基于Android手機的云臺攝像監(jiān)控

李潤宇+朱嘉塬+蘭旭婷

摘 要：系統(tǒng)程序基于Python語言來操作樹莓派，使用的Linux系統(tǒng)，采用Python語言中的mjpg-streamer來使用官方樹莓派的攝像頭的圖形處理技術(shù)，再通過Android來實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

關(guān)鍵詞： 樹莓派；Android；攝像頭；Python

由西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院"雙E"項目資助（項目編號：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

手機視頻監(jiān)控是通過手機隨時隨地來觀看遠(yuǎn)程監(jiān)控點的視頻，整套系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)而運行，通過在安置在特定地點的監(jiān)控攝像機拍攝，并將拍攝的視頻畫面經(jīng)過視頻服務(wù)器壓縮處理后上傳至互聯(lián)網(wǎng)，再通過網(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Python控制樹莓派的GPIO，通過程序能夠控制連接GPIO口的舵機，使用其自帶的嵌入式Linux系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境，可以高效且豐富的語言開發(fā)環(huán)境。通過樹莓派推薦的Python語言實現(xiàn)串行通信和網(wǎng)絡(luò)通信，分析實現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控與物聯(lián)網(wǎng)的思路，并與傳統(tǒng)的開發(fā)方式比較，顯示其突出的實用價值。分析樹莓派的軟硬件和全球資源，介紹樹莓派各個實用的教學(xué)實踐，顯示其在平臺選型時的優(yōu)勢所在。最終得出樹莓派可使嵌入式Linux開發(fā)及教育取得顯著進(jìn)展的結(jié)論。

2 國內(nèi)市場處于發(fā)展階段

早期階段，中國電信的全球眼和原中國網(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，對用戶家庭的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控需求表現(xiàn)的越來越強烈。

中期階段，中國移動也在發(fā)展以”手眼通”為代表的手機彩信監(jiān)控，基于手機流量的視頻監(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、用戶消費水平的提高、安全防范意識的增長、獨立式居住家庭的增多，國內(nèi)家庭手機市場將更快更好的發(fā)展。

3 APP來進(jìn)行視頻監(jiān)控

現(xiàn)階段社會，手機無處不在，隨著智能手機的發(fā)展、個人生活水平的提高，基本上上人均手持智能手機的比例直線上升，智能手機基本上離開不了人們的生活。

通過使用手機基于Android編寫的APP來進(jìn)行視頻監(jiān)控，整個系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)而運行，通過攝像頭捕獲的畫面從樹莓派發(fā)送到云服務(wù)器，再從手機上聯(lián)網(wǎng)的APP從物聯(lián)網(wǎng)讀取云服務(wù)器上捕獲的畫面，能夠隨時隨地地進(jìn)行監(jiān)控，并且能夠發(fā)送舵機轉(zhuǎn)動指令來全方位進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。

4 基礎(chǔ)功能的實現(xiàn)

APP的編寫：通過Android Studio來編寫能不斷從指定服務(wù)器地址讀取畫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：通過花生殼提供的功能來進(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：通過樹莓派中Python語言的mjpg-streamer庫來實現(xiàn)攝像頭的圖形捕獲。

舵機控制攝像頭的轉(zhuǎn)動：樹莓派自帶Python的開發(fā)環(huán)境，使用Python語言進(jìn)行程序編程，控制樹莓派的GPIO口，來調(diào)節(jié)PWM控制連在其上面的舵機，來實現(xiàn)舵機的轉(zhuǎn)動。

樹莓派自啟動：通過編寫樹莓派中Linux系統(tǒng)下的.sh的文件來使樹莓派達(dá)到自啟動的目的，且啟動mjpg-streamer庫中來開啟攝像頭來捕獲畫面。

GPIO口控制舵機：使用樹莓派自帶的Python開發(fā)環(huán)境，來進(jìn)行軟件的編程，控制GPIO需要先安裝GPIO庫，安裝完成后先使用.sh文件來執(zhí)行舵機轉(zhuǎn)動的程序。

5 設(shè)計的方案

本項目主要采用Python語言和其庫的mjpg-streamer在樹莓派上執(zhí)行攝像頭的圖形捕獲，且其攝像頭為官方樹莓派攝像頭，攝像頭與樹莓派連接，再由樹莓派把每一幀的畫面通過路由器的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)送捕獲的畫面，再通過聯(lián)網(wǎng)的手機來不短向云服務(wù)器接收視頻的捕獲畫面，同時能從APP發(fā)送舵機轉(zhuǎn)動的指令，而樹莓派從云服務(wù)器獲取了轉(zhuǎn)動舵機的指令對GPIO口來進(jìn)行操作，來達(dá)到控制攝像頭旋轉(zhuǎn)來捕獲畫面的功能。

樹莓派方面：在樹莓派上導(dǎo)入mjpg-streamer庫，安裝并執(zhí)行其文件，建立.sh文件來設(shè)置兼容的官方攝像頭的屬性，并默認(rèn)開啟攝像頭來開啟自啟動來不斷地捕獲畫面，且不斷的向云服務(wù)器中發(fā)送。

手機Android方面：采用Android Studo編寫的APP軟件，它一方面具有向固定ip地址捕獲畫面的功能，一方面具把捕獲的畫面顯示出來的功能，另一方面能從手機發(fā)送舵機轉(zhuǎn)動的指令。即基于手機Android的APP不斷從云服務(wù)器上讀取畫面，返回給手機來顯示，同時還能夠發(fā)送舵機轉(zhuǎn)動的指令來控制舵機。

舵機控制的攝像方面：采用官方的攝像頭，小巧便利，在攝像頭上安裝舵機，舵機連接樹莓派的GPIO口上，通過樹莓派從云服務(wù)器不斷讀取轉(zhuǎn)動舵機轉(zhuǎn)動的指令來實現(xiàn)多方位遠(yuǎn)程視頻的監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳麗麗；洪樂游；鮑盛峰 基于android手機的云臺網(wǎng)絡(luò)攝像頭控制[J].中國科技博覽，2014（4）：356-356

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