基于ARM11的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)

發(fā)送端主要過程如下：

（1）創(chuàng)建RTP 會(huì)話并設(shè)置目標(biāo)地址。調(diào)用Create方法得到RTP 會(huì)話實(shí)例，然后調(diào)用AddDestination 方法設(shè)置目標(biāo)IP 以及目標(biāo)端口號(hào)。

（2）獲得數(shù)據(jù)，調(diào)用Get_Data（）函數(shù)得到。

（3）發(fā)送數(shù)據(jù)，通過SendPacket（）方法實(shí)現(xiàn)。

接收端主要過程如下：

（1）創(chuàng)建RTP 會(huì)話。調(diào)用Create 方法來創(chuàng)建一個(gè)會(huì)話實(shí)例，并且在創(chuàng)建會(huì)話的同時(shí)設(shè)置端口號(hào)，要與發(fā)送端的端口號(hào)保持一致。

（2）接受RTP 數(shù)據(jù)。調(diào)用RTPSession 類的PollData（）方法接收數(shù)據(jù)。

（3）保存RTP 數(shù)據(jù)報(bào)。通過創(chuàng)建了一個(gè)指針數(shù)組，里面存放的是RTP 數(shù)據(jù)報(bào)的指針，只要將剛接收到RTP 數(shù)據(jù)報(bào)的指針賦給這個(gè)指針數(shù)組即可，這樣可以節(jié)省數(shù)據(jù)拷貝的時(shí)間。

（4）判斷是否接收完成，如果沒有，則跳轉(zhuǎn)到第b 步，否則接收端程序退出。

4.2 視頻數(shù)據(jù)的解碼和顯示

由于接收到的數(shù)據(jù)是經(jīng)H264 編碼的數(shù)據(jù)，因此，先要對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，然后才能顯示。而在服務(wù)器端，對(duì)視頻數(shù)據(jù)解碼用到FFmpeg.FFmpeg 是一個(gè)開源免費(fèi)跨平臺(tái)的視頻和音頻流方案，屬于自由軟件。

解碼時(shí)主要涉及FFmpeg 下的libavcodec 庫、libswscale庫和libavformat 庫，其中第一個(gè)庫是一個(gè)包含了所有FFmpeg 音視頻編解碼器的庫，第二個(gè)庫是格式轉(zhuǎn)化庫，因?yàn)榻獯a后的數(shù)據(jù)是YUV420 格式，而要在計(jì)算機(jī)上顯示該數(shù)據(jù)，則需要的是RGB 格式的，該庫功能就是把YUV420 格式轉(zhuǎn)化成RGB 格式，第三個(gè)庫是一個(gè)包含了所有的普通音視格式的解析器和產(chǎn)生器的庫。

4.2.1 初始化解碼線程

（1） 注冊(cè)全部的文件格式和編解碼器，調(diào)用av_register_all（）函數(shù)完成注冊(cè)。

（2） 設(shè)置AVFormatContext 結(jié)構(gòu)體。該結(jié)構(gòu)體是FFmpeg 格式轉(zhuǎn)換過程中實(shí)現(xiàn)輸入和輸出功能，保存相關(guān)數(shù)據(jù)的主要結(jié)構(gòu)，通過av_open_input_file 函數(shù)設(shè)置該結(jié)構(gòu)體。

（3） 檢查視頻流的信息，通過調(diào)用av_find_stream_info（pFormatCtx）函數(shù)，pFormatCtx->streams 就填充了正確的視頻流信息，pFormatCtx 類型是AVFormatContext.

（4） 得到編解碼器上下文，pCodecCtx= pFormatCtx -> streams[videoStream]->codec,pCodecCtx 指針指向了流中所使用的關(guān)于編解碼器的所有信息。

（5） 打開解碼器，先通過avcodec_find_decoder 函數(shù)找到相應(yīng)解碼器，然后調(diào)用avcodec_open 函數(shù)打開解碼器。

（6） 申請(qǐng)內(nèi)存用來存放解碼數(shù)據(jù)， 通過調(diào)用avcodec_alloc_frame 函數(shù)實(shí)現(xiàn)，由于解碼的數(shù)據(jù)是YUV420 格式的，因此還需要將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RGB 格式，因此，再次調(diào)用avcodec_alloc_frame 申請(qǐng)內(nèi)存用來存放RGB 格式數(shù)據(jù)。

（7） 申請(qǐng)內(nèi)存用來存放原始數(shù)據(jù)，因?yàn)镠264 解碼時(shí)，對(duì)于P 幀需要參考前面一個(gè)關(guān)鍵幀或P 幀，而B幀需要參考前后幀，因此需要存放原始數(shù)據(jù)，首先，用avpicture_get_size 來獲得需要的大小，然后調(diào)用av_malloc 函數(shù)申請(qǐng)內(nèi)存空間。

