论文总字数：31630字

摘 要

近年来，随着互联网的发展，无线视频传输技术开始应用在生产生活的各个领域。嵌入式技术在物联网中的应用也越来越多。本文主要阐述了一个基于ARM的图像无线传输系统的设计过程。

本设计的主要硬件设备是摄像头和树莓派3B，主要编程语言为Python。主要使用的Python库是OpenCV库。在设计中，主要是使用摄像头进行图像数据的实时采集。树莓派搭载Ubuntu MATE操作系统，进行摄像头图像的抓取和图像数据的处理，主要通过OpenCV进行图像数据的JPEG编码和Base64编码。数据传输使用RTP实时传输协议。由于Python很少用到RTP协议，因此需要编写一个RTP包头制作程序。通过Socket编程接口使用RTP协议进行Server和Client的通信，图像数据的无线传输主要依赖WiFi局域网。

PC接收端同样使用Python进行编写，通过Socket编程接口接收单帧图像数据并进行Base64和JPEG解码。解码之后，使用OpenCV库函数显示一帧一帧的数据，最终显示效果是连续的摄像头抓取的视频。本设计基本完成了设计要求的内容，可以在PC端显示摄像头抓取的连续图像。

关键词：Python，树莓派，WiFi，图像

ARM Based Image Wireless Transmission Design

04014517 Can Zhang

Advisor Peng Miao

Abstract

In recent years, with the development of the Internet, wireless video transmission technology has begun to be applied in various fields of production and life. The application of embedded technology in the Internet of Things is also increasing. This article mainly elaborates the process of designing an ARM-based image wireless transmission system.

The main hardware devices are the camera and the Raspberry Pi 3B. The main programming language is Python. The main Python library used is the OpenCV library. In the design, the camera is mainly used for real-time image data acquisition. The Raspberry Pi is equipped with the Ubuntu MATE operating system to capture camera images and process image data. JPEG encoding and Base64 encoding of image data are mainly performed through OpenCV. Data transmission uses the RTP real-time transmission protocol. Because Python rarely uses the RTP protocol, an RTP header creation program is needed to write. Through the Socket programming interface, the RTP protocol is used to communicate between the server and the client. The wireless transmission of image data mainly depends on the WiFi.

The PC receiver also uses Python for programming and receives single-frame image data via the Socket programming interface and performs Base64 and JPEG decoding. After decoding, the data of each frame is displayed using the OpenCV library function. The final display effect is a continuous video captured by a camera. This design basically completes the content of the design requirements and can display the continuous images captured by the camera on the PC.

KEY WORDS: Python, Raspberry Pi, WiFi, image

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 背景 1

1.2 发展现状和前景 1

1.3 主要内容和论文结构 2

第二章 软硬件平台 4

2.1 硬件开发平台 4

2.1.1 采集图像用摄像头 4

2.1.2 Raspberry pi 平台 5

2.2 开发语言和软件平台简介 5

2.2.1 Linux系统 6

2.2.2 Python 6

2.2.3 PyCharm 8

第三章 无线传输设计方案和关键技术 9

3.1 传输系统设计方案 9

3.2 关键技术分析 9

3.2.1 嵌入式开发 9

3.2.2 OpenCV库 10

3.2.3 图像编码技术 12

3.2.4 无线传输技术 15

第四章 图像无线传输系统具体实现 16

4.1 硬件和软件开发平台的搭建 16

4.2 软件流程图 17

4.3 图像采集与处理的实现 18

4.3.1 图像的抓取 18

4.3.2 图像JPEG编码 19

4.3.3 Base64 编码 21

4.4 图像无线传输的实现 23

4.4.1 socket网络编程 23

4.4.2 RTP传输协议 26

4.5 Client 接收并显示实现 29

第五章 总结和展望 31

参考文献 32

致 谢 33

绪论

背景

随着互联网的不断发展，互联网产品也在不断丰富。我们的生活随着科技的进步也在变得越来越便捷。物联网的不断发展也为生活生产的智能化注入了新的动力。网络也从原先的有线网络为主变成了现在的无线网络WiFi为主。我们越来越多地使用着无线设备，因为摆脱了线缆的束缚，我们的工作生活变得更加的井井有条。

监控技术无论在生活还是生产上都举足轻重。而提到监控技术，其实就是视频图像传输。传统的监控是依赖于有线线缆的监控，这种监控方式位置相对固定。对于那些无法布线的地方，有线监控就无计可施。并且线缆的费用相对较高，后期维护也比较麻烦。因此，可以考虑设计一种图像无线传输系统来进行无线监控。无线监控系统成本比有线监控低，实现相对容易，在带宽比较小，工作量比较少的情况下更加适用。另外，随着嵌入式芯片的处理能力不断增强，使得嵌入式系统图像编解码能力进一步增强，为图像这种数据量较大的信息得以及时处理并缩短传输延迟。

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