無人機具有體積小、重量輕、靈活機動、成本低等特點，可以用于對地偵察拍照，還可以廣泛應用于軍事偵察、地質勘探以及對火災等危險區域的勘察預報等，因而在無人機上構建一個網絡視頻系統就顯得十分重要。本文以基于PC104的無人機為基礎，構建一個網絡視頻系統，其中，無人機視頻數據的采集、壓縮、解壓縮、傳輸都是無人機網絡視頻系統中的關鍵技術，本文將針對這幾部分的關鍵問題進行研究。

　　1 系統結構及工作原理

　　該系統的下位機主要由深圳桑達公司的PC104工控機、羅技快看太空版MP攝像頭(USB接口)、linksysWRT54GC-CN無線路由器及外圍電路組成，采用嵌入式Linux 2.4.26操作系統，主要負責視頻數據的采集，壓縮及將數據發送到上位機。上位機是包含有無線網卡的PC電腦，主要負責視頻數據的接收、解壓和顯示，上下位機通過UDP/IP網絡協議進行數據的傳輸，采用socket網絡編程可以實現網絡的互聯及數據的收發。

　　PC104工控機采用嵌人式專用CPU PⅢ533～933 MHz，板載DDR內存高達128 MB，提供2個RS 232串行接口，2個USB接口，1個并行口，軟盤驅動器接口，IDE硬盤驅動器，10/100 Base-TX Ethernet接口，CRT/LCD顯示器接口和固態盤插座，支持DiskOnChip 8～288 MB。PC104工控機的操作和使用與PC機相同，安裝系統硬件后，即可開機進行BIOS設置，輸入電壓必須為+5 V，其波動范圍不超過5%。

　　2 視頻數據采集的軟件實現

　　Video4Linux(V4L)是嵌入式Linux下視頻設備的內核驅動，他為Linux下的視頻設備提供了一系列的接口函數，在編譯和配置內核階段，必須增加V4L模塊和USB攝像頭驅動模塊的支持。對于USB接口攝像頭，其驅動程序中需要提供基本的I/O操作函數open，read，write，close的實現，對中斷的處理實現，內存映射功能以及對I/O通道的控制接口函數ioctl的實現等，并把他們定義在struct file operations中。這樣當應用程序對設備文件進行諸如open等系統調用操作時，Linux內核將通過fileoperations結構訪問驅動程序提供的函數。在系統平臺上對USB攝像頭進行驅動，首先把USB控制器驅動模塊靜態編譯進內核，使平臺中支持USB接口，再在需要使用攝像頭采集時，使用insmode動態加載其驅動模塊，這樣攝像頭就可正常工作了。

　　在USB攝像頭被驅動后，再利用Video4Linux支持的幾個視頻采集相關的數據結構進行編程，就可以實現視頻數據的采集。圖1是嵌入式Linux下視頻數據采集的流程：

　　使用ioctl(devfd，VIDIOCSYNC，&vid_mmap)函數判斷一幀圖像是否截取完畢，成功返回表示截取完畢，之后就可把圖像數據保存成文件的形式。為了得到連續幀視頻圖像，可在單幀的基礎上，利用vid_buf.frames值確定采集完攝像頭幀緩沖區幀數據進行循環的次數。在循環語句中，也是使用VIDIOCMCAPTURE ioctl和VIDIOCSYNC ioct1函數完成每幀截取，但要給采集到的每幀圖像賦地址，利用語句buf=map+vid_buf.off-sets[frame]，然后保存成文件的形式。

　　3 視頻數據壓縮原理

　　無人機系統的下位機要求實時傳輸視頻數據到上位機，由于視頻數據量較大且網絡帶寬非常寶貴，對視頻數據選用一種高壓縮比的文件格式顯得十分重要。JPEG是聯合圖像專家組(Joint Picture Expert Group)的英文縮寫，是國際標準化組織(ISO)和CCITT聯合制定的靜態圖像的壓縮編碼標準。和相同圖像質量的其他常用文件格式(如GIF，TIFF，PCX)相比，JPEG是目前靜態圖像中壓縮比最高的，而圖像質量卻差不多。正是由于JPEG的高壓縮比，使得他廣泛地應用于多媒體和網絡編程中。

　　JPEG-專家組開發了兩種基本的壓縮算法，一種是采用以離散余弦變換(Discrete Cosine Transform，DCT)為基礎的有損壓縮算法，另一種是采用以預測技術為基礎的無損壓縮算法。使用有損壓縮算法時，在壓縮比為25：1的情況下，壓縮后還原得到的圖像與原始圖像相比較，非圖像專家難于找出他們之間的區別，因此得到了廣泛的應用。JPEG壓縮是有損壓縮，他利用了人的視角系統的特性，使用量化和無損壓縮編碼相結合來去掉視角的冗余信息和數據本身的冗余信息。JPEG算法框圖如圖2所示。

　　壓縮編碼大致分成3個步驟：

　　(1) 通過DCT去除數據冗余。DCT是影像壓縮的重要步驟，他通過正交變換將圖像由空間域轉換為頻率域。對于N