李潤(rùn)宇+朱嘉塬+蘭旭婷

摘 要：系統(tǒng)程序基于Python語(yǔ)言來(lái)操作樹(shù)莓派，使用的Linux系統(tǒng)，采用Python語(yǔ)言中的mjpg-streamer來(lái)使用官方樹(shù)莓派的攝像頭的圖形處理技術(shù)，再通過(guò)Android來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

關(guān)鍵詞： 樹(shù)莓派；Android；攝像頭；Python

由西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院"雙E"項(xiàng)目資助（項(xiàng)目編號(hào)：20161801）

Monitoring of PTZ camera based on Android mobile phone

LIRunYu，ZHUJiaYan，LANXuTing

Abstract： the system program based on Python language to operate the raspberry pie， the use of the Linux system， graphics processing technology using Python language in mjpg-streamer to use the official raspberry pie of the camera， and then to realize the remote monitoring through Android.

Key words： Raspberry pie； Android； camera； Python

1 引言

手機(jī)視頻監(jiān)控是通過(guò)手機(jī)隨時(shí)隨地來(lái)觀看遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)的視頻，整套系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)而運(yùn)行，通過(guò)在安置在特定地點(diǎn)的監(jiān)控?cái)z像機(jī)拍攝，并將拍攝的視頻畫(huà)面經(jīng)過(guò)視頻服務(wù)器壓縮處理后上傳至互聯(lián)網(wǎng)，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的視頻監(jiān)控服務(wù)器，然后使用手機(jī)上網(wǎng)的方式，登錄到視頻監(jiān)控服務(wù)，獲得監(jiān)控資源。

通過(guò)Python控制樹(shù)莓派的GPIO，通過(guò)程序能夠控制連接GPIO口的舵機(jī)，使用其自帶的嵌入式Linux系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境，可以高效且豐富的語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境。通過(guò)樹(shù)莓派推薦的Python語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)串行通信和網(wǎng)絡(luò)通信，分析實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控與物聯(lián)網(wǎng)的思路，并與傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方式比較，顯示其突出的實(shí)用價(jià)值。分析樹(shù)莓派的軟硬件和全球資源，介紹樹(shù)莓派各個(gè)實(shí)用的教學(xué)實(shí)踐，顯示其在平臺(tái)選型時(shí)的優(yōu)勢(shì)所在。最終得出樹(shù)莓派可使嵌入式Linux開(kāi)發(fā)及教育取得顯著進(jìn)展的結(jié)論。

2 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)處于發(fā)展階段

早期階段，中國(guó)電信的全球眼和原中國(guó)網(wǎng)通已經(jīng)在有條件的家庭發(fā)展遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，隨著家庭信息化的迅速發(fā)展，對(duì)用戶家庭的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控需求表現(xiàn)的越來(lái)越強(qiáng)烈。

中期階段，中國(guó)移動(dòng)也在發(fā)展以”手眼通”為代表的手機(jī)彩信監(jiān)控，基于手機(jī)流量的視頻監(jiān)控。

當(dāng)前階段，視頻監(jiān)控在行業(yè)領(lǐng)域與家庭緊密聯(lián)系的小區(qū)已經(jīng)有了很好的發(fā)展，隨著家庭網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不斷改善、用戶消費(fèi)水平的提高、安全防范意識(shí)的增長(zhǎng)、獨(dú)立式居住家庭的增多，國(guó)內(nèi)家庭手機(jī)市場(chǎng)將更快更好的發(fā)展。

3 APP來(lái)進(jìn)行視頻監(jiān)控

現(xiàn)階段社會(huì)，手機(jī)無(wú)處不在，隨著智能手機(jī)的發(fā)展、個(gè)人生活水平的提高，基本上上人均手持智能手機(jī)的比例直線上升，智能手機(jī)基本上離開(kāi)不了人們的生活。

通過(guò)使用手機(jī)基于Android編寫(xiě)的APP來(lái)進(jìn)行視頻監(jiān)控，整個(gè)系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)而運(yùn)行，通過(guò)攝像頭捕獲的畫(huà)面從樹(shù)莓派發(fā)送到云服務(wù)器，再?gòu)氖謾C(jī)上聯(lián)網(wǎng)的APP從物聯(lián)網(wǎng)讀取云服務(wù)器上捕獲的畫(huà)面，能夠隨時(shí)隨地地進(jìn)行監(jiān)控，并且能夠發(fā)送舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)指令來(lái)全方位進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。

4 基礎(chǔ)功能的實(shí)現(xiàn)

