無(wú)人機(jī)具有體積小、重量輕、靈活機(jī)動(dòng)、成本低等特點(diǎn)，可以用于對(duì)地偵察拍照，還可以廣泛應(yīng)用于軍事偵察、地質(zhì)勘探以及對(duì)火災(zāi)等危險(xiǎn)區(qū)域的勘察預(yù)報(bào)等，因而在無(wú)人機(jī)上構(gòu)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)就顯得十分重要。本文以基于 PC104的無(wú)人機(jī)為基礎(chǔ)，構(gòu)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)，其中，無(wú)人機(jī)視頻數(shù)據(jù)的采集、壓縮、解壓縮、傳輸都是無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，本文將針對(duì)這幾部分的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行研究。
1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理
該系統(tǒng)的下位機(jī)主要由深圳桑達(dá)公司的PC104工控機(jī)、羅技快看太空版MP攝像頭（USB接口）、linksysWRT54GC-CN無(wú)線路由器及外圍電路組成，采用嵌入式Linux 2.4.26操作系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)視頻數(shù)據(jù)的采集，壓縮及將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)。上位機(jī)是包含有無(wú)線網(wǎng)卡的PC電腦，主要負(fù)責(zé)視頻數(shù)據(jù)的接收、解壓和顯示，上下位機(jī)通過(guò)UDP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，采用socket網(wǎng)絡(luò)編程可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)及數(shù)據(jù)的收發(fā)。
PC104工控機(jī)采用嵌人式專用CPU PⅢ533～933 MHz，板載DDR內(nèi)存高達(dá)128MB，提供2個(gè)RS 232串行接口，2個(gè)USB接口，1個(gè)并行口，軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器接口，IDE硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，10/100 base-TX Ethernet接口，CRT/LCD顯示器接口和固態(tài)盤(pán)插座，支持DiskonChip 8～288 MB。PC104工控機(jī)的操作和使用與PC機(jī)相同，安裝系統(tǒng)硬件后，即可開(kāi)機(jī)進(jìn)行BIOS設(shè)置，輸入電壓必須為+5 V，其波動(dòng)范圍不超過(guò)5%。
2、視頻數(shù)據(jù)采集的軟件實(shí)現(xiàn)
Video4Linux（V4L）是嵌入式Linux下視頻設(shè)備的內(nèi)核驅(qū)動(dòng)，他為L(zhǎng)inux下的視頻設(shè)備提供了一系列的接口函數(shù)，在編譯和配置內(nèi)核階段，必須增加V4L模塊和USB攝像頭驅(qū)動(dòng)模塊的支持。對(duì)于USB接口攝像頭，其驅(qū)動(dòng)程序中需要提供基本的I/O操作函數(shù) open，read，write，close的實(shí)現(xiàn)，對(duì)中斷的處理實(shí)現(xiàn)，內(nèi)存映射功能以及對(duì)I/O通道的控制接口函數(shù)ioctl的實(shí)現(xiàn)等，并把他們定義在 struct file operations中。這樣當(dāng)應(yīng)用程序?qū)υO(shè)備文件進(jìn)行諸如open等系統(tǒng)調(diào)用操作時(shí)，Linux內(nèi)核將通過(guò)fileoperations結(jié)構(gòu)訪問(wèn)驅(qū)動(dòng)程序提供的函數(shù)。在系統(tǒng)平臺(tái)上對(duì)USB攝像頭進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，首先把USB控制器驅(qū)動(dòng)模塊靜態(tài)編譯進(jìn)內(nèi)核，使平臺(tái)中支持USB接口，再在需要使用攝像頭采集時(shí)，使用insmode動(dòng)態(tài)加載其驅(qū)動(dòng)模塊，這樣攝像頭就可正常工作了。
在USB攝像頭被驅(qū)動(dòng)后，再利用Video4Linux支持的幾個(gè)視頻采集相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行編程，就可以實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的采集。圖1是嵌入式Linux下視頻數(shù)據(jù)采集的流程：
使用ioctl（devfd，VIDIOCSYNC，&vid_mmap）函數(shù)判斷一幀圖像是否截取完畢，成功返回表示截取完畢，之后就可把圖像數(shù)據(jù)保存成文件的形式。為了得到連續(xù)幀視頻圖像，可在單幀的基礎(chǔ)上，利用vid_buf.frames值確定采集完攝像頭幀緩沖區(qū)幀數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)的次數(shù)。在循環(huán)語(yǔ)句中，也是使用VIDIOCMCAPTURE ioctl和VIDIOCSYNC ioct1函數(shù)完成每幀截取，但要給采集到的每幀圖像賦地址，利用語(yǔ)句buf=map+vid_buf.off-sets［frame］，然后保存成文件的形式。
3、視頻數(shù)據(jù)壓縮原理