（8） 通過調(diào)用avpicture_fill 函數(shù)將幀和新申請(qǐng)的內(nèi)存結(jié)合起來。

（9） 創(chuàng)建格式轉(zhuǎn)換上下文，通過img_convert_ctx=sws _getContext（src_w, src_h,src_pix_fmt, dst_w, dst_h,PIX_FMT_RGB24, SWS_BICUBIC, NULL, NULL,NULL）方法實(shí)現(xiàn)。其中，src_w 表示源圖像的寬度，src_h 表示源圖像的高度，src_pix_fmt 表示源圖像的格式，dst_w 表示目標(biāo)圖像的寬度，dst_h 表示目標(biāo)圖像的高度，PIX_FMT_RGB24 表示目標(biāo)圖像的格式。

4.2.2 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行H264 解碼

（1） 獲得需要解碼的一幀數(shù)據(jù)，由于前面接收端線程已經(jīng)把接收到的數(shù)據(jù)存放在一個(gè)指針數(shù)組中，因此，解碼線程只需要從指針數(shù)據(jù)中獲取數(shù)據(jù)即可。

（2） 解碼數(shù)據(jù)。調(diào)用解碼函數(shù)avcodec_ decode_video（pCodecCtx , pFrame , finished , encodedData,size）來解碼視頻文件。其中，參數(shù)pCodecCtx是前面得到視頻流編碼上下文的指針；參數(shù)pFrame存儲(chǔ)解碼后的圖片的位置，參數(shù)finished 用來記錄已完成的幀數(shù)；參數(shù)encodedData 是輸入緩沖區(qū)指針，指向要解碼的原始數(shù)據(jù)；參數(shù)size 是輸入緩沖區(qū)的大小。

（3） 將已解碼的視頻數(shù)據(jù)YUV420 格式轉(zhuǎn)換成RGB 格式，通過調(diào)用sws_scale（）函數(shù)實(shí)現(xiàn)格式轉(zhuǎn)換。

4.2.3 視頻數(shù)據(jù)的顯示

本系統(tǒng)使用QT 下的QImage 顯示視頻數(shù)據(jù)，由于QImage 能夠存取單個(gè)像素，這樣在顯示前一幀圖像的時(shí)候，將該圖像保存下來，當(dāng)顯示后一幀圖像的時(shí)候，如果該像素值與前一幀相同，則不必修改該值，從而節(jié)省了大量的時(shí)間，即哪里變修改哪里，顯示過程的具體步驟如下：

（1） 取得已解碼的視頻數(shù)據(jù)，且該數(shù)據(jù)是RGB 格式的。

（2） 循環(huán)取得視頻數(shù)據(jù)的R 分量、G 分量、B 分量。

（3） 判斷該點(diǎn)的像素值是否與前一幀對(duì)應(yīng)位置的像素值相同，若相同，跳轉(zhuǎn)到第2 步，否則，保存該像素值。

（4） 對(duì)取得的RGB 各自分量，構(gòu)造該像素點(diǎn)的顏色值，通過調(diào)用qRGB（R,G,B）構(gòu)造方法實(shí)現(xiàn)。

（5） 設(shè)置相應(yīng)點(diǎn)的像素值，首先生成QImage 類的對(duì)象，然后調(diào)用該類的setPixel（x,y,rgb）。其中，x 是圖像的x 坐標(biāo)值，y 是圖像的y 坐標(biāo)值，rgb 是該點(diǎn)的顏色值。

（6） 顯示圖像，通過調(diào)用update（）方法，該方法會(huì)觸發(fā)繪畫事件，因此，在繪畫事件里，寫入顯示圖像代碼，即可顯示剛生成的QImage 對(duì)象，通過調(diào)用drawImage（）方法繪制圖像。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)在視頻圖像采集時(shí)，為了降低數(shù)據(jù)量，采用YUV420 的采樣格式。視頻數(shù)據(jù)編碼采用H264 硬編碼方式，極大地提高了編碼速度。而在無線網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，考慮到丟包問題，將編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行拆包然后發(fā)送，降低了丟包率。經(jīng)測(cè)試，本系統(tǒng)采集一幅OV9650攝像頭拍攝的且分辨率為320X240 的圖像，經(jīng)H264硬編碼，編碼后的圖像數(shù)據(jù)大致為5KB 左右，降低了數(shù)據(jù)傳輸量，并且硬編碼每秒可編碼25 幀圖像數(shù)據(jù)，達(dá)到實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)編碼的要求。對(duì)于WI-FI 無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸率一般在11-54Mbps 左右，因此，該無線網(wǎng)絡(luò)可以滿足實(shí)時(shí)傳輸視頻的需求。本系統(tǒng)構(gòu)建了高實(shí)時(shí)性，低成本，低功耗的數(shù)字化無線視頻監(jiān)控平臺(tái)，在該平臺(tái)基礎(chǔ)上，可以搭建各種各樣的應(yīng)用，比如，路況實(shí)時(shí)監(jiān)控，人臉識(shí)別，倉庫報(bào)警等應(yīng)用，該系統(tǒng)具有一定的實(shí)用價(jià)值。