基于Linux平台的数字化视频监控系统的研究

王宝丹

(黑龙江建筑职业技术技术学院， 哈尔滨 150025)

基于Linux平台的数字化视频监控系统的研究

王宝丹

(黑龙江建筑职业技术技术学院， 哈尔滨 150025)

随着网络和多媒体技术的快速发展，网络视频图像相关的应用越来越多。通过TCP/IP协议的网络视频传输成为可视电话，视频监控等应用的趋势。把模拟的视频图像信号转化为数字信号引入网络，即可以实现即时可视、监控功能，不再受距离干扰等方面的限制。而随着Linux的飞速发展，其在相关领域的优势也越来越明显，利用Linux系统实现图像采集、网络传输已经成为可能。因此本文对Linux平台下的视频图像采集和传输进行了研究。

Linux平台； 视频图像信号；数字信号；TCP/IP协议

0 引言

在Linux平台下实现了视频图像的采集、压缩、传输及显示，图像清晰，实时性较好。采用USB摄像头结合Linux下自带的驱动模块Video For Linux实现视频采集，在H.264算法视频编解码平台下实现视频的压缩和解压。视频传输则采用TCP/IP协议，具有很高的可靠性，并保证了较好的实时性。总体研究包括：开发环境的搭建；服务器端软件设计；客户端软件设计，最终完成传输视频图像的接收和显示。

1 系统开发环境的建立与驱动程序的搭建

1.1 系统开发环境的搭建

在Windows系统下搭建一个虚拟机，在虚拟机中安装Linux操作系统。Linux操作系统为Centos，虚拟机的安装及编译环境的建立包括安装VMwareWorkstation，创建一个虚拟机，在PC机上装载centos 5操作系统，内核版本为2.6.18，安装VMwareTools编译工具包。

1.2 摄像头驱动安装移植

采用中星微ZC0301 USB摄像头。该摄像头具有性能良好、成本低、易于集成支持同步、异步数据传输，并提供良好的图像处理能力及对外接口，兼容性好等优点。Linux内核只提供了对ov511摄像头的驱动程序，为了能够使用ZC0301 USB摄像头，同时减轻开发的工作量，系统移植安装了通用USB摄像头驱动程序SPCA5xx。

2 服务器端软件设计

服务器端主要的模块包括视频图像采集模块，图像压缩模块，和网络传输发送模块。

2.1 图像采集模块

选用中星微ZC0301 USB摄像头，并从网上下载摄像头驱动程序SPCA5xx-20060501.tar.gz然后进行解压、编译、安装。

2.2 图像压缩模块

首先对原始视频图像数据进行压缩处理，压缩有硬件压缩和软件压缩两种方式。本文选择将原始RGB数据进行空间转换成YUV格式后，再进行软件压缩。鉴于H.264的高压缩率等优点，选择H.264压缩编码标准对采集的视频图像进行压缩。

2.3 网络传输发送模块

从摄像头采集来的图像数据经压缩处理后，被送入发送缓冲区。此时线程1即建立网络连接线程处于阻塞状态，一旦客户端发来连接请求，线程获得客户端的IP信息，以此参数建立线程2向客户端发送数据流。

3 客户端软件设计

客户端实现了网络传输数据的接收、解码处理及显示。应用程序运行后，首先建立网络连接，发送连接请求；连接成功后，发送图像请求信息，接收来自服务器端的图像数据，接收完一帧即送解码缓冲区进行解码；最后，将解码数据送入显示缓冲区利用SDL进行显示。

3.1 网络传输接收模块

客户端亦使用Socket套接字建立网络连接，与服务端进行通信，来接收来自服务端的图像数据。

3.2 解码及显示模块

4 结语

本文主要围绕Linux下的视频采集，压缩和传输技术等方面进行了大量的研究。服务端完成了基于V4L的视频图像的采集，基于H.264的视频图像压缩以及基于TCP/IP协议的网络传输发送。客户端实现了网络传输数据的接收、解码以及基于SDL库的视频图像显示。提供了直接读取和内存映射两种采集方式；在采集图像的格式方面选择YUV格式从摄像头获得数据是未经压缩的，需要调用压缩模块进行压缩。最终实现较为清晰的、实时的、可靠的视频图像显示。

[1]郑灵翔.嵌入式Linux系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008：218.

[2]汪灿华.基于ARM的远程视频监控系统研究[D].南昌：南昌大学，2007.

[3]金福辉.基于Intel Xscale270 平台与嵌入式Linux的图像采集系统设计[D].济南：山东大学，2007.

[4]华清远见嵌入式培训中心.嵌入式Linux C语言程序设计[M].北京：人民邮电出版社，2007：303，308-316.

(编辑 马海超)

Research of Digital Video Monitoring System based on Linux Platform

WANG Baodan

(Heilongjiang Construction Vocational and Technical College, Harbin 150025, China)

With the rapid development of network and multimedia technology, the application of network video image is more and more. Network video transmission through the TCP / IP protocol, becomes video telephony, and video surveillance. The video image signal of simulation is shifted into a digital signal, which is then brought into the network. This can achieve real-time visual monitoring, and it will no longer suffer from restrictions from distance interference and other aspects. With the rapid development of Linux, its advantages in the relevant areas are more and more obvious. Using Linux system to achieve image acquisition, and network transmission has become possible. Therefore, this paper studies the video image acquisition and transmission under Linux platform.

Linux platform; video image signal; digital signal; TCP / IP protocol

2017-04-02

王宝丹(1983- )。硕士学位，讲师。主要研究方向：计算机应用技术。

G712

B

1672-0601(2017)06-0113-02