1 引言

　　隨著視頻編解碼技術, 計算機網絡技術, 數字信號處理技 術和嵌入式系統的發展, 以嵌入式網絡視頻服務器為核心的遠 該系統把攝像機輸出 程視頻監控系統開始在市場上嶄露頭角. 的模擬視頻信號通過內置的嵌入式視頻編碼器直接轉換成視 頻流,通過計算機網絡傳輸出去. 嵌入式網絡視頻服務器具備視 網絡通信, 系統控制等強大功能,直接支持網絡視 頻編碼處理, 頻傳輸和網絡管理,使得監控范圍達到前所未有的廣度.目前, 嵌入式網絡視頻服務器的解決方案主要有以下幾種:

?

　　(1)視頻采集芯片+DSP 處理器.該方案中由視頻采集芯片 完成圖像的預處理,由 DSP 完成圖像的存儲, 基于 MPEG-4, H. 或 M-JPEG 標準的圖像壓縮, 網絡傳輸. 文獻中提出了基于 263 ADSP-BF532 的嵌入式網絡視頻服務器方案, 文獻中提出了基 于 TMS320DSC21 的嵌入式網絡攝像機的方案.該方案的主要 缺點是控制不夠靈活,由于 DSP 通常沒有強大的操作系統,功能 單一,不適合做系統控制.

　　(2)視頻采集芯片+圖像壓縮芯片+嵌入式處理器.文獻[4]提 出了一種采用 Philips 公司的視頻解碼芯片 SSAA7114H 進行圖 像采集, 采用 Intime 公司的 MPEG-4 編碼芯片 IME6400 進行圖 像壓縮, 摩托羅拉公司的嵌入式處理器 MCF5307 組成嵌入式視 頻監控服務器方案.該方案的主要缺點是缺乏強大的圖像處理 能力,整個系統軟件必須運行于 μCLinux 之上,系統成本較高.

　　(3)ARM 嵌入式處理器+DSP 處理器.現在已有一些基于 ARM 和 DSP 的嵌入式視頻監控方案, 文獻中提出一種采用 以 AnalogDevices 公司的 BF533 實現 MPEG-4 標準的圖像壓縮, Intel 公司的 XscalePXA261 作為控制的嵌入式視頻監控系統. 文 獻 中 提 出 了 一 種 采 用 SAA7114A 進 行 圖 像 采 集 , 采 用 TMS320C6202B 進行 MJPEG2000 標準的圖像壓縮,以嵌入式 ARM 芯片 S3C4510 進行系統控制和網絡傳輸的嵌入式網絡視 頻服務器方案.該方案的主要缺點是:由于要使用 ARM 芯片對 調試, 使用較困難,整個系統軟件 DSP 的寄存器進行操作,設計, 必須運行于 μCLinux 之上,系統成本偏高.

　　本文提出的矩陣系統的模塊化設計便于將來系統的升級 和擴展,即使在將來擴展時,也不需要替換現有設備,而只需軟件 符合模塊化的設計 升級或添加硬件,從而保證了系統的延續性. 原則,設計, 調試更加容易,使用更方便. (2)為縮短系統開發周期, 提高系統的可靠性,本系統未使用嵌入式 μCLinux 操作系統,而 是通過自定義電話號碼協議,切換協議,報警協議及精簡的 TCP/IP 協議等,系統實現了數據的可靠傳輸和 MPEG-4 視頻流 圖像的平滑傳輸與其它嵌入式視頻服務器方案相比, 系統功能 更加強大,使用更加方便,更加節省成本.

　　2 系統整體結構設計

　　2.1 系統的總體設計原則

　　2.1.1 合理性

　　這是系統設計的基本原則,注重周界防范, 將危險排除在 小區之外; 強調總體防范, 即以小區為中心 (而非住戶為中心) 進行防范; 立體防范, 多種防范手段相結合, 主要考慮在該小 區界設紅外線入侵探測系統和電視監控系統,小區的主入口 大門設全方位可調焦高清晰度攝像機,其最低照度應為 1在單元門入口, 車庫口設 3LUX 才能保證其良好的夜視效果, 超廣角攝像機, 覆蓋整個入口區域; 并且通過其長時滯錄像機 對近期的資料可隨意地對任一攝像機所攝取的畫面進行回 放.車庫里的攝像機配置*頭,保證有人破壞時能及時報 警.總之, 在力爭做到無死角又不浪費攝像機的基礎上, 使系 統的設計合理并達到最優.

