DỰ ÁN XÂY DỰNG HỆ THỐNG MÁY CHỦ STREAM SỬ DỤNG GIAO THỨC RTSP VÀ GIÁM SÁT CAMERA IP TRONG MẠNG NỘI BỘ TRÊN RASPBERRY PI

Giới thiệu dự án

Dự án "Xây dựng hệ thống máy chủ stream sử dụng giao thức RTSP và giám sát camera IP trong mạng nội bộ trên Raspberry Pi" nhằm mục tiêu tạo ra một giải pháp phát trực tuyến video chất lượng cao và tiết kiệm chi phí bằng cách sử dụng Raspberry Pi. Bằng cách tích hợp các thư viện,submodules như V4L2RTSP và WS-DISCOVERY, dự án này sẽ tận dụng khả năng của Raspberry Pi để trở thành một máy chủ phát video mạnh mẽ, có thể truyền tải video qua giao thức RTSP và tương thích với chuẩn ONVIF.Cùng với việc truyền tải video thì hệ thống cũng cung cấp giải pháp tìm kiếm server chứa dịch vụ yêu cầu từ onvif client,tìm kiếm danh sách thiết bị camera onvif từ đó giúp việc quản lí camera một cách dễ dàng và hiệu quả. Điều này không chỉ mở ra khả năng giám sát an ninh hiệu quả mà còn ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như giáo dục, phát thanh truyền hình, và các hệ thống IoT. Dự án hứa hẹn mang lại một giải pháp phát video trực tuyến linh hoạt, dễ triển khai và quản lý, đồng thời tối ưu hóa chi phí cho người dùng.

Người thực hiện: Trần Tuấn Anh

1. Cấu hình cho Raspberry Pi

Yêu cầu phần cứng:

Board Raspbery Pi 4 với Raspberry Pi OS (Debian Bullseye)
Camera Raspberry Pi v1.3

Trong các phiên bản hệ điều hành mới của Raspberry Pi đã sử dụng thư viện libcamera thay cho thư viện raspistill cũ. Thư viện libcamera không hỗ trợ trực tiếp lấy dữ liệu H264, JPEG mà chúng ta chỉ có thể lấy được data video dạng YUV420 Trên những hệ điều hành mới của Rasberry Pi chúng ta có thể sử dụng những công cụ,thư viện tích hợp để chuyển đổi luồng dữ liệu thô YUV420 sang H264 để đẩy vào server để trình phát như libx264 hay libyuv.

Thay đổi nội dung file config.txt để sử dụng thư viện camera raspistill

$ nano /boot/config.txt

#camera_auto_detect=1

start_x=1
gpu_mem=128

Kiểm tra các định dạng hình ảnh được hỗ trợ

$ v4l2-ctl -d /dev/video0 --list-formats-ext
ioctl: VIDIOC_ENUM_FMT
        Type: Video Capture

        [0]: 'YU12' (Planar YUV 4:2:0)
                Size: Stepwise 32x32 - 2592x1944 with step 2/2
        [1]: 'YUYV' (YUYV 4:2:2)
                Size: Stepwise 32x32 - 2592x1944 with step 2/2
        [2]: 'RGB3' (24-bit RGB 8-8-8)
                Size: Stepwise 32x32 - 2592x1944 with step 2/2
        [3]: 'JPEG' (JFIF JPEG, compressed)
                Size: Stepwise 32x32 - 2592x1944 with step 2/2
        [4]: 'H264' (H.264, compressed)
                Size: Stepwise 32x32 - 2592x1944 with step 2/2
        [5]: 'MJPG' (Motion-JPEG, compressed)
                Size: Stepwise 32x32 - 2592x1944 with step 2/2

Máy chủ RTSP này hoạt động với máy ảnh Raspberry Pi bằng cách sử dụng trình điều khiển V4L2 mã nguồn mở bcm2835-v4l2

sudo nano /etc/modules

# at boot time, one per line. Lines beginning with "#" are ignored.

i2c-dev
bcm2835-v4l2

2. V4L2RstpServer

2.1. Giới thiệu

Đây là nguồn cấp dữ liệu truyền phát từ:

thiết bị Video4Linux hỗ trợ ghi hình H264, HEVC, JPEG, VP8 hoặc VP9.
thiết bị ALSA hỗ trợ PCM S16_BE, S16_LE, S32_BE hoặc S32_LE Máy chủ RTSP hỗ trợ:
RTP/UDP đơn hướng
Phát đa hướng RTP/UDP
RTP/TCP
RTP/RTSP/HTTP

