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1、第2 5 卷第8 期2 0 0 8 年8 月机电工程M E C H A N I C A L E L E C T R l C A LE N G I N E E R I N GM A G A Z I N EV o L2 5N o 8A u g 2 0 0 8基于无线网络的家用安全视频监控系统阮越广，赵伟胜(浙江机电职业技术学院电子信息工程系，浙江杭州3 l 0 0 5 3)摘要：针对目前视频监控系统以基于有线网络、非民用场合应用为主的现状，提出了一种基于无线网络的家用安全视频监控系统。其中在硬件设计上采用了具有双核处理器结构的0 M A P 5 9 1 0 作为嵌入式网络视频服务器主控芯片，在系统
2、软件设计上对嵌入式软件平台、视频压缩算法、嵌入式W e b 服务器应用程序等做了重点描述。研究结果表明，该系统对视频监控系统的深入应用具有一定的参考意义。关键词：视频监控；嵌入式系统；O M A P 5 9 1 0；无线网络中图分类号：T P 8 7 2文献标识码：A文章编号：1 0 0 l 一4 5 5 1(2 0 0 8)0 8 一0 0 5 8 0 4R e s e a r c ho ne m b e d d e dv i d e om o n i t o r i n gs y s t e mb a s e do nW L A Nf o rd o m e s t i cs e c u r
3、 i t yR U A NY u e-g u a n g，Z H A OW e i-s h e n g(D 印口n m e 乃ID，剧唧r o n 记J，如r m 口咖nE 昭i 聊e 一愕，z 蜘如昭伽如l e 矿肘e c 口，l 如口Z 眈c f 廊叫层昭f 聊e 一昭，肌懈 o u3 1 0 0 5 3，傩i 加)A b s t r a c t：Ak i n de m b e d d e dv i d e om o n i t o r i n g8 y s t e mb a s e do nw i r e l e s sl o c a l a r e an e t w o r k(W L
4、 A N)f o rd o m e 8 t i cs e c u r i t yw a 8p r e B-e n t e d I nt h eh a r d w a 陀d e s i g nt h ed u a l-c o r ep r o c e s s o r0 M A P 5 9 l Ow a ss e l e c t e d 嬲ac o n t m lc h i pf o re m b e d d e dv i d e on e 附o r k8 e r y-e r T h ee m b e d d e ds o f t w a r ep l a t f o 咖，t h ev i d e
5、 oc o m p r e s s i o nc o d i n ga l g o r i t h m，a n dt h ea p p l i c a t i o np r o g r a mo fe m b e d d e dW e bs e r v e rw e r ed i s c u s s e di nd e t a i li nt h es o f t w a r ed e s i g n E x p e r i m e n t a lr e s u l t 88 h o wt h a tt h er e s e a r c hi 88 i g n i f i c a t i v
6、ef b rt h ed e e p e n i n ga p-p l i c a t i o no fv i d e om o n i t o r i n gs y 8 t e m K e yw o r d s：v i d e om o n i t o r i n g；e m b e d d e ds y s t e m；0 M A P 5 91 0；w i r e l e s sl o c a l a r e an e t w o r k(W L A N)0 前言1 系统组成原理由于视频监控系统在保护安全、预防犯罪方面起到不可低估的作用，随着生活条件的改善和提高，对适合家庭个体用的安全监控
