周晓

摘 要：本文主要讨论如何实现不同无线信号下的视频完成实时监控，在监控中设计一种参数能有效实现无线视频监控，而且还提高了无线视频监控中的视频清晰度。开始介绍了无线视频监控的总体设计方案和无线实时监控的工作原理，描述了方案的可靠性和保障技术，本次的监控方式原理是将数据引入图像缓冲区，在设置H.264编码参数、并通过图像帧的处理技术以及RTP/RTCP传输协议，这样一来不但保障了无线实时视频的传输性，还在传输方面提高了速度及可考性。通过网络环境下的wifi、wcdma、td-lte等无线信息进行测试，对无线监控系统进行全面分析，证实了改系统的可靠性。

关键词：无线监控；视频传输；可靠性

现今我国的网络信息技术发展迅速，并且现在的网络具有开放性、灵活性等给人们的生活带来了很多便捷之处，在网络信息发展的年代，网络应用的开发和使用逐渐被重视起来。由于无线网络技术的诞生，在不同的使用环境中对无线网络协议的形式也随之改变，无线网络技术目前已经实现了宽带化，加快了网络信息传输速度影响着各行各业的发展。目前，wifi网络信号已经覆盖了城市大部分面积，实现了个人与pc无线连接，包括智能终端及互联网电视设备等无线网络技术，支持目前处在主流阶段的连接方式IEEE的802.11b、80211g和802.11n，能轻松实现百米内提供300Mbit/s的传输速度。现在的无线移动通讯网络，3G网络把无线通讯和互联网技术相结合，不但能进行高速信息传输，还能利用HSPA和HSPA+技术实现21Mbit/s的传输速度。然而，现在主流网络已经被4G所取代，利用LTE技术在20MHz的宽带下也能提供下行速率高达100Mbit/s，最大的上行速率也有50Mbit/s的速度[1]。 在视频领域方面以往的监控多数利用有限传输，虽然能实现实时监控，但是安装线路烦杂，要在固定的区域内装置视频监控器，在监控期间监控人员不得擅自离开岗位，从意义上来讲和人到现场监视无差别。之前也有过无线视频监控的技术，但是由于网络信息传输速度较慢，往往会出现延迟，没办法实现实时监控。因此，本文将结合所发现的问题加上现在网络信息传播技术，设计具可靠性并能实现实时监控的无线视频监控系统。

1 无线视频监控系统的总体方案及原理

无线视频监控系统的总体方案主要由3个部分组成：便携式终端、中心节点、监控中心，如图1所示。便携式终端设备又分为3个模块包括视频采集模块、视频编码模块、视频传输模块。便携式终端设备使用目前市场上比较主流的达芬奇技术平台TMS320DM3730，使用ARM+DSP双核结构，此技术平台能对视频进行采集、编码、传输调度。视频采集模块使用支持多种分辨率的高清USB摄像头，最大分辨率要在1920×1080，最高支持帧率为30f/s。视频的编码模块由TMS320DM3730的DSP，此设备的编码模块最高主频为800MHz，有效的加快了运算速度和具有较高效率的编码过程[2]。视频传输模块使用现今无线网络信息传播方式，使用不同无线网络数据终端进行测试传播，视频的无线传播模块使用无线网卡、WCDMA无线上网卡 TD-LTE无线数据卡进行视频数据传输。

中心节点接受便携式终端能发送实时数据，把监控视频中的实时数据发给监控中心。使用wifi、WCDMA和TD-LTE信道，中心节点分别是wlan ap接入点、WCDMA基站和TD-LTE基站。

监控中心可以用Windows系统进行开发，使用电脑软件FFmpeg编辑库对视频所拍到的数据进行解码，然后由OpenCV把解码后的视频数据进厂图像处理从而实现同步显示。同时，监控中心接受到的数据信息进行体统的性能评估。

2 无线监控系统的可靠性保障技术

本文系统设计使用Video4Linux2（V4L2）视频采集框架和达芬奇技术平台的H.264编码器的特征，结合相关的视频数据包在传输层、无线网络层、链路层上的传输特点进行传输，实现了无线网络实时监控系统的可靠性。该系统的安全技术主要是在原始图像缓冲区、H264解码器上进行图像参数设置、图像帧数处理和RTP/RTCP实时传输来实现安全性[3]。