2.2. Xây dựng

Cài đặt các thành phần phụ trợ

sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade
sudo apt-get install cmake liblog4cpp5-dev libv4l-dev libssl-dev git raspberrypi-kernel-headers autoconf libtool -y

Xây dựng

git clone https://github.com/mpromonet/v4l2rtspserver.git
    
cd v4l2rtspserver/
cmake .
make
sudo make install

2.3. Sử dụng

Lệnh ./v4l2rtspserver - h để xem các tùy chọn khi tạo máy chủ

./v4l2rtspserver [-v[v]] [-Q queueSize] [-O file] \
		       [-I interface] [-P RTSP port] [-p RTSP/HTTP port] [-m multicast url] [-u unicast url] [-M multicast addr] [-c] [-t timeout] \
		       [-r] [-s] [-W width] [-H height] [-F fps] [device1] [device2]
	 -v       : verbose
	 -vv      : very verbose
	 -Q length: Number of frame queue  (default 10)
	 -O output: Copy captured frame to a file or a V4L2 device
	 
	 RTSP options :
	 -I addr  : RTSP interface (default autodetect)
	 -P port  : RTSP port (default 8554)
	 -p port  : RTSP over HTTP port (default 0)
	 -U user:password : RTSP user and password
	 -R realm  : use md5 password 'md5(<username>:<realm>:<password>')
	 -u url   : unicast url (default unicast)
	 -m url   : multicast url (default multicast)
	 -M addr  : multicast group:port (default is random_address:20000)
	 -c       : don't repeat config (default repeat config before IDR frame)
	 -t secs  : RTCP expiration timeout (default 65)
	 -S[secs] : HTTP segment duration (enable HLS & MPEG-DASH)
	 -x <sslkeycert>  : enable RTSPS & SRTP

Ví dụ khởi tạo 1 server đơn giản để stream từ camera với độ phân giải 640x480, fps 25, port 8554

v4l2rtspserver -W 640 -H 480 -F 15 -P 8554 /dev/video0

Xem luồng stream qua vlc

vlc rtsp://192.168.x.x:8554/unicast

3. Tích hợp

3.1. Giới thiệu

Đây là nỗ lực triển khai máy chủ ONVIF:

dành cho thiết bị chụp V4L2 (NVT/NVS),
cho các thiết bị đầu ra V4L2 (NVD).

3.2. Xây dựng

Tải source code dự án từ GitHub:

git clone https://github.com/tuananh-lab/raspberrypi_onvif_rtspServer.git
cd raspberrypi_onvif_rtspServer
make

Cài đặt các thành phần phụ trợ

sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade
sudo apt-get install -y gsoap libgsoap-dev
sudo apt-get install cmake liblog4cpp5-dev libv4l-dev libssl-dev git raspberrypi-kernel-headers autoconf libtool -y

Xây dựng bằng Makefile

make

Sau đó các file source chứa các dịch vụ ONVIF sẽ được build ra từ các file WSDL và được lưu trong thư mục gen

3.3. Sử dụng

Tạo một máy chủ onvif

onvif-server.exe [-H http port] [-R rtsp port] [-u username] [-p password] [-i v4l2 input device] [-o v4l2 output device]

ví dụ

cd /raspberrypi_onvif_rtspServer 
./onvif-server -i /dev/video0

Kết quả

$ ./onvif-server.exe -i /dev/video0
Http:8080 rtsp:8554
Published URL:http://127.0.1.1:8080/onvif/device_service
[NOTICE] /home/hust/raspberrypi_onvif_rtspServer/v4l2rtspserver/src/V4l2RTSPServer.cpp:37
        Create V4L2 Source.../dev/video0
[NOTICE] /home/hust/raspberrypi_onvif_rtspServer/v4l2rtspserver/libv4l2cpp/src/V4l2Device.cpp:133
        driver:bcm2835 mmal capabilities:85200005 mandatory:4000001
[NOTICE] /home/hust/raspberrypi_onvif_rtspServer/v4l2rtspserver/libv4l2cpp/src/V4l2Device.cpp:136
        /dev/video0 support capture
[NOTICE] /home/hust/raspberrypi_onvif_rtspServer/v4l2rtspserver/libv4l2cpp/src/V4l2Device.cpp:138
        /dev/video0 support read/write
[NOTICE] /home/hust/raspberrypi_onvif_rtspServer/v4l2rtspserver/libv4l2cpp/src/V4l2Device.cpp:139
        /dev/video0 support streamingcall soap_wsdd_Hello