　　2.1.2 可靠實用性

　　從性能價格比的角度考慮, 系統的關鍵部分全面采用世界 著名廠家的產品,保證了整個系統的可靠性. 同時兼顧到功能的 完善和操作簡單化的要求, 使本系統達到處理意外情況時反應 迅速,正確,提高了保安工作的效率. 《 現場總線技術應用 200 例》 李珍輝 : 講師 碩士 - 142 - 360 元 / 年 郵局訂閱號:82-946 您的論文得到兩院院士關注 ARM 開 發 與 應 用系統的嵌入式計算機構成, 在嵌入式操作系統之上運行著系統 網絡服務器采用的是基于 ARM7 內核的 CPU—— — 的核心軟件. STR710F-Z2T6.該芯片是一款基于 ARM 芯片.它一方面具有 低功耗, 高性能等優點; 同時又具有豐富的片上 ARM 處理器的: 資源, 非常適合嵌入式產品的開發. MPEG-4 多媒體編碼芯片則采用北京九為安泰科技有限 公司的 Mpeg4 全 D1 網絡視頻服務器 (編碼) 該芯片提 EN4000, 供了豐富的外圍硬件接口: 支持 CCIR601 建議的 16Bit 視頻解 碼器接口, 32Bit 數據, 81MHz 的 SDRAM 數據總線接口, 總 I2C 線接口, 外部音頻/PCM 編碼器/DSP 接口以及靈活的主機接 I2S 口,可以支持多種類型的 CPU. 圖 2 簡單介紹了 MPEG-4 硬 件視頻壓縮處理的結構和網絡接口.

　　2.1.3 模塊化設計

　　本套矩陣系統的模塊化設計便于將來系統的升級和擴展, 即使在將來擴展時,也不需要替換現有設備,而只需軟件升級或 添加硬件,從而保證了系統的延續性.

　　本系統實現的主要功能及實現等級:

　　(1)與報警系統聯網,發生報警觸發錄像并自動彈出報警區 域的攝像機的圖像. 在圖像的切換過程

　　(2)在中控室可以切換看到所有的圖像. 中感覺不到圖像間的干擾. 日期, 地點, 攝像機編號提示,可在錄像帶

　　(3)系統設有時間, 上做標記,便于分析和處理.

　　(4)系統可任意選擇某個指定的攝像區域,便于重點監視或 在某個范圍內對多個攝像機區域做自動巡回顯示.

　　(5)矩陣系統具有分組同步切換的功能,可將系統全部或部 分攝像機分為若干個組, 每組攝像機圖像可以同時切換到一組 監視器上. 通過副控鍵盤可以在監視器上切

　　(6)必要的場所設置副控, 換看到所有的圖像, 并進行控制.

　　(7)在配置系統時,可以決定每個使用者有權進入系統的哪 個部分:使用者可觀看哪些攝像機;又能控制哪些攝像機;使用者 可以用自己的鍵盤手動操作哪些繼電器(連結到外圍),操作哪些 VCR 和多畫面分割器.本設計的系統結構如圖 1 所示.

?

圖 1 嵌入式遠程數字視頻監控系統圖

　　圖1中攝像機通過 RS-232 接口受外界控制, 控制命令為 圖 1 中, 一系列的 ASCII 碼,可以調整攝像頭的焦距和控制云臺的轉 動. 可通過對它設置信源 ARM7 開發板也有一個 RS-232 接口, 式(PAL/NTSC), 編碼亮度, 編碼色度, 音頻速率, 編碼音量和編 編碼板通過 碼速率.編碼板與網絡服務器集成到一個機箱里, 接口向網絡服務器輸出數據.網絡服務器有多個 RS-232 PCI 接口, 分別與攝像機和硬編碼板上的 RS-232 接口相連. 播放設 備由嵌入式硬解碼板和電視機組成. 解碼板采用速率自適應方 式設計, 解碼速率自動匹配遠端編碼器的編碼速率.解碼板和 網絡服務器同樣集成在一個機箱里. 該系統還實現了軟解碼方 式, 在這種方式中, 播放設備由一臺安裝了視頻采集卡的 PC 機 構成, 其上運行解碼軟件和媒體播放器, 通過 PC 機的顯示器和 音箱輸出圖像和聲音.系統的記錄設備由硬盤錄像機構成, 用 來存儲系統圖像.控制臺由一臺運行 Windows XP 操作系統的 管理服務器也由一 PC 機實現, 機上運行客戶端的控制軟件. PC 臺運行 Windows XP 操作系統的 PC 機實現, 機上運行系統 PC 管理軟件.在簡化的系統實現中, 管理服務器和控制臺可以在 同一臺 PC 機上實現, 在這種情況下, 管理軟件和控制軟件運行 在同一臺主機上, 但仍然通過網絡接口通信.