一種多路視頻實時無線傳輸與顯示系統(tǒng)及構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種多路視頻實時無線傳輸與顯示系統(tǒng)及構(gòu)建方法，它最終能夠?qū)?現(xiàn)五路PAL制視頻實時無線傳輸?shù)缴衔粰C并拼接顯示的功能。屬于無線通信、圖像處理及 視頻監(jiān)控等技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 視頻監(jiān)控是安全防范系統(tǒng)的重要組成部分，英文CamerasandSurveillance。傳 統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)包括前端攝像機、傳輸線纜、視頻監(jiān)控平臺。攝像機可分為網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)z像機和 模擬攝像機，可作為前端視頻圖像信號的采集。它是一種防范能力較強的綜合系統(tǒng)。視頻 監(jiān)控W其直觀、準(zhǔn)確、及時和信息內(nèi)容豐富而廣泛應(yīng)用于許多場合。近年來，隨著計算機、網(wǎng) 絡(luò)W及圖像處理、傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)也有了長足的發(fā)展。
[0003] 全景地圖也稱為360度全景地圖、全景環(huán)視地圖。全景地圖是指把=維圖片模擬 成真實物體的=維效果的地圖，瀏覽者可W拖拽地圖從不同的角度瀏覽真實物體的效果。 現(xiàn)在技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)能夠通過數(shù)字的方式運用數(shù)碼相機對現(xiàn)有場景進(jìn)行多角度環(huán)視拍攝 之后，再利用計算機進(jìn)行后期縫合。因此結(jié)合視頻監(jiān)控及圖像拼接的技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)多路 視頻實時無線傳輸與顯示系統(tǒng)，得到遠(yuǎn)距離大場景的實時圖像信息已經(jīng)成為了可能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 1、目的：本發(fā)明的目的在于提供一種多路視頻實時無線傳輸與顯示系統(tǒng)及構(gòu)建 方法，它能實現(xiàn)五路PAL制視頻實時無線傳輸?shù)缴衔粰C拼接顯示的功能。
[0005] 2、技術(shù)方案：本發(fā)明的目的通過W下技術(shù)方案來實現(xiàn)。
[0006] (1)本發(fā)明是一種多路視頻實時無線傳輸與顯示系統(tǒng)，它包括下位機硬件電路板 和上位機軟件兩大部分，如圖1。其中：上位計算機安裝的是WIN7_64系統(tǒng)并具備無線上 網(wǎng)功能，上位機軟件實現(xiàn)接受下位機硬件傳來的數(shù)據(jù)包并解包，解壓縮，拼接顯示視頻， 除此之外能夠向下位機傳遞控制指令；下位機硬件部分包含：海思3521視頻壓縮巧片、 NVP1918視頻編碼巧片、DC-DC電源巧片、RT3070WIFI模塊。5路PAL制模擬視頻信號經(jīng)過 NVP1918巧片轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式并送入海思3521巧片做視頻壓縮及封包處理，處理結(jié)果通過 RT3070WIFI模塊上傳到上位機。
[0007] 攝像頭視頻源共包含5路，其中一路為700線主攝像頭，另外四路為480線輔助 攝像頭。五路對外接口均為標(biāo)準(zhǔn)AV端子，五路視頻同時進(jìn)行信號采樣。
[000引該ADC采用采用1片NVP1918,負(fù)責(zé)將5路PAL制模擬視頻信號采樣轉(zhuǎn)換為數(shù)字 信號，并編碼成為RGB格式，通過SPI協(xié)議直接傳送給視頻壓縮巧片。