Bây giờ mấy chủ onvif đã được xuất bản, có thể tìm thấy nó thông qua dịch vụ phát hiện thiết bị onvif trong mạng LAN

cd main

./dw_onvif.sh {IP}

thay thế IP bằng dải địa chỉ mạng LAN ví dụ: 192.168.137 Kết quả:

Connecting to http://192.168.137.254:8080/onvif/device_service
=>Device::GetDeviceInformation
        Manufacturer:6.1.21-v8+
        Model:Linux
        FirmwareVersion:a59b554-dirty
        SerialNumber:#1642 SMP PREEMPT Mon Apr  3 17:24:16 BST 2023
        HardwareId:aarch64
=>Device::GetHostname
        Hostname:raspberrypi
=>Device::GetDNS
        DNS:192.168.137.1
=>Device::GetNetworkInterfaces
        wlan0 dc:a6:32:a2:e5:d3
        IP:192.168.137.254/24

3.4.Tạo nhiều camera ảo để có thể kiểm chứng hoạt động của server

Mở 3 terminal truy cập vào giao diện của Rasberry Pi Mở 1 cửa sổ chạy server

./onvif-server.exe -i /dev/video0

Mở 1 cửa sổ chạy client khám phá toàn bộ dải IP và các port khác nhau

./dw_onvif.sh 192.168.137

Mở cửa sổ chạy các camera ảo

cd virtual-camera/
./start.sh

Mọi người có thể so sánh kết quả của server với những công cụ phần mềm sẵn có như ONVIF Device Manager

DOCKER

V4L2RtspServer

  docker run --device=/dev/video0 -p 8554:8554 -it mpromonet/v4l2rtspserver -u "" -H640 -W480

Raspberrypi_onvif_rtspServer

docker run --device=/dev/video0 -p 8080:8080 -it raspberrypi_onvif_rtspServer

Name		Name	Last commit message	Last commit date
Latest commit History 76 Commits
.vscode		.vscode
inc		inc
main		main
snap		snap
src		src
v4l2rtspserver @ e9322f1		v4l2rtspserver @ e9322f1
virtual-camera		virtual-camera
ws-discovery @ 640b787		ws-discovery @ 640b787
wsdl		wsdl
.cirrus.yml		.cirrus.yml
.gitignore		.gitignore
.gitmodules		.gitmodules
.travis.yml		.travis.yml
Dockerfile.rpi		Dockerfile.rpi
LICENSE		LICENSE
Makefile		Makefile
README.md		README.md
typemap.dat		typemap.dat

Provide feedback

Saved searches

Use saved searches to filter your results more quickly

Repository files navigation

DỰ ÁN XÂY DỰNG HỆ THỐNG MÁY CHỦ STREAM SỬ DỤNG GIAO THỨC RTSP VÀ GIÁM SÁT CAMERA IP TRONG MẠNG NỘI BỘ TRÊN RASPBERRY PI

Giới thiệu dự án

1. Cấu hình cho Raspberry Pi

2. V4L2RstpServer

2.1. Giới thiệu

2.2. Xây dựng

2.3. Sử dụng

3. Tích hợp

3.1. Giới thiệu

3.2. Xây dựng

3.3. Sử dụng

3.4.Tạo nhiều camera ảo để có thể kiểm chứng hoạt động của server

DOCKER

About

Releases

Packages

Languages

License

tuananh-lab/raspberrypi_onvif_rtspServer

Folders and files

Latest commit

History

Repository files navigation

DỰ ÁN XÂY DỰNG HỆ THỐNG MÁY CHỦ STREAM SỬ DỤNG GIAO THỨC RTSP VÀ GIÁM SÁT CAMERA IP TRONG MẠNG NỘI BỘ TRÊN RASPBERRY PI

Giới thiệu dự án

1. Cấu hình cho Raspberry Pi

2. V4L2RstpServer

2.1. Giới thiệu

2.2. Xây dựng

2.3. Sử dụng

3. Tích hợp

3.1. Giới thiệu

3.2. Xây dựng

3.3. Sử dụng

3.4.Tạo nhiều camera ảo để có thể kiểm chứng hoạt động của server

DOCKER

About

Resources

License

Stars

Watchers

Forks

Releases

Packages 0

Languages

Packages