一种多路视频实时无线传输与显示系统及构建方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种多路视频实时无线传输与显示系统及构建方法，它最终能够实 现五路PAL制视频实时无线传输到上位机并拼接显示的功能。属于无线通信、图像处理及 视频监控等技术领域。
【背景技术】
[0002] 视频监控是安全防范系统的重要组成部分，英文CamerasandSurveillance。传 统的监控系统包括前端摄像机、传输线缆、视频监控平台。摄像机可分为网络数字摄像机和 模拟摄像机，可作为前端视频图像信号的采集。它是一种防范能力较强的综合系统。视频 监控W其直观、准确、及时和信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近年来，随着计算机、网 络W及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控技术也有了长足的发展。
[0003] 全景地图也称为360度全景地图、全景环视地图。全景地图是指把=维图片模拟 成真实物体的=维效果的地图，浏览者可W拖拽地图从不同的角度浏览真实物体的效果。 现在技术的发展已经能够通过数字的方式运用数码相机对现有场景进行多角度环视拍摄 之后，再利用计算机进行后期缝合。因此结合视频监控及图像拼接的技术，设计并实现多路 视频实时无线传输与显示系统，得到远距离大场景的实时图像信息已经成为了可能。
【发明内容】
[0004] 1、目的：本发明的目的在于提供一种多路视频实时无线传输与显示系统及构建 方法，它能实现五路PAL制视频实时无线传输到上位机拼接显示的功能。
[0005] 2、技术方案：本发明的目的通过W下技术方案来实现。
[0006] (1)本发明是一种多路视频实时无线传输与显示系统，它包括下位机硬件电路板 和上位机软件两大部分，如图1。其中：上位计算机安装的是WIN7_64系统并具备无线上 网功能，上位机软件实现接受下位机硬件传来的数据包并解包，解压缩，拼接显示视频， 除此之外能够向下位机传递控制指令；下位机硬件部分包含：海思3521视频压缩巧片、 NVP1918视频编码巧片、DC-DC电源巧片、RT3070WIFI模块。5路PAL制模拟视频信号经过 NVP1918巧片转换为数字形式并送入海思3521巧片做视频压缩及封包处理，处理结果通过 RT3070WIFI模块上传到上位机。
[0007] 摄像头视频源共包含5路，其中一路为700线主摄像头，另外四路为480线辅助 摄像头。五路对外接口均为标准AV端子，五路视频同时进行信号采样。
[000引该ADC采用采用1片NVP1918,负责将5路PAL制模拟视频信号采样转换为数字 信号，并编码成为RGB格式，通过SPI协议直接传送给视频压缩巧片。
[0009] 该系统核屯、巧片选择海思公司生产的HI3521视频压缩巧片，它内置高性能ARM CodexA9处理器。主要实现视频信号的压缩、封包、上传等处理；它通过RT3070接收到上 位机传来的控制指令后，根据控制指令完成上传4路辅助摄像头视频或是上传1路主摄像 头视频。
[0010] 该视频压缩巧片最小系统外围电路，包括时钟源，SRAM,程序加载FLASH。时钟源 为一个有源晶振，提供系统稳定工作的时钟参考；SRAM作为系统的"内存"，作为程序加载 及运算结果存储的"临时场所"，断电后存储的信息会丢失；FLA甜作为bootloader,系统 内核，系统文件系统的固化场所。
[0011] 每次系统上电后，先启动FLA甜中的BOOTLOADER,将烧写在FLA甜中的内核程序 加载入SRAM中，运行内核，检测系统外围设备并加载对应的设备驱动，实现系统外设的 初始化；随后将烧写在FLASH中的文件系统载入SRAM中，实现系统的启动，然后运行应用 程序。
[0012]WIFI模块采用核屯、巧片是RT3070的集成USB转WIFI模块，通过USB2. 0接口与 视频压缩核屯、巧片相连。
[0013] 该电源巧片提供整个系统工作所需的电压。外界给系统输入+12V的电压，通过 电源巧片将+12V的电压转换成系统所需要的+3. 3V、+1. 8V、+1. 0V，来分别提供给HI3521 核屯、巧片（+3. 3V、+1. 0V)、程序加载FLA甜(+3. 3V、+1. 0V)、时钟提供源（+3. 3V)、ADC采样 巧片（+1. 8V)、WIFI模块（+5V)。