APP的編寫(xiě)：通過(guò)Android Studio來(lái)編寫(xiě)能不斷從指定服務(wù)器地址讀取畫(huà)面并顯示且還能向云服務(wù)器發(fā)送指令的軟件。

服務(wù)器的搭建：通過(guò)花生殼提供的功能來(lái)進(jìn)行內(nèi)網(wǎng)穿透，達(dá)到遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)的需求。

攝像頭的捕獲：通過(guò)樹(shù)莓派中Python語(yǔ)言的mjpg-streamer庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)攝像頭的圖形捕獲。

舵機(jī)控制攝像頭的轉(zhuǎn)動(dòng)：樹(shù)莓派自帶Python的開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用Python語(yǔ)言進(jìn)行程序編程，控制樹(shù)莓派的GPIO口，來(lái)調(diào)節(jié)PWM控制連在其上面的舵機(jī)，來(lái)實(shí)現(xiàn)舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

樹(shù)莓派自啟動(dòng)：通過(guò)編寫(xiě)樹(shù)莓派中Linux系統(tǒng)下的.sh的文件來(lái)使樹(shù)莓派達(dá)到自啟動(dòng)的目的，且啟動(dòng)mjpg-streamer庫(kù)中來(lái)開(kāi)啟攝像頭來(lái)捕獲畫(huà)面。

GPIO口控制舵機(jī)：使用樹(shù)莓派自帶的Python開(kāi)發(fā)環(huán)境，來(lái)進(jìn)行軟件的編程，控制GPIO需要先安裝GPIO庫(kù)，安裝完成后先使用.sh文件來(lái)執(zhí)行舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的程序。

5 設(shè)計(jì)的方案

本項(xiàng)目主要采用Python語(yǔ)言和其庫(kù)的mjpg-streamer在樹(shù)莓派上執(zhí)行攝像頭的圖形捕獲，且其攝像頭為官方樹(shù)莓派攝像頭，攝像頭與樹(shù)莓派連接，再由樹(shù)莓派把每一幀的畫(huà)面通過(guò)路由器的WIFI聯(lián)網(wǎng)發(fā)送給云服務(wù)器，而云服務(wù)器也不短向固定讀取ip地址發(fā)送捕獲的畫(huà)面，再通過(guò)聯(lián)網(wǎng)的手機(jī)來(lái)不短向云服務(wù)器接收視頻的捕獲畫(huà)面，同時(shí)能從APP發(fā)送舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的指令，而樹(shù)莓派從云服務(wù)器獲取了轉(zhuǎn)動(dòng)舵機(jī)的指令對(duì)GPIO口來(lái)進(jìn)行操作，來(lái)達(dá)到控制攝像頭旋轉(zhuǎn)來(lái)捕獲畫(huà)面的功能。

樹(shù)莓派方面：在樹(shù)莓派上導(dǎo)入mjpg-streamer庫(kù)，安裝并執(zhí)行其文件，建立.sh文件來(lái)設(shè)置兼容的官方攝像頭的屬性，并默認(rèn)開(kāi)啟攝像頭來(lái)開(kāi)啟自啟動(dòng)來(lái)不斷地捕獲畫(huà)面，且不斷的向云服務(wù)器中發(fā)送。

手機(jī)Android方面：采用Android Studo編寫(xiě)的APP軟件，它一方面具有向固定ip地址捕獲畫(huà)面的功能，一方面具把捕獲的畫(huà)面顯示出來(lái)的功能，另一方面能從手機(jī)發(fā)送舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的指令。即基于手機(jī)Android的APP不斷從云服務(wù)器上讀取畫(huà)面，返回給手機(jī)來(lái)顯示，同時(shí)還能夠發(fā)送舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的指令來(lái)控制舵機(jī)。

舵機(jī)控制的攝像方面：采用官方的攝像頭，小巧便利，在攝像頭上安裝舵機(jī)，舵機(jī)連接樹(shù)莓派的GPIO口上，通過(guò)樹(shù)莓派從云服務(wù)器不斷讀取轉(zhuǎn)動(dòng)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的指令來(lái)實(shí)現(xiàn)多方位遠(yuǎn)程視頻的監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳麗麗；洪樂(lè)游；鮑盛峰 基于android手機(jī)的云臺(tái)網(wǎng)絡(luò)攝像頭控制[J].中國(guó)科技博覽，2014（4）：356-356

[2]李文勝. 基于樹(shù)莓派的嵌入式Linux開(kāi)發(fā)教學(xué)探索[J]. 電子技術(shù)與軟件工程，2014，（09）：219-220.