基于嵌入式Linux的无线视频监控系统设计与实现
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摘要嵌入式的无线视频系统，则是建立在嵌入式系统基础上的，实现对某一特定区域，实现全程监视、回放、数据分析、管理等方面功能的系统。本文通过对该系统的初步设计与实现，达到项目可操作的目标要求，对视频监控系统的发展具有现实推广意义。
【关键词】嵌入式 无线视频系统 视频监控系统
1 嵌入式无线视频监控系统总体设计方案
其结构设计一般分为软件和硬件两部分，对于嵌入式的视频监控系统而言。具体来说，软件部分主要涵盖：依托底层的操作系统平台、依托于平台系统内的无线网卡驱动、依托于软件内核的视频采集、传输程序、依托于外延部分的USB摄像头以及依托于屏幕显示技术的监控可视网页。硬件部分则主要涵盖：主控模块系统、采集抓取系统、数据传递系统及外延的PC机。整个系统的设计，如框图1所示。
此方案中，不难看出，系统主要包括后端的用户监控体系、基于连接系统的网络传输体系和基于显示前端的视频输入设备。其中基于 ARM 硬件平台设计的视频监控设备主要负责控制摄像头采集数据，WiFi 无线网卡接入互联网，同时等待与响应用户请求信息，进行视频数据传输。用户可以通过PC机或者智能手机终端上的Web浏览器访问视频监控设备，即可在用户界面上显示实时的视频信号。同时，为了便于对视频进行监控管理，用户也可以在 PC 机上启动监控管理系统软件，实现远程选通安放在某一位置上的视频监控设备、启动视频采集程序、显示视频、录像保存等功能。视频监控设备可分别部署在监测区域内不同地点，用户通过远程选通某个设备实现从不同方位观察的效果，实现对区域内全方位监测。
2 嵌入式无线视频监控系统的关键技术
嵌入式系统通常被定义为：基于现代计算机技术下的，以嵌入式的处理器配合嵌入式的操作系统、基于外部处理的硬件设备和基于用户自拟化管理的程序四部分组成的的计算机操作系统。嵌入式的无线视频系统，则是建立在嵌入式系统基础上的，实现对某一特定区域，实现全程监视、回放、数据分析、管理等方面功能的系统，其结构如图2所示：
其关键的技术特定，可以概括为：设计的针对性、技术的密集性、系统的低耗性、处理数据的集成性、开发环境工具的独特性。本文研究的对象，是基于linux下的系统设计的实现。
3 Linux下嵌入式系统的开发流程
其开发流程，如图3所示：
4.1 视频服务器程序总体设计
为实现通过USB接口摄像头获取直观的图像数据，并通过数据解析，传递用户。需建立两个线程。一是建立以采集原始图像为功能的输入线程；二是以满足用于需求的图像数据输出线程。结构如图4所示。
4.2 服务器信号采集功能的设计与实现
基于Linux ，对硬件设备驱动通常采取：一是直接编译驱动程序，二是以模块加载形式驱动编译。本设计主要采取第一种方法，即直接编译：进入进入 Device Drivers 选项，再选择Video capture adapters进入，在列表中选中 GSPCA based Webcams。在配置完摄像头驱动后，退出菜单。如此，USB摄像头驱动可在Linux内核中正常运行起来，并通过在在/dev 目录下生成 video0 设备文件，进行较为方便的读写操作。
4.3 基于 V4L2 的视频信号采集
通过 V4L2 接口采集视频数据的工作流程如下：调用 open()函数打开/dev/video0 视频设备文件――获取基础信息――设置采集信号参数――申请内核帧缓冲区――采用 mmap 方式，方便用户读取――视频采集――帧缓冲区再次放人采集输入队列尾部。
5 视频服务器信号传输功能的设计与实现
主要设计与实现流程如图5所示。
经测试可以证明，整个系统运行正常，视频监控设备能够正确识别 USB 摄像头和无线网卡，实现稳定的视频采集和传输功能。客户端的浏览器和监控软件可完成实时的视频显示，视频图像清晰流畅。同时监控管理系统软件还配置了视频录像保存功能，扩展引用的运动目标检测功能也运行稳定。整个系统的设计成本低，移动性好，使用方便，可以满足用户需要，达到了项目的设计要求。
参考文献
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[5]秦军卫.基于嵌入式 Web 服务器的视频监控系统设计[D]. 黑龙江: 哈尔滨工程大学, 2010.
作者简介
丁少军（1976-），男，云南省曲靖市人，现为65191部队助理工程师。工程装备研究。
李勇(1976-)，男，四川省大邑县人，现为65191部队，业务处自控室主任兼工程师。主要研究方向为通信工程研究。
蔡莘（1981-），男，黑龙江省汤原县人，65191部队助理工程师，主要研究方向为控制理论与控制工程研究。
作者单位
65191部队辽宁省西丰县112402