[0014] (2)本发明是一种多路视频实时无线传输与显示系统，其实现的过程概述如 下：ADC采样巧片同时采集5路PAL制视频信号送入视频压缩巧片中；视频压缩巧片对每路 信号分别进行H. 264压缩编码；将压缩编码后的5路视频流增加时间戳信息封成一定大小 的数据包；将封好的数据包通过无线模块发送；接收端接收数据包并解包恢复视频流；通 过软件方法实现对5路视频流的解压缩；使用软件算法对其中的4路视频显示的信息进行 拼接融合；在上位机监视器对视频流进行恢复显示。
[0015] 综上所述，本发明一种多路视频实时无线传输与显示系统的构建方法，其具体步 骤如下：
[0016] 步骤一：5路PAL制视频信号经过ADC采样巧片采样送入视频压缩巧片中
[0017] 如图2所示；5路PAL制信号由摄像头视频源提供，其中一路为700线主摄像头， 另外四路为480线辅摄像头。5路对外视频输出接口均为标准复合视频接口，输出给ADC 采样巧片。
[0018]ADC采样巧片采用Nextchip公司生产的NVP1918视频编码巧片，该巧片在多通道 视频编码领域具有优越的性能。单片巧片支持八路相机，电视或者DVD的复合视频信号输 入；具有8路960H分辨率视频同时编码能力；能输出8位CCIR656亮度色度比例为4:2:2 的视频流并且支持36MHZ，72MHz和144MHzS种速度。
[0019] 本方案使用该巧片的5路。模拟输入端传接50欧姆电阻限制电流，并对地并联 防雷放电二极管W保护ADC巧片。后级通过IIC总线对ADC巧片的寄存器进行配置使其工 作在正确的工作模式，将串行数字视频流输送给后级视频压缩巧片。
[0020] 步骤二：视频压缩巧片对每路信号分别进行压缩编码
[0021] 如图3所示；视频压缩巧片使用选择海思公司生产的HI3521视频压缩巧片，它内 置高性能ARMCodexA9处理器。其内含视频输入，视频预处理，视频压缩等功能模块，并 对用户封装了一些方便用来调用的接口函数（API)。
[0022] 巧片内部DEV模块对输入的串行数字视频流解复用，产生5路视频流并输入5个 VI通道（化nO~化n4)，VI通道对视频流不做处理直接输入视频压缩模块（VENC模块）进 行压缩编码。
[0023] 编码方式选用片内视频压缩模块所支持的h. 264编码，需通过相关的接口函数进 行配置使其正常运行
[0024] 步骤=:将压缩编码后的5路视频流增加标志信息封成一定大小的数据包。
[0025] 如图4所示；编码完成的一帖帖的视频流会存入系统的缓冲池中，对应于内存地 址中的一段数据。五路视频流将交替存入缓冲区中。由于视频压缩后的每一帖数据的数据 量并不完全相同，为便于无线发送需对数据进行切分和拼接使得每一包数据量一致。对于 每一帖的数据需加上标志信息便于上位机接收端解包。此外数据包传输过程中由于网络条 件等原因可能产生丢包或者包顺序错乱，因此在每一帖数据中还应加上时间戳信息，便于 接收端恢复。
[0026] 步骤四：下位机将封好的数据包通过无线模块发送给上位机
[0027]下位机作为服务器（AP端），需要在HI3521中移植WIFI模块AP工作的模式的驱 动。其中WIFI模块采用RT3070WIFI模块，驱动采用其公司提供的Linux驱动进行交叉编 译。移植成功之后，下位机就相当于一个无线路由器。
[002引上位机具备无线上网功能，只需要连接AP。
[0029] 上位机和下位机连接成功之后能够相互通过PING指令ping通。下位机发送的数 据包通过UDP协议发送给上位机的IP地址及指定端口。
[0030] 步骤五：上位机接收数据包并解包恢复视频流，通过软件方法实现对5路视频流 的解码
[0031] 如图5所示，上位机监听指定端口，当接收到下位机传来的数据包时，依次存入内 存中开辟的缓冲区。与此同时，根据每个数据包的标志及时间戳，进行解包并还原成五路视 频流。然后调用软件解码器对五路视频流分别调用软件解码器进行解码，解码后生成一帖 帖的图像。其中软件解码器采用开源项目FFMPEG函数库进行实现。
[0032] 步骤六：对其中的4路视频显示的信息进行拼接融合，在上位机监视器对视频流 进行恢复显示。
[0033] 由于四路摄像头事先进行过标定和位置矫正，所W视频信息存在一部分的重叠。 采用均值法对该四路视频边沿重叠部分进行平均处理，将四张图像拼合成一张大图。调用 OPENCV库函数对该些大图一帖帖进行显示，进而恢复成大场景实时信息。
[0034] 3、优点及功效：本发明的优点及功效在于：该多路视频实时无线传输与显示系统 W海思3521视频压缩巧片作为核屯、处理器件，外围电路除了视频压缩核屯、巧片工作所需 的最小系统电路外，所有的控制逻辑和调度采用嵌入式的软件方