基于ARM和linux的無線視頻監控系統設計與實現

江艷飛　權太偉 王磊

摘 要：介紹了一種基于ARM和linux的無線視頻監控系統的設計與實現。該系統由監控前端、監控終端和網絡傳輸三部分組成。監控前端用攝像頭進行視頻數據的采集，進行處理后，通過網絡傳輸到監控終端，由監控終端進行視頻數據的解碼和存儲顯示，實現了視頻的無線遠程監控。

關鍵詞：視頻監控 ARM Linux

中圖分類號：TN915 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（c）-0160-02

1 系統總體結構設計

該系統由監控前端（客戶端），監控終端（服務器端）和網絡傳輸三部分組成。監控前端用攝像頭進行視頻數據的采集，進行處理后，通過網絡傳輸到監控終端，由監控終端的應用程序進行視頻數據的解碼和存儲顯示，實現遠程視頻監控的作用。該系統核心硬件選用Samsung公司的S3C2410處理器和中星微zc301攝像頭，系統整體框圖見圖1。客戶端界面制作選擇QT，嵌入式操作系統選擇Linux。

2 嵌入式linux系統構建

該系統在S3C2410處理器的硬件系統上構建了嵌入式Linux操作系統作為應用程序的開發平臺。嵌入式Linux系統的構建過程主要是建立嵌入式交叉編譯環境，首先安裝虛擬機軟件定做虛擬機，在虛擬機上安裝Linux 操作系統，安裝交叉編譯工具，內核編譯移植，建立NFS網絡文件服務器，USB設備驅動加載，完成USB設備驅動的修改及移植。

3 軟件設計

（1）服務器端軟件設計。

服務器端視頻采集軟件設計，要完成基于V4L的USB攝像頭的視頻數據采集，首先需要使系統支持視頻設備，即驅動的加載 ，然后需要獲得相關的視頻設備的屬性信息和圖像信息，并對采集窗口、顏色模式、幀狀態初始化，最后才能進行視頻圖像的采集。基于V4L的視頻數據采集的流程為：打開視頻設備；讀取設備信息；更改設備當前設置；進行視頻采集；對采集的視頻進行處理；關閉視頻設備。視頻采集流程圖如圖2所示。

（2）客戶端軟件設計。

客戶端是將服務器端采集的視頻信息進行顯示。通過QT 設計器，將所要用到的菜單、窗口進行設計實現。主函數中，要先調用登錄的界面進行驗證，成功后調用主窗口

QApplication a（argc， argv）；

Widget w；

logwind e；

if（e.exec（）==QDialog：：Accepted）{

w.show（）；

return a.exec（）；}

return 0；

（3）客戶端與服務端SOCKET通信。

socket通常也稱作“套接字”，應用程序通常通過“套接字”向網絡發出請求或者應答網絡請求。套接字之間的連接過程可以分為三個步驟：服務器監聽（listen），客戶端請求（connect），連接確認（connect返回值）。服務器，使用Server_Socket監聽指定的端口，等待客戶連接請求，客戶連接后，會話產生；在完成會話后，關閉連接。客戶端，使用Socket對網絡上某一個服務器的某一個端口發出連接請求，一旦連接成功，打開會話。如圖3所示，socket通信模型。

服務端一直監聽等待客戶端來連接，一旦有客戶端connect（）過來，服務端執行accept（）建立連接后，就創建了發送圖像數據到客戶端的線程。客戶端建立連接后，客戶端會先將設置圖像的信息發給服務端，首先讀取客戶端對圖像的設置，把設置信息存放在message結構體里，然后是根據message里的信息對采集圖像的顯示屬性（如亮度bright，對比度contrast等）進行設置，具體操作是通過ioctl（）調用底層驅動來完成對攝像頭抓拍圖像的顯示設置，設置完采集圖像顯示屬性后，就開始執行發送這一幀圖像給客戶端的操作：先將讓headerframe指向幀信息頭，然后發送headerframe指向的信息頭給客戶端，再發送剩下的圖像數據。這樣就把完整的一幀圖像發送給客戶端，只要沒有收到客戶端退出的信號，以上的發送過程會循環執行，當收到客戶端退出的信息后，它就退出循環，執行close_sock（sock）關閉套接字，終止線程。服務器發送圖像線程終止后，只要服務進程沒有退出則繼續阻塞等待客戶端的連接，重復上面的過程。

4 結語

該文給出了一種基于嵌入式ARM技術的無線視頻監控系統的解決方案。解決現有監控系統的弊端，實現多客戶端同時監控，通過網絡傳輸，可以利用先有的網絡進行資源共享，不受地域的限制，也可以用于普通家庭的安全監控系統。

參考文獻

[1] 孫江波.基于嵌入式Linux的視頻監控系統設計[J].武漢工業學院學報，2006（3）：31-36.

[2] 徐赫.基于ARM嵌入式視頻采集的研究[D].武漢理工大學，2007.

[3] 方芳.基于ARM的嵌入式視頻監控系統的研究[D].北京郵電大學，2008.