7、系统的需求也变得十分强烈。实时的监控画面既可提供给专业的安全保障单位，也可由业主本人通过网络随时调阅。视频监控系统的发展共经历3 个阶段：本地模拟信号监控系统；基于P C 插卡的数字监控系统；基于嵌入式网络视频服务器的监控系统。处于前两个阶段的视频监控系统较多，但也存在一些缺点：有线联网，布线工程量大；会耗费大量的存储介质(如录像带)，查询繁琐；设备安放的空间要求大；性能的稳定性受通用计算机系统中软、硬件的影响。这些缺点都不适用于家用视频安全监控系统的设计。考虑到家用视频监控系统在已装修家庭安装的便利性，本研究提出一种前端基于无线网络的家用视频安全监控系统。系统的功能构成主要有以下几个部分：视
8、频信号的采集、视频数据的压缩编码和视频数据的无线网络传输等。系统结构图，如图l 所示。嵌入式无线络税频服务嚣图l基于无线网络的家用安全视频监控系统结构图摄像头输出的视频信号通过内置的嵌入式视频编码器转换成压缩后的视频数据流，再通过无线网络连接到I n t e m e t。登录网络的远程用户可以通过浏览器直接观看内嵌的W e b 服务器上的视频图像，通过安全验证的授权用户还可以控制摄像头的动作或对系统配收稿日期：2 0 0 8 一0 3 1 2作者简介：阮越广(1 9 7 2 一)，男，浙江临安人，主要从事应用电子技术专业方面的教学与研究。万方数据第8 期阮越广，等：基于无线网络的家用安全视频监
9、控系统5 9 置进行操作。无线信号的接收和网络连接可以采用现有的设备和连接方式，前端的无线网络视频服务器主要由嵌入式系统构成。2 系统的硬件构成系统前端的硬件设计原理框图，如图2 所示。d 百鬲舶视$赡号采集 习 圈+。降剖毳豢黩主控芯片lI：=兰：o M A P 5 9 l ok=纠F L A s Hk 0=：4s D R A M图2 嵌入式无线网络视频服务器的硬件原理图2 1嵌入式网络视频服务器的主控芯片O M A P 5 9 1 0O M A P(O p e nM u l t i m e d i aA p p l i c a t i o n sP l a t f o m)是美国德州仪器公
10、司(T I)专门为支持第三代无线终端应用而设计的应用处理器体系结构，它采用独特的双核处理器结构，把高性能、低功耗的D s P 核与控制性能强的A R M 微处理器结合起来，内部包括一个T 1 9 2 5 T(A R M 9 T D M I)内核和一个T M S 3 2 0 C 5 5 x(C 5 5 x)内核。其中，A R M 内核是一个R I S c 通用处理器，负责支持应用操作系统并完成以控制为核心的应用处理；D S P 内核负责完成音频、视频、图像等多媒体信号的处理，具有专门用于视频、图像处理的硬件加速器，两者结合，成功地实现了性能与功耗的最佳组合拉J。O M A P 5 9 1 0 硬
11、件功能模块包括M P u 子系统、D s P子系统、存储器管理单元(T C)、直接存储器访问单元(D M A)、两级中断管理器及丰富的外围接口等，这些片内集成的外围接口包括：L C D 控制器、存储器接口、摄像头接口、1 2 C 主机接口、串行接口、红外接口、键盘接口等等。O M A P 5 9 l o 可以应用在移动通讯、视频和图像处理、音频处理、图形和视频加速、通用网络通道等引。正是基于O M A P 5 9 1 0 独特的M c u+D S P 双核结构，以及丰富的外围接口如摄像头接口等，再加上它在视频和图像处理、移动通讯、网络通道等方面强大的应用能力，因此选用该芯片作为系统中嵌入式无线
12、网络视频服务器的主控芯片。2 2 视频信号的采集c M O S 摄像头具有成本低、功耗低、适于系统集成等优点，考虑到本系统的实际应用：家用、以静止图像为主，因此笔者选用了C M O s 摄像头。O V 9 6 5 0 是O m n i V i s i o n 公司生产的一系列C M O S摄像头中的一种，在接口上能够保持与O M A P 5 9 1 0 的一致性。输出图像最大为1 3 0 万像素，输出图像格式包括s x G A、V G A、Q V G A、C I F、Q C I F 等，并提供加窗功能以输出不同尺寸的图像。对于不同的输出图像格式，输出最高帧率可不同，最高可达每秒1 2 0 帧。
13、输出的8 位数据格式包括：Y U V Y C b C r(4：2：2)、G R B(4：2：2)、原始R G B 数据3 种H 1。O V 9 6 5 0 带标准的S C C B(S e r i a lC a m e mC o n t m lB u s)接口，通过该接口可实现各种图像增强和控制功能：如自动曝光、自动增益、自动白平衡控制等，以及控制如图像色彩、饱和度、伽马校正、锐化、镜头校准、噪声和白像素删除等。这些功能的实现都是由主控芯片通过S C c B 接口对相关寄存器的设置来完成的。S C C B 总线是O m n i V i s i o n 公司定义的一种串行总线，包括s I o C