[0009] 該系統(tǒng)核屯、巧片選擇海思公司生產(chǎn)的HI3521視頻壓縮巧片，它內(nèi)置高性能ARM CodexA9處理器。主要實現(xiàn)視頻信號的壓縮、封包、上傳等處理；它通過RT3070接收到上 位機傳來的控制指令后，根據(jù)控制指令完成上傳4路輔助攝像頭視頻或是上傳1路主攝像 頭視頻。
[0010] 該視頻壓縮巧片最小系統(tǒng)外圍電路，包括時鐘源，SRAM,程序加載FLASH。時鐘源 為一個有源晶振，提供系統(tǒng)穩(wěn)定工作的時鐘參考；SRAM作為系統(tǒng)的"內(nèi)存"，作為程序加載 及運算結(jié)果存儲的"臨時場所"，斷電后存儲的信息會丟失；FLA甜作為bootloader,系統(tǒng) 內(nèi)核，系統(tǒng)文件系統(tǒng)的固化場所。
[0011] 每次系統(tǒng)上電后，先啟動FLA甜中的BOOTLOADER,將燒寫在FLA甜中的內(nèi)核程序 加載入SRAM中，運行內(nèi)核，檢測系統(tǒng)外圍設(shè)備并加載對應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動，實現(xiàn)系統(tǒng)外設(shè)的 初始化；隨后將燒寫在FLASH中的文件系統(tǒng)載入SRAM中，實現(xiàn)系統(tǒng)的啟動，然后運行應(yīng)用 程序。
[0012]WIFI模塊采用核屯、巧片是RT3070的集成USB轉(zhuǎn)WIFI模塊，通過USB2. 0接口與 視頻壓縮核屯、巧片相連。
[0013] 該電源巧片提供整個系統(tǒng)工作所需的電壓。外界給系統(tǒng)輸入+12V的電壓，通過 電源巧片將+12V的電壓轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)所需要的+3. 3V、+1. 8V、+1. 0V，來分別提供給HI3521 核屯、巧片（+3. 3V、+1. 0V)、程序加載FLA甜(+3. 3V、+1. 0V)、時鐘提供源（+3. 3V)、ADC采樣 巧片（+1. 8V)、WIFI模塊（+5V)。
[0014] (2)本發(fā)明是一種多路視頻實時無線傳輸與顯示系統(tǒng)，其實現(xiàn)的過程概述如 下：ADC采樣巧片同時采集5路PAL制視頻信號送入視頻壓縮巧片中；視頻壓縮巧片對每路 信號分別進(jìn)行H. 264壓縮編碼；將壓縮編碼后的5路視頻流增加時間戳信息封成一定大小 的數(shù)據(jù)包；將封好的數(shù)據(jù)包通過無線模塊發(fā)送；接收端接收數(shù)據(jù)包并解包恢復(fù)視頻流；通 過軟件方法實現(xiàn)對5路視頻流的解壓縮；使用軟件算法對其中的4路視頻顯示的信息進(jìn)行 拼接融合；在上位機監(jiān)視器對視頻流進(jìn)行恢復(fù)顯示。
[0015] 綜上所述，本發(fā)明一種多路視頻實時無線傳輸與顯示系統(tǒng)的構(gòu)建方法，其具體步 驟如下：
[0016] 步驟一：5路PAL制視頻信號經(jīng)過ADC采樣巧片采樣送入視頻壓縮巧片中
[0017] 如圖2所示；5路PAL制信號由攝像頭視頻源提供，其中一路為700線主攝像頭， 另外四路為480線輔攝像頭。5路對外視頻輸出接口均為標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合視頻接口，輸出給ADC 采樣巧片。
[0018]ADC采樣巧片采用Nextchip公司生產(chǎn)的NVP1918視頻編碼巧片，該巧片在多通道 視頻編碼領(lǐng)域具有優(yōu)越的性能。單片巧片支持八路相機，電視或者DVD的復(fù)合視頻信號輸 入；具有8路960H分辨率視頻同時編碼能力；能輸出8位CCIR656亮度色度比例為4:2:2 的視頻流并且支持36MHZ，72MHz和144MHzS種速度。
[0019] 本方案使用該巧片的5路。模擬輸入端傳接50歐姆電阻限制電流，并對地并聯(lián) 防雷放電二極管W保護ADC巧片。后級通過IIC總線對ADC巧片的寄存器進(jìn)行配置使其工 作在正確的工作模式，將串行數(shù)字視頻流輸送給后級視頻壓縮巧片。
