基于嵌入式Linux系统的视频传输云终端平台设计

陈 明,申培培

(国网河北省电力有限公司信息通信分公司，河北 石家庄 050000)

1 引言

视频监控系统是采集监控器前端视频数据、处理视频数据、传输视频数据的重要平台，该系统的设计质量直接影响到前端设备硬件的使用效率与视频数据的处理与传输速度[1-3]。为了控制视频传输云平台的应用成本与客户端的资讯获取成本，本次研究设计了一套基于嵌入式Linux 系统的视频传输云端平台，以实现较低成本、较高效率的视频监控与数据管理。

2 视频传输云端平台的系统需求及特性

2.1 系统需求

出于无线视频监控工作的一般需求，本次研究所设计的视频传输云端平台以手持终端用户和Web用户为主要服务对象，将用户系统权限分为管理员用户和普通用户两个部分，主要提供以下几项业务功能：(1)视频调度，即对基于云平台的视频会话进行创建、修改、删除等操作，并对当前的视频会话实施管理与控制；(2)视频项目的采集与调阅，其中包括历史视频调阅、实时视频调阅、实时视频监控以及视频监控与调阅等具体功能；(3)视频服务，其中包括针对视频的转码和录制、视频资源的转发以及其他的分布式视频服务处理服务；(4)用户管理，其中包括启用/禁用用户服务、查找历史视频会话、查看用户信息、维护用户权限等具体服务。

2.2 系统设计原则

本次研究针对视频传输云端平台的设计遵循适应性、流畅性、可管理性三项基本原则。在适应性方面，视频传输云端平台通过B/S 设计架构，能够通过浏览器在Windows、linux、Mac OS等不同类型的操作系统环境下运行；在流畅性方面，本次研究综合考虑图像质量和视频压缩比两方面的要求，决定采用MPEG-4 格式的图像压缩方案，为网络环境较差的用户提供低码率视频输出，确保用户能够得到流畅的视频通讯体验。

3 视频传输云端平台的总体结构设计

本次研究所设计的视频传输云端平台采用模块化的软硬件设计方案，该系统包含服务层、中间层和应用层三个部分，具体结构如图1所示。

图1 视频传输云端平台的总体结构

视频传输云端平台的应用层分为基于Web的客户端和基于嵌入式Linux的客户端两个部分[4-5]。嵌入式Linux的客户端采用以ARM XScale架构为基础的MA86E508 AS20 嵌入式微处理器；在显示端则采用以B/S 架构和javascript语言为基础的流媒体数据显示技术。

分布式视频服务主要用于接收视频源上传的视频，支持视频编解码，并提供视频存储、转发以及录制等服务[6-7]。本次研究所设计的视频传输云端平台还引入多线程处理技术，可实现高性能、高并发的视频数据处理；分布式视频服务以及相应的服务器部署能够满足大规模、大空间的视频调度与视频监控业务需求[8-13]。

Web应用服务则以Apache Tomcat窗口为基础，支持Web 客户端与分布式视频服务平台、手持终端设备之间的通信，并提供相应的HTTP服务[14-16]。

4 视频传输云端平台的数据传输方案设计

在平台服务器和客户端的信息交互体系中，监控和调度消息单元是最关键的部分，既担负路由功能，也担负系统消息的处理和解析任务。为了方便表述，本文对相关重要概念进行定义：以MesgServer 指代监控与调度消息服务单元；以WebServer指代基于B/S架构的Web应用服务单元；以VideoTerminal指代基于嵌入式Linux的视频采集终端；以VideoServer指代分布式视频服务单元。

系统消息的协议头格式如表1所示，长度为12Bytes，字段定义如下：

表1 监控与调度消息协议头格式

#define MSGCOMMON

ushrot msgid；//消息ID

uint msgseqnum； //消息的顺序号

uchar msgerror； //错误信息

uchar msgtype； //消息类型

ushort msgcmd； //控制命令

ushort msgcat； //协议分类，模式识别不同服务单元之间的消息

手性药物领域在1997年于伦敦举办的国际药物成分大会上发生了根本性地改革，对于已经开发上市的消旋体药物或者非对映异构体的混合物而言，可以将其转换为单一的活性对映体进行开发，这种方式被称之为手性转换（chiral switch）［10‐11］。该政策无疑扩大了手性药物的专利保护范围并延长了药物的专利寿命。值得注意的是，给定药物的手性转换并不一定意味着外消旋体以前已经上市而手性转换的基本标准是药物手性状态的改变。手性转换的优势包括：（1）通过提高药效，降低毒性以及更好的选择性来改善药物的治疗指数；（2）药物起效更快；（3）降低药物‐药物间的相互作用；（4）降低患者药物的暴露剂量。

(1)msgcat

系统根据不同的交互主体设立三种通信协议：

◆WebServer 与MesgServer 之间的通信协议：MSG_CAT_WEB；

◆VideoTerminal与MesgServer之间的通信协议：MSG_CAT_DEV；

◆VideoServer 与MesgServer 之间的通信协议：MSG_CAT_VSER；

(2)msgcmd

各种协议类型所对应的具体控制命令。

(3)msgtype

(4)msgerror

负责对业务处理的错误加以定义，帮助业务系统查清出现错误的原因。

(5)msgseqnumt和msgid

负责维持消息传递的有效性，并借由msgid 对消息传输进度进行查看。

5 系统功能的实现

以分布式视频服务器设计为例，对于视频传输云终端平台来说，视频服务器是实现整体系统功能的核心机构，为了实现可性能、可扩展的系统服务，本次研究采用分布式架构的视频服务器设计方案，具体架构如图2所示。

图2 分布式视频服务器设计架构

在系统操作界面设计方面，本次研究采用的界面设计软件为QCustomPlot，该产品本质上是一个基于Qt C++的图形库，在数据可视化领域得到了较为广泛的应用，能够为实时可视化应用程序提供高性能服务，基于该技术所建立的Web端视频调阅实时界面如图3所示。

图3 系统Web端视频调阅实时界面

6 结束语

本次研究详细介绍了嵌入式Linux系统的视频传输云终端平台的整体结构设计方案、平台系统功能方案以及数据传输方案。在未来的研究工作中，还需要进一步加强Web 端调度软件方面的设计，以流媒体的形式提高视频传输效率，实现碎片化、实时性的视频查看。