嵌入式無線視頻監控系統的設計與實現分析

康田 劉蒙琦 李志鵬

【摘 要】社會各種技術的不斷發展，使得居民、組織的防盜意識不斷增加，人們總想尋找一種可以提升安全感的設備，而視頻監控直觀、準確、高效的滿足了人們這一需求，并逐步發展起來，滿足了人們對于不在場時，所需證據、事實、現況了解的需求，對人們生活、工作等方面有很大的作用。本文將通過對嵌入式無線視頻監控系統的分析、研究，以求更好的服務人民。

【關鍵詞】嵌入式；無線視頻；監控；分析

一、前言

近年來，隨著科技的不斷進步，視頻監控系統也在不斷完善著自身，傳統的視頻監控主要是有線的，其移動性差，安裝復雜，且消耗太大，而如今的視頻監控系統由wifi、4G等無線系統連接起來，大大克服了以往的困難，并且也產生了多種操作系統。目前，視頻監控系統主要有數字監控系統和網絡化多媒體監控系統，兩者在不同的領域內不斷發揮著自己的能力和作用，為社會生活及非生活用途提供了非同一般的效果。

二、無線視頻監控系統總體設計

視頻監控將采用三星公司的處理器，并移植其他操作系統及視頻流服務器，利用一些相關插件來完成圖像的相關工作，在這個環節里，視頻數據是借用無線網絡來傳達給客戶端的。此外，選用的USB 攝像頭，必須支持其壓縮圖象，以保圖像正確、順利顯示，并且它可以在遠程視頻時能夠大大提高該裝置的性能，保證在沒有其他輔佐軟件的同時，對圖像進行自我壓縮，這節約了經濟成本，也降低了開發難度。

三、服務端設計

1.數據采集

本服務器的數據是基于一個軟件實現的，這個軟件可以通過多線程技術，輸入線程來完成采集，輸出的線程響應來自用戶的請求，并向客戶端發送視頻數據。由于該軟件所占很小的運算和控制核心及內存，而服務端的大多數工作都是由攝像頭單個完成的。而嵌入式設備是集硬件、軟件于一身的、可自主處理的設備，它不像硬盤那樣有大容量的存儲量，但具有便利靈活、性價比高等特點，從軟件角度看它，又有固定性、所需配置要求低、實時性高的特點，就目前所知，Linux在嵌入式領域正穩步進行開發、發展模式。因而，該軟件與嵌入式設備有高度的契合性，能夠大量提高它的工作能力、效果。

2.數據傳輸

在上述使用的軟件中，數據的傳輸是依靠無線網絡進行的，而網絡通信是又是依靠編程程序實現的。在服務端這端，通過這個編程創建一個應用程序接口，并為該接口綁定一個用于連接其他設備的鏈接，并使其中一個用于反應客戶端的用戶消息；若客戶端命令，該服務端就會自動與之建立可靠的連接，兩者可通過另兩種函數進行網絡數據通信。

四、PC客戶端的實現

因為之前的一些設備在網頁界面顯示時有延遲、停頓等現象，傳輸效果不盡人意，損失大量市場，因而希望在PC 機上研發一種能夠移植性好、操作簡易的客戶端，以求進行實時監控、實時視頻錄像等工作。又為了滿足一些常出門在外的客戶，在手機移動端上，則希望開發一款占據空間小、能夠完備掌控設備、操作簡單、不影響設備正常運作的手機APP客戶端，實現直接的監控、拍照、視頻錄像等功能。本文將本著上述的觀念進行開發、設計，力求設計出更好的產品。

1.設計

QT Creator是跨平臺的Qt IDE，是Qt被Nokia收購后推出的一款新的輕量級集成開發環境，其設計目標是為了使相關研發人員在開發產品時，能夠通過這個程序框架更快速、輕易的完成開發任務，而本文所提到的客戶端設計就是在它的基礎之下完成的。我們將在軟件的設計界面上放置兩個行編輯：分別用于輸入服務端的IP和端口號；6個控件則是為了服務于連接服務器，斷開服務器，以及拍攝視頻，停止拍攝，保存所錄內容，退出所在界面等功能；界面中間我們也放置1個指令用來顯示拍攝到的視頻的一些數據，以便顯示視頻內容。

2.客戶端視頻的顯示流程

我們得知，在客戶端和服務器中間，兩者是靠協議完成工作任務的，包括建立網絡連接、實現視頻數據傳輸等功能的，而攝像頭采集到的視頻數據通過無線網絡傳輸到暫時置放輸出、輸入資料的內存當中的，當這個區域有數據要使用時便會觸發信號函數，進而自動調用對應的槽來使用視頻數據。

五、系統測試

本視頻監控系統將針對PC 機下的客戶端，對其進行系統測試，利用基于BSD許可開發的跨平臺計算機視覺庫來顯示當前時間。根據需求對本文數據采集所用到的軟件進行重新編寫，編寫后的文件上傳到一個文件夾里，修改為Makefile、編譯，生成可執行文件，將其放置到系統的網絡文件中。

登錄終端仿真軟件，接上USB攝像頭和無線網絡WiFi，設置局域網網絡協議、路由等信息。配置完服務器后啟動客戶端，連接WiFi信號，輸入服務器的IP地址以及端口號。在終端執行命令，而另一頭的客戶端，便能直觀地觀察到攝像頭采集的視頻。

本文數據采集所移植的視頻流服務器是使用數字編碼信號序列來形成視頻圖像。在運行過程中，獲取了數字編碼信號序列的相關數據，為了解其編碼性能，將它與相同分辨率的視頻數據進行比較。在相同的分辨率下，本文所用的壓縮率遠高于其他視頻數據的壓縮率，而在圖像質量上，本文數據采集所用的質量優上，其他視頻數據則略有浮動，使用效果不穩定。

六、結語

我們可以從測試中看出，在移植了視頻流服務器后，本視頻監控系統能夠更加穩定、清晰的反映視頻數據，所拍攝的內容、圖像像素高，并且能夠同步對圖像進行實時處理，符合設計預測，并且在此基礎上還可根據更多的工具開發其新功能。本文所介紹的嵌入式無線視頻監控系統，可以有效、快速、低耗能的展示成效圖，能夠應用于多個領域或場合，其開發前景廣泛。

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第一作者簡介：

康田，1982.08.19，工程師。

（作者單位：河南黃河河務局信息中心）