[0020] 步驟二：視頻壓縮巧片對每路信號分別進(jìn)行壓縮編碼
[0021] 如圖3所示；視頻壓縮巧片使用選擇海思公司生產(chǎn)的HI3521視頻壓縮巧片，它內(nèi) 置高性能ARMCodexA9處理器。其內(nèi)含視頻輸入，視頻預(yù)處理，視頻壓縮等功能模塊，并 對用戶封裝了一些方便用來調(diào)用的接口函數(shù)（API)。
[0022] 巧片內(nèi)部DEV模塊對輸入的串行數(shù)字視頻流解復(fù)用，產(chǎn)生5路視頻流并輸入5個 VI通道（化nO~化n4)，VI通道對視頻流不做處理直接輸入視頻壓縮模塊（VENC模塊）進(jìn) 行壓縮編碼。
[0023] 編碼方式選用片內(nèi)視頻壓縮模塊所支持的h. 264編碼，需通過相關(guān)的接口函數(shù)進(jìn) 行配置使其正常運行
[0024] 步驟=:將壓縮編碼后的5路視頻流增加標(biāo)志信息封成一定大小的數(shù)據(jù)包。
[0025] 如圖4所示；編碼完成的一帖帖的視頻流會存入系統(tǒng)的緩沖池中，對應(yīng)于內(nèi)存地 址中的一段數(shù)據(jù)。五路視頻流將交替存入緩沖區(qū)中。由于視頻壓縮后的每一帖數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù) 量并不完全相同，為便于無線發(fā)送需對數(shù)據(jù)進(jìn)行切分和拼接使得每一包數(shù)據(jù)量一致。對于 每一帖的數(shù)據(jù)需加上標(biāo)志信息便于上位機接收端解包。此外數(shù)據(jù)包傳輸過程中由于網(wǎng)絡(luò)條 件等原因可能產(chǎn)生丟包或者包順序錯亂，因此在每一帖數(shù)據(jù)中還應(yīng)加上時間戳信息，便于 接收端恢復(fù)。
[0026] 步驟四：下位機將封好的數(shù)據(jù)包通過無線模塊發(fā)送給上位機
[0027]下位機作為服務(wù)器（AP端），需要在HI3521中移植WIFI模塊AP工作的模式的驅(qū) 動。其中WIFI模塊采用RT3070WIFI模塊，驅(qū)動采用其公司提供的Linux驅(qū)動進(jìn)行交叉編 譯。移植成功之后，下位機就相當(dāng)于一個無線路由器。
[002引上位機具備無線上網(wǎng)功能，只需要連接AP。
[0029] 上位機和下位機連接成功之后能夠相互通過PING指令ping通。下位機發(fā)送的數(shù) 據(jù)包通過UDP協(xié)議發(fā)送給上位機的IP地址及指定端口。
[0030] 步驟五：上位機接收數(shù)據(jù)包并解包恢復(fù)視頻流，通過軟件方法實現(xiàn)對5路視頻流 的解碼
[0031] 如圖5所示，上位機監(jiān)聽指定端口，當(dāng)接收到下位機傳來的數(shù)據(jù)包時，依次存入內(nèi) 存中開辟的緩沖區(qū)。與此同時，根據(jù)每個數(shù)據(jù)包的標(biāo)志及時間戳，進(jìn)行解包并還原成五路視 頻流。然后調(diào)用軟件解碼器對五路視頻流分別調(diào)用軟件解碼器進(jìn)行解碼，解碼后生成一帖 帖的圖像。其中軟件解碼器采用開源項目FFMPEG函數(shù)庫進(jìn)行實現(xiàn)。
[0032] 步驟六：對其中的4路視頻顯示的信息進(jìn)行拼接融合，在上位機監(jiān)視器對視頻流 進(jìn)行恢復(fù)顯示。
[0033] 由于四路攝像頭事先進(jìn)行過標(biāo)定和位置矯正，所W視頻信息存在一部分的重疊。 采用均值法對該四路視頻邊沿重疊部分進(jìn)行平均處理，將四張圖像拼合成一張大圖。調(diào)用 OPENCV庫函數(shù)對該些大圖一帖帖進(jìn)行顯示，進(jìn)而恢復(fù)成大場景實時信息。
[0034] 3、優(yōu)點及功效：本發(fā)明的優(yōu)點及功效在于：該多路視頻實時無線傳輸與顯示系統(tǒng) W海思3521視頻壓縮巧片作為核屯、處理器件，外圍電路除了視頻壓縮核屯、巧片工作所需 的最小系統(tǒng)電路外，所有的控制邏輯和調(diào)度采用嵌入式的軟件方