基于IP網(wǎng)絡(luò )的實(shí)時(shí)視頻采集系統

摘要：隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )和多媒體技術(shù)的廣泛應用，數字網(wǎng)絡(luò )視頻得到了飛速發(fā)展。尤其在監控領(lǐng)域，將傳統的模擬視頻監控信號轉換為數字視頻信號，并且利用現有IP網(wǎng)絡(luò )設計一個(gè)不受距離限制的廉價(jià)通用網(wǎng)絡(luò )視頻監控設備成為了新的熱點(diǎn)。本文根據這方面的應用需求提出一種設計方案。本方案的實(shí)現平臺是基于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(jìn)的MPEG-4編碼標準。最終實(shí)現一個(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。

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

　　1 系統概述

　　本方案設計的是基于IP網(wǎng)絡(luò )的實(shí)時(shí)視頻采集、處理及傳輸系統。整個(gè)系統在嵌入式軟硬件構架上實(shí)現，無(wú)需其它設備協(xié)助就能獨立完成通用目的視頻應用，比如視頻監控和網(wǎng)絡(luò )視頻會(huì )議。

　　1.1 硬件系統概述

　　整個(gè)系統除攝像頭部分外都是在Intel PXA255評估平臺Sitsang(簡(jiǎn)稱(chēng)Sitsang板)上面實(shí)現的。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)數據總線(xiàn)收發(fā)器(74LVCH32245)以及地址、數據總線(xiàn)驅動(dòng)器(74LVCH32244)與PXA255相接。整個(gè)硬件系統如圖1所示。

　　1.2 軟件系統概述

　　整個(gè)系統軟件是在嵌入式Linux基礎之上構建的。Sitsang板使用的嵌入工Linux內核是在linux-2.4.19內核上打上patch-2.4.19-sitsang2這個(gè)補丁后編譯而成。Sitsang板使用的文件系統是針對Flash的無(wú)緩沖機制的jffs2文件系統，文件系統中包含應用程序、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。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內核之上的。整個(gè)軟件系統如圖2所示。

　　2 系統設計

　　系統的設計目標是設計一個(gè)工作在Sitsang/Intel PXA255和嵌和試Linux平臺上，內置視頻Web服務(wù)器，采用MPEG-4編碼標準，支持相關(guān)網(wǎng)絡(luò )傳輸協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )攝像要。系統的設計可以被分為以下幾個(gè)大部分：

　　*嵌入式Linux內核的移植和編譯，文件系統和圖形界面系統的安裝;

　　*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(luò )視頻流服務(wù)模塊的設計。

　　2.1 Linux內核、圖形界面系統及文件系統的安裝

　　2.1.1 嵌入式Linux內核的定制

　　工作在Sitsang板上的嵌入式Linux內核的定制步驟與其它嵌入式平臺的開(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定制內核時(shí)，注意要讓內核支持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，這使得在內核中加入了對4采用OV511接口芯片的USB數字攝像頭的驅動(dòng)支持。