基于IP網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)視頻采集系統(tǒng)

摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻得到了飛速發(fā)展。尤其在監(jiān)控領(lǐng)域，將傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信號(hào)，并且利用現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)一個(gè)不受距離限制的廉價(jià)通用網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控設(shè)備成為了新的熱點(diǎn)。本文根據(jù)這方面的應(yīng)用需求提出一種設(shè)計(jì)方案。本方案的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)是基于Intel PXA255的嵌入式硬件平臺(tái)以及基于嵌入式Linux的軟件平臺(tái)，采用先進(jìn)的MPEG-4編碼標(biāo)準(zhǔn)。最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有實(shí)時(shí)視頻采集壓縮及傳輸功能的可以直接接入以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。

關(guān)鍵詞：PXA255 Linux MPEG-4 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī) 流媒體技術(shù)

　　1 系統(tǒng)概述

　　本方案設(shè)計(jì)的是基于IP網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)視頻采集、處理及傳輸系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)在嵌入式軟硬件構(gòu)架上實(shí)現(xiàn)，無(wú)需其它設(shè)備協(xié)助就能獨(dú)立完成通用目的視頻應(yīng)用，比如視頻監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議。

　　1.1 硬件系統(tǒng)概述

　　整個(gè)系統(tǒng)除攝像頭部分外都是在Intel PXA255評(píng)估平臺(tái)Sitsang(簡(jiǎn)稱(chēng)Sitsang板)上面實(shí)現(xiàn)的。Sitsang板以PXA255為核心，配備了大量的硬件資源，其中通信接口中的以太網(wǎng)控制器和USB Host控制器在本系統(tǒng)中尤為重要。Sitsang板采用Standard Microsystems LAN91C96以太網(wǎng)控制器，它通過(guò)U52與網(wǎng)絡(luò)相連，支持IEEE802.3的10Mb/s模式。Sitsang板采用Philips ISP1161作為USB Host控制器，使用USB Host接口可以使Sitsang板與視頻采集攝像頭相連。以太網(wǎng)控制器和USB Host控制器通過(guò)數(shù)據(jù)總線收發(fā)器(74LVCH32245)以及地址、數(shù)據(jù)總線驅(qū)動(dòng)器(74LVCH32244)與PXA255相接。整個(gè)硬件系統(tǒng)如圖1所示。

　　1.2 軟件系統(tǒng)概述

　　整個(gè)系統(tǒng)軟件是在嵌入式Linux基礎(chǔ)之上構(gòu)建的。Sitsang板使用的嵌入工Linux內(nèi)核是在linux-2.4.19內(nèi)核上打上patch-2.4.19-sitsang2這個(gè)補(bǔ)丁后編譯而成。Sitsang板使用的文件系統(tǒng)是針對(duì)Flash的無(wú)緩沖機(jī)制的jffs2文件系統(tǒng)，文件系統(tǒng)中包含應(yīng)用程序、模塊、配置文件、圖形界面和庫(kù)等。Sitsang板使用的是基于Qt/Embedded的圖形界面系統(tǒng)。視頻信號(hào)的采集、壓縮和傳輸是建立在圖形界面和嵌入式Linux內(nèi)核之上的。整個(gè)軟件系統(tǒng)如圖2所示。

　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)工作在Sitsang/Intel PXA255和嵌和試Linux平臺(tái)上，內(nèi)置視頻Web服務(wù)器，采用MPEG-4編碼標(biāo)準(zhǔn)，支持相關(guān)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)攝像要。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以被分為以下幾個(gè)大部分：

　　*嵌入式Linux內(nèi)核的移植和編譯，文件系統(tǒng)和圖形界面系統(tǒng)的安裝;

　　*基于嵌入式Linux視頻采集模塊的設(shè)計(jì);

　　*視頻圖像壓縮模塊的設(shè)計(jì);

　　*基于嵌入式Linux的網(wǎng)絡(luò)視頻流服務(wù)模塊的設(shè)計(jì)。

　　2.1 Linux內(nèi)核、圖形界面系統(tǒng)及文件系統(tǒng)的安裝

　　2.1.1 嵌入式Linux內(nèi)核的定制

　　工作在Sitsang板上的嵌入式Linux內(nèi)核的定制步驟與其它嵌入式平臺(tái)的開(kāi)發(fā)步驟相似，具有一定的通用性，所以在這里將不再詳述，但是要注意兩點(diǎn)。

　?、僭诮鈮嚎sLinux內(nèi)核源代碼后，假設(shè)源代碼是linux-2.4.19.sar.gz，需要為源代碼打上Sitsang板的支持補(bǔ)?。?gzip-dc patch-2.4.19-sitsang2.gz|patch-p0。

　　②在使用make menuconfig定制內(nèi)核時(shí)，注意要讓內(nèi)核支持USB接口的攝像頭，具體步驟為：在制定菜單中選擇Multimedia devices→Video for Linux，這使得內(nèi)核被配置了Video4Linux，為視頻采集設(shè)備提供了編程接口;在菜單中選擇USB Support→USB Multimedia devices→USB OV511 Camera Support，這使得在內(nèi)核中加入了對(duì)4采用OV511接口芯片的USB數(shù)字?jǐn)z像頭的驅(qū)動(dòng)支持。