树莓派无线视频传输研究

　　何雄+刘一钟+李润宇+刘文浩
　　【摘 要】本文是研究树莓派的视频无线传输。将无线网卡与视频模块连上树莓派，进行无线网卡的相关配置使之变成无线接入点，以供电脑手机等无线设备接入。本文介绍了树莓派系统的安装，网卡驱动以及hostapd的配置，DHCP以及MJPG-Streamer的安装设置和无线接入点的配置等工作，最终实现了树莓派的无线视频传输的工作。
　　【关键词】无线视频传输；树莓派
　　一、前言
　　随着科技的快速发展，视频监控已经应用在了现在的各个行业，其作为一种安防手段，也越来越受到人们的重视。而视频的无线传输将大大简化电路的布施，节约成本。本文介绍了利用树莓派通过无线网卡将采集到的视频信号发送到手机，平板或者电脑，实现视频的无线传输。
　　二、树莓派硬件平台的搭建
　　树莓派硬件平台由树莓派3代B型，8G TF存储卡，USB无线网卡模块，USB摄像头模块，7寸HDMI显示器，移动电源，USB键盘鼠标，2A电源适配器等组成。树莓派连上USB无线网卡作为接入点，配合液晶屏，鼠标键盘，无线路由器与笔记本电脑一起配合调试使用，最终完成在电脑、手机上无线获取树莓派视频的目的。
　　（一）系统的安装
　　首先下载树莓派raspbian-jessie系统镜像文件，将存储卡用读卡器插在电脑USB端口上，使用镜像安装工具Win32DiskImager.exe将下载好的镜像文件写入存储卡中。打开存储卡文件夹，打开config.txt文件进行修改配置，使之符合液晶屏的显示标准。本文中配置文件内容为hdmi_group=2，hdmi_mode=9，hdmi_ignore_edid=0xa5000080。之后将存储卡插入树莓派，运行，打开电脑的SSH客户端通过网线连接路由器在连接到树莓派。
　　（二）编译网卡驱动和hostapd
　　如果网卡无法正常驱动，则需要根据自己手里的无线网卡来自主编译网卡驱动和内核代码，根据无线网卡驱动的说明自行编译配置。本文所使用免驱动无线网卡，可以免去繁琐的配置工作。
　　（三）安装DHCP服务
　　DHCP是动态主机配置协议，使用UDP协议工作，主要给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址，给用户或者内部网络管理员作为对所有计算机作中央管理的手段。本文中要实现对树莓派视频无线传输，需要使用DHCP服务来分配IP地址。通过命令sudo apt-get install isc-dhcp-server来安装此服务。
　　（四）安装远程摄像监控软件mjpg-Streamer
　　树莓派上mjpg-streamer主要用于视频的录制和监控，其具有消耗资源少、占用空间少、速度快等特点。在终端输入sudo apt-get install libv4l-dev libjpeg8-dev imagemagick命令安装此依赖库，同时还要下载代码托管服务svn软件并进行安装。要注意的是本文使用mjpg-streamer的代码依赖libjpeg7，而此时安装的是libjpeg8，需要做一个软连接使之可以正常工作。执行cd mjpg-streamer和make USE_LIBV4L2=true clean all命令编译运行，完成软件的安装工作。
　　三、功能测试
　　在终端执行sudo ./mjpg_streamer -i ＂./input_uvc.so -d /dev/video0 -r 800×600 -f 12＂-o＂./output_http.so -p 8090 -w ./www＂命令，其中-r后是分辨率参数，-f后面是帧率，此参数是根据自己摄像头的参数进行调整的。打开电脑浏览器，输入树莓派ip地址：8090。此时会打开mjpg-streamer页面。打开stream页面可以观察到摄像头拍摄的视频内容，工作正常。
　　四、无线网卡转接入点
　　将树莓派接入的无线网卡变成接入点，方便其他设备接入。首先，执行sudo vi /etc/network/interfaces命令进行ip地址和子网掩码的修改与设置。然后，准备hostapd的配置文件，执行vi rtl_hostapd_2G命令打开文本进行设置。之后再准备DHCP服务的配置文件，输入sudo vi /etc/dhcp/dhcpd.conf。最后准备启动脚本，使用sudo vi /etc/init.d/rc.local打开文本，在最后追加/home/pi/hostapd /home/pi/rtl_hostapd_2G.conf>>/var/log/hostapd.log与iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE命令，使无线网卡具有ap和nat这两个功能，无线网卡会开机自启动。再打开sysctl.conf文件将net.ipv4.ip_forward=0修改为net.ipv4.ip_forward=1就配置就完成了。此时，重启树莓派，树莓派相当于一个带视频监控的无线路由器了。
　　五、打开无线监控
　　完成完上述配置就相当于完成了基本的工作，现在只需要在树莓派上终端打开相应操作即可。其有三中工作方式，分别是后台开启视频監控、后台开启视频采集并进行实时监控、关闭已开启的视频监控和采集。在开启视频监控时可以直接无线接入查看视频了，在后台开启视频采集并进行实时监控时可以在查看视频的时候实时记录。通过输入相应的命令可以实现视频的采集，记录与关闭的功能，方便快捷。
　　六、系统测试
　　上述工作结束后就完成了整体的配置工作。现在可以进行系统的测试工作，一切可以进行无线连接的设备都可以用来进行视频监控作用。在树莓派命令框中输入后台开启视频监控的操作代码。利用电脑连接树莓派接入点，打开浏览器，输入树莓派ip地址：8090，在stream界面下就可以进行无线访问了。经过测试，在手机，电脑上都可以进行正常的访问。系统工作正常。
　　七、结语
　　使用树莓派硬件平台制作无线视频监控可以用于普通家庭，商店等地区的无线监控，还可以用于其相关项目开发工作。此系统具有安装方便简单，可靠性高，可以长时间连续工作的特点，并且对内存的空间占用较少，同时可以实现自动对录像定时删除等工作，作为在线监控是一个不错的选择。
　　【参考文献】
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　　[2] 王江伟，刘青.玩转树莓派 Raspberry Pi[M].北京：北京航空航天大学出版社，2013.
　　[3] AL Sweigart著，王海鹏译.Python编程快速上手——让繁琐的工作自动化[M].中国工信出版集团；中国邮电出版社，2016.