基于IP網(wǎng)絡的實時視頻采集系統(tǒng)

摘要：隨著網(wǎng)絡和多媒體技術的廣泛應用，數(shù)字網(wǎng)絡視頻得到了飛速發(fā)展。尤其在監(jiān)控領域，將傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信號，并且利用現(xiàn)有IP網(wǎng)絡設計一個不受距離限制的廉價通用網(wǎng)絡視頻監(jiān)控設備成為了新的熱點。本文根據(jù)這方面的應用需求提出一種設計方案。本方案的實現(xiàn)平臺是基于Intel PXA255的嵌入式硬件平臺以及基于嵌入式Linux的軟件平臺，采用先進的MPEG-4編碼標準。最終實現(xiàn)一個具有實時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)絡攝像機。

關鍵詞：PXA255 Linux MPEG-4 網(wǎng)絡攝像機 流媒體技術

　　1 系統(tǒng)概述

　　本方案設計的是基于IP網(wǎng)絡的實時視頻采集、處理及傳輸系統(tǒng)。整個系統(tǒng)在嵌入式軟硬件構架上實現(xiàn)，無需其它設備協(xié)助就能獨立完成通用目的視頻應用，比如視頻監(jiān)控和網(wǎng)絡視頻會議。

　　1.1 硬件系統(tǒng)概述

　　整個系統(tǒng)除攝像頭部分外都是在Intel PXA255評估平臺Sitsang(簡稱Sitsang板)上面實現(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U52與網(wǎng)絡相連，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控制器通過數(shù)據(jù)總線收發(fā)器(74LVCH32245)以及地址、數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器(74LVCH32244)與PXA255相接。整個硬件系統(tǒng)如圖1所示。

　　1.2 軟件系統(tǒng)概述

　　整個系統(tǒng)軟件是在嵌入式Linux基礎之上構建的。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這個補丁后編譯而成。Sitsang板使用的文件系統(tǒng)是針對Flash的無緩沖機制的jffs2文件系統(tǒng)，文件系統(tǒng)中包含應用程序、模塊、配置文件、圖形界面和庫等。Sitsang板使用的是基于Qt/Embedded的圖形界面系統(tǒng)。視頻信號的采集、壓縮和傳輸是建立在圖形界面和嵌入式Linux內(nèi)核之上的。整個軟件系統(tǒng)如圖2所示。

　　2 系統(tǒng)設計

　　系統(tǒng)的設計目標是設計一個工作在Sitsang/Intel PXA255和嵌和試Linux平臺上，內(nèi)置視頻Web服務器，采用MPEG-4編碼標準，支持相關網(wǎng)絡傳輸協(xié)議的網(wǎng)絡攝像要。系統(tǒng)的設計可以被分為以下幾個大部分：

　　*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視頻采集模塊的設計;

　　*視頻圖像壓縮模塊的設計;

　　*基于嵌入式Linux的網(wǎng)絡視頻流服務模塊的設計。

　　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的開發(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。

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

　?、谠谑褂胢ake menuconfig定制內(nèi)核時，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4采用OV511接口芯片的USB數(shù)字攝像頭的驅(qū)動支持。