一种基于WIFI模块远距离图传的无线图像采集与传输系统

一种基于WIFI模块远距离图传的无线图像采集与传输系统，采用STM32单片机作为控制芯片，WIFI模块远距离图传CV520模块进行图像采集，通过TCP协议将采集到的图像通过TCP协议传送到手持移动终端Android设备。Qt开发软件通过socket接口编程，设计了app来实时显示所采集的图像。试验表明，图像传输稳定，能够实现实时无线图像传输。WIFI模块可与其他设备结合使用，具有未来图像类设备良好的潜力。

图象传送的应用非常广泛，在安防设备上可以通过摄像机对家庭、小区等进行监控，对于犯罪侦查、寻找失物等起到很大的作用。在人工智能领域，需要对特定的事物进行识别，如人脸识别、目标识别等，需要大量的图像样本采集，没有图像采集技术是无法实现的。无线限制，摄像与显示终端分离，无线图像传输在日常生活中也具有很高的实用性，如在忙着洗衣做饭时，可以监视孩子们的实时动作，并能看到特定角落的实时画面。本论文主要探讨了图像监控中的关键技术，采用TCP协议通过WIFI模块远距离图传模块实现图像无线传输。将摄像机与显示终端分开，不需要连接线。实时探测看不见或人类难以探索的角落，在wifi信号覆盖范围内。

内容包括：图像采集、数据传输、终端显示等。CV520模块实现图像采集，并将采集到的图像通过WIFI模块远距离图传模块传送到android设备，将wifi模块配置为AP模式。对服务器进行配置，android设备在客户端连接到wifi模块上后，通过socket接口进行通信，接收数据，分析图像并显示。

CV520是一个200w象素的CMOS传感器，每一个象素由BG/GR格式的滤波器逐行排列，组成方阵采集阵列，BG/GR组成的像素可达200w左右。当采集光时，还要逐行采集，直至扫描完毕。内置数字图像处理模块，可直接输出JPEG、GRB422、YCbCr等数据格式。CV520模块使用AT摄像机模组，正原子为原子。这总共有18针。先是SCCB总线与HREF线同步线，VSYNC场同步线，8位并行线。SCCB和I2C总线类似于单片机将控制命令发送到模块。当图像获取开始后，该模块生成采集输出时序。HREF输出高电平常数时，基于时钟对像素数据的读取，HREF线变成低电平时，将会导致HREF线的读出。一帧数据采集完成后，HREF将一直处于低电平状态，VSYNC的场同步线经过一定时间后，就会翻转电平，当单片机配置时，可通过寄存器配置帧中断，用于处理采集的数据。WIFI模块远距离图传已将12Mhz晶振添加到中。因此，单片机不需要产生时钟给它。

STM32f407内建一个DCMI接口，配置寄存器，通过DMA，自动将采集到的数据保存到特定的内存中。需要连接到STM32f407的DCMI接口上，比如数据时钟和数据采集线，SCCB接口线被连接到具体的插脚，并由软件实现控制。Wifi模块使用由某人SI232-s公司的USR-WIFi模块。这个模块工作在单频率2.4Ghz频段，并且可以低功耗。可配置大量AT指令集。可以根据AT指令对模块进行配置，预先配置好的串口波特率为115200bps，设置到AP模式后再配置到服务器中，设置好IP地址、端口号等。每一次与wifi连接后，都可以直接通过串口使用接收数据。STM32单片机与wifi模块通过串口进行通讯。单片配置串口为115200波特率，与WIFI模块远距离图传模块的波特率匹配。

总线配置能将原始数据自动编码为jpeg格式的文件，能将图像压缩到小，压缩速度快，非常适合于wifi网络传输，是一种常用的图像格式。jpeg格式压缩需要通过一些重要步骤。先对原始图像进行空间变换，实现降采样；在采样后将图像分成若干段，每段进行DCT变换，对每一部分变换后的部分进行滤波，对其进行游程编码和Hoffman编码，得到编码后的文件。基于jpeg文件格式的某些特点，单片机以SOI标签编码为起始，以EOI标签编码为结尾。将jpeg编码文件还原为静态图像大体上是反过来执行jpeg编码，需要Hofman解码、游程解码、反向扫描面排序、反量化、反DCT变换、升采样和空间变换等步骤。Qt软件Qimage类的fromData方法内部封装了反解码算法，可以将jpeg文件存储格式的数据反解码成图片来显示。

在网络间通信方面，使用多的是ISO/OSI模型和TCP/IP模型。ISO早些时候就研究了网络体系的建设，但后来是在互联网飞速发展的环境下，TCP/IP模式在全世界得到了广泛应用。IP模型的链路层是以物理介质为基础，实现相邻节点间的数据传输输错和错误检测。该层常用的设备是集线器、中继器、交换机等，通过主机的MAC地址交换机能判断数据是否到达，并在局域网内实现主机之间的数据传输。网层是主机之间通过IP地址进行数据传输。同时，还对主机进行IP地址分配，实现不同局域网主机间的数据传输。通过算法帮助传送的数据，网络层也将选择适合的路径，防止走失。常见的装置是路由器。WIFI模块远距离图传传输层主要处理应用层和网络层的数据，处理传输错误，保证数据的准确性等，从而实现两个进程间的通讯。TCP/UDP协议就是这个层次的通用协议。为用户提供了大量的服务协议，如HTML协议、ftp协议等。socket接口是TCP/IP公共API，它可以用作两个应用程序间通信的接口。通过套接字通信需求，将两个应用程序分别设置为服务器和客户端。接着建立连接。服务端先创建监听套接字，将自己的ip地址和端口号绑定在一起。监听客户机的连接，当客户有请求时，客户需要进行连接，需要进行三次握手才能确认请求。通讯套接字就能被取出来进行通讯。还需要四次握手后，断开socket的连接。WIFI模块远距离图传客户机连接服务器需要先创建一个通信socket接口，绑定ip和端口然后连接服务器。在与服务器进行三次握手后，就能彼此通信。也是通过四次握手来结束这次交流。