基于4G定位圖傳終端的應用研究

(中電科信息產業有限公司，河南 鄭州 450000)

0 引言

從目前國內外發展情況來看，平安城市、智慧城市、雪亮工程等項目的市場需求加速增加，4G定位圖傳終端既解決了傳統監控系統投入成本高、部署不方便等問題，又借助移動網絡技術增加遠距離、隨時監控等功能，可以應用于環保、交通、市政等領域，是現代安防監控系統發展的新方式。

4G定位圖傳終端作為未來諸多產品的基本組成部分，可依附于汽車、無人機、機器人等大型設備，應用于環境監測與執法、刑偵追緝、巡邏警戒、消防檢測、城管執法、公安執法、交通巡視、電力巡線、石油管道巡檢、安監勘查、地址探險、航拍直播、影視拍攝等企事業單位的突發事件應急指揮和日常工作中。

1 整體設計(見圖1)

圖1 系統整體框圖

1)視頻采集終端。從HDMI接口獲取視頻數據，目前處理方式是從Linux端直接調用C語言API接口，獲取一幀一幀的數據。(或通過FFmpeg進行流媒體協議進行轉換)在獲取到數據之后Linux通過RTMP流媒體協議發向服務器。

2)流媒體服務器。通過RTMP流媒體協議獲取終端數據，再通過RTMP流媒體協議分發給客戶端。

3)客戶端。通過RTMP流媒體協議獲取視頻數據，通過支持流媒體數據播放的播放器轉換到進行播放。播放器例如：OBS、CKPLAYER.。

2 各個功能模塊設計

2.1 HDMI視頻采集設計

選用LT8619C芯片。LT8619C是一個高性能的HDMI /雙模DP接收機芯片，基于ClearEdge技術，符合HDMI 1.4規范。TTL輸出可以支持RGB、BT656、BT1120，輸出分辨率可以支持4 K×2 K@30 Hz分辨率。為了方便地實現多媒體系統，LT8619C支持8通道高質量的I2S音頻或SPDIF音頻輸出。

2.2 媒體處理平臺設計

VIU視頻采集單元負責接收ISP傳過來的視頻圖像，經過視頻輸入設備Dev0的加工，通過物理通道Chn0發送給接收者，也可通過擴展通道，進行縮放后發送出去。

2.3 視頻傳輸設計(見表1)

開發系統：Ubuntu 14.04

內核版本：linux 3.10

4G模塊：華為 ME909-821

模塊接口：pcle

SIM卡：聯通

內核驅動配置 需向linux內核中添加4G模塊USB驅動和ppp網絡協議的支持要向，讓內核支持USB驅動和ppp撥號相關配置。

USB串口驅動編譯配置項 Device Drivers→[]USB support→[]USB Serial Converter support→〈〉USB driver for GSM and CDMA modems 將GSM/CDMA modems功能開啟。 PPP撥號的相關配置項 Device Drivers→[] Network device support [] PPP(point-to-point protocol) support 并在[] PPP(point-to-point protocol) support下選中〈〉PPP BSD-Compress compression 〈〉PPP Deflate compression [] PPP filtering 〈〉 PPP MPPE compression (encryption) [] PPP multilink support 〈〉 PPP over Ethernet 〈〉 PPP on L2TP Access Concentrator 〈〉 PPP on PPTP Network Server 〈〉 PPP support for async serial ports 〈〉 PPP support for sync tty ports

編譯內核，插入4G模塊，使用ls/dev/ttyUSB*命令檢查有無4G相關驅動虛擬出來的/dev/ttyUSB0、/dev/ttyUSB1 、/dev/ttyUSB2、/dev/ttyUSB3、/dev/ttyUSB4五個USB設備。根據/var/ppplog分析撥號失敗的原因，看是哪個AT指令返回錯誤。

表1 視頻傳輸的基本參數

3 視頻壓縮算法

H.264視頻壓縮協議是一個開放的協議，它只規定了具體圖像的格式、碼流的格式、編碼規范等，對具體的算法沒作規定，所以為了提高編碼的效率，用戶可以根據自己的要求設計各種算法。

在傳統H.264算法的基礎上從3個方面提出了改進策略，即運動搜索方式、宏塊預先判零技術[3]、自適應門限SAD匹配準則[4]，詳細討論了它們的實現原理與實現方式，并用實驗數據給出它們在原有算法上的性能改進程度。

在實際操作中，這個門限可以是自適應的，即它可以不斷更新，而且是越來越小，使得運動搜索次數快速收斂。假設對于16×16的宏塊每做2行絕對差累加和運算就做一次比較，在一個宏塊的匹配中共需要比較8次，算法如下:

door= MAX_INT；∥把門限初始化為最大的整數

for(i=；i

for(j=0；j<8；j++)；//每兩行做絕對差累加和運算

{sad+=compute_sad()

if(sad>door}

break；∥當前累加和大于門限，停止后面的計算

if(j==7)

door=sad；∥假如整個宏塊中累加和都小于門限，更新門限值

}

自適應門限SAD匹配準則在提高運算效率的同時，絲毫沒有影響運算的精度，它可以和前面提出的各種搜索策略和預先判零技術一起使用，使運算效率得到最大程度的改進。實驗表明，在H.264算法中綜合使用這幾種策略，能減少85%的運算量。

在技術上，H.264標準中有多個閃光之處，如統一的VLC符號編碼，高精度、多模式的位移估計，基于4×4塊的整數變換、分層的編碼語法等。這些措施使得H.264算法具有很的高編碼效率，在相同的重建圖像質量下，能夠比H.263節約50%左右的碼率。H.264的碼流結構網絡適應性強，增加了差錯恢復能力，能夠很好地適應IP和無線網絡的應用。

4 結語

研究實時對采集到的視頻圖像進行監測，將視頻數據通過開發板并對數據進行融合處理，利用H.264標準協議[5]對數據進行融合處理，能夠監測到更穩定、視頻精度更高的狀態信息，從而實現對周邊環境的監控，方便用于突發事件應急指揮和日常應用。