端的IP地址，然后使用ping命令查看網(wǎng)絡是否連通，如果網(wǎng)絡連通，就可以通過輸入命令./client 192.168.4.3 111來連接服務器端。

將客戶端連接到服務器端，在Linux終端上便會顯示出視頻監(jiān)控畫面，如圖3所示。

5 結(jié)語

該系統(tǒng)基本上完成了預期計劃的要求，完全可以其應用到社會生活中。但還是存在一些不足，視頻不是十分高清。市場上基本上市在1080P高清以上的監(jiān)控視頻。所以，在設計的擴展上，需要更換USB攝像頭成高清的。其次，在客戶端的UI只是純粹顯示給視頻，沒有美化客戶端的UI，讓用戶更為滿意。

參考文獻

[1] 和亮.嵌入式遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].西安：西安電子科技大學，2009.

[2] 劉洋.基于嵌入式Linux的家用智能監(jiān)控報警系統(tǒng)[J].電腦知識與技術，2015（13）：175-176.

[3] 陳全兵.基于FPGA的高清實時全景視頻拼接的研究與設計[D].成都：電子科技大學，2015.

[4] 張威.基于IPTV的視頻通話系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].南京：南京理工大學，2012.