2.1 原始图像缓冲区

便携式终端设备使用的是嵌入式Linnx系统中的V4L2视频采集框架，在这种便携式设备终端进行视频采集，一般设置采集视频的格式为YUV格式，设置采集的最大帧数为30f/s，图像分辨率调制为352×288，分辨率的格式设置成CIF格式，这样适合用在网络视频信息传播。在实际的视频采集过程中，采集的帧率是会发生变化的，一般的变化范围是在20～30f/s之间。同时，TMS320DM3730平台上DSP核的H.264编码速率也是动态的，在视频采集过程中编码的速率低于视频采集帧率的要求时，就会出现原始图数据丢失的情况，这样就会降低了视频传输系统的可靠性。所以，在通过设置原始图像缓冲区来进行控制H.264编码的速率和视频采集帧数，这样一来就能有效的提高无线监控系统的可靠性。原始图像缓冲区的大小要按照不同的无线信号质量来设置图像帧数，一般设置为10～30帧，这样系统在进行图像缓冲时的延迟就为333～1000ms。

2.2 图像帧的处理机制

图像帧的处理要从原始图像缓冲区取出只含有1帧的图像，然后经过编码器H.264进行编码，通过便携式终端设备上的信息传输到模块各帧图像信息发送给中心节点。在视频的传输过程中要是直接使用视频传输模块在网络层中对1帧H.264的图像进行数据传输，这样一来网络层中的ip协议就会出现以下的处理过程：第一，判断传输过来的图像数据的大小是否超过了网络端口的最大传输单元，要是传输过来的图像超过了网络端口的最大传输单元，网络层就会自动将图像数据按照MTU值的大小来进行分包传输，在分包传输时，会给传输任务进行编号处理，使用网络层发送信号给接收端；网络层会自动对接收到的分包进行排列组合，如果相关的数据在传输过程中丢失，网络层这时就会自动丢弃改数据，这样一来就造成了图像帧的丢失，降低了系统的可靠性，这就是网络层的自动分包重组机制[3]。

把1帧H.264的图像通过网络层发送之前，要把需要通过处理的每一帧进行手动分包，并给所分的包加上一個编号，这样在进行网络层传输过程中就不会因为不同网络层的ip协议而引起自动分包和重组，避免了图像数据的丢失，图像帧的处理方法如表2所示。

便携式终端设备所采用是的视频传输模块接口的MTU值一般为1500byte，MTU值中还包含网络协议开销，所以在帧的处理过程中，分包的大小最好不要超过1500byte。帧处理机制会自动把1帧H.264的图像按照比1500byte还小的进行手动分包，在分包过程中会给每一个包添加一个帧号、帧长、包号等信息各自占4byte，那么一个分包的总大小就是1012byte，在进行分包后的各种数据结构如下表3所示。

3 测试结果

系统的无线传输信息使用的是WiFi信道、WCDMA信道和TD-LTE信道，三种测试结果和质量可见下表4所示。

4 结束语

wifi网络信号已经覆盖了城市大部分面积，实现了个人与pc无线连接，包括智能终端及互联网电视设备等无线网络技术，支持目前处在主流阶段的连接方式IEEE的802.11b、80211g和802.11n，能轻松实现百米内提供300Mbit/s的传输速度。现在的无线移动通讯网络，3G网络把无线通讯和互联网技术相结合，不但能进行高速信息传输，还能利用HSPA和HSPA+技术实现21Mbit/s的传输速度，使用三种方式的传输都能有效的实现无线网络视频实时监控。

参考文献

[1]张玲.软件视频会议系统的设计与实现[D].成都：电子科技大学，2011，2（9）：116-117.

[2]张常亮，马渝勇，刘一谦，等.MCU级联的省一市一县三级高清视频会议系统设计[J].电视技术，2012，36（9）：138-141.

[3]高白龙，白旭，吴玮. 达芬奇技术开发基础、原理和实例[M]. 北京：电子工业出版社，2012.

[4]孙韶.TD-LTE技术原理与系统设计[M].北京：人民邮电出版社，2011.