14、和s I o D 两条信号线，分别表示时钟信号和串行数据，该总线可以与O M A P 5 9 1 0 自带的1 2 C 总线接口相连po。摄像头与主控芯片之间的接口原理图，如图3 所示。圉2 3 无线传输网络8 0 2 1 l b 的实现无线网络功能的实现由无线网卡模块T N E T l l 0 0 B来完成。T N E T l l 0 0 B 是T I 公司推出的遵循无线网络标准I E E E 8 0 2 1 1 b 的无线信号收发芯片，其功能框图，如图4 所示6|。甲垦单孽翘一该模块主要由射频信号处理单元、基带信号处理单元、中间接入控制单元以及嵌入式c P U、内部R A M、主机硬件接口
15、、时钟管理模块等多个部分组成。射频信号处理单元实现无线信号的接收和发送。射频信号处理就鼬k磬黜等器万方数据机电工程第2 5 卷基带信号处理单元实现基带信号的调制解调，支持I E E E 标准的8 0 2 1 1 b 协议。中间接人控制单元完成对射频单元和基带单元的逻辑控制，以及完成与处理器、内部R A M 和外设接口的控制。主机硬件接口支持多种接口协议，能提供1 6 位的增强型通用从模式工作方式，能与O M A P 系列处理器实现无缝链接。T N E T l l o o B 与O M A P 5 9 1 0 的连接是通过0 M A P：5 9 1 0的E M I F s(慢速外部存储器接口)接
16、口实现的，数据的传送可以通过D M A 和总线控制的方式，具体连接，如图5 所示。O M A P 5 9 1 0T N E T l lO O B无线网络模块1 0B F A D D l 1 5C A D l 7 3 l，B F l)A T O 1 5I 够，C A D 0 1 5R D YC R E QC S】一C C B E 0B E 0B E lC C B E lA D D 2 0O EC C B E 2G PW EC C B E 30 7C I N TG P0 8C R S T图5T N E T l l B 和O M A P 5 9 1 0 的连接T N E T l l 0 0 B 模块
17、内的射频信号处理、基带信号处理以及中间接入控制，可以使整个无线传输网络模块的结构简单、实现方便。O M A P 5 9 1 0 中的A R M 处理器可以完成8 0 2 1 1 的升级协议；而其中的D s P 处理器可以较方便地实现数据加密、信号压缩等较复杂的数字信号处理算法。2 4 视频数据的D M A 传输与处理O M A P 5 9 1 0 的存储器结构包括：以A R M 9 T D M I 为核心的M P U 子系统中集成了1 9 2K B 的S R A M，D S P子系统中包含9 6K B 的S A R A M、6 4K B 的D A R A M、3 2K B 的程序存储器P D
18、R O M 和6 通道的D M A 控制器，整个系统又包含一个9 通道的系统级D M A 控制器。本设计讨论的视频监控系统是一种实时图像处理系统，所需处理的实时的图像数据很大，同时在处理过程中也会产生大量的中间数据。为了保证系统处理的实时性，必须灵活应用D M A 传输方式，使得0 M A P 5 9 1 0的D M A 控制器可以在没有C P U 参与的情况下直接完成各存储空间之间的数据搬移，极大地提高数据的传输速率与内部存储空间的利用效率。同时由于O M A P 5 9 1 0 的片内资源有限，所以视频采集的图像数据以及编码重建的图像数据都必须存放在外部的S D R A M 中。为了解决内
19、外存储器在访问速度上存在的巨大差异，因此在视频采集和视频编码这两个部分都采用了双缓冲机制。D M A 的有效利用、双B u f f e r 的使用都需要合理安排程序的流程，如何时采用何种数据通道、何时启动D M A、如何保证传输的有效性和正确性等。合理的程序流程可以避免因数据传输造成的编码延时，极大地提高系统的实时性。3 系统的软件构成本系统中构成网络视频服务器的嵌入式系统结构图，如图6 所示。应用层：应用程序l，2=习嵌入式操作系统内辫麟雾群、碉蔓r 网瓜丽涵习同雨丽-_ _ _ _ _ _ _ _ _ _-_-_ 一 _ _ _ _ _ _ _-_ _-_ _ _ _ _-_ _-_-_
20、_ _ _ _，l-_ _ _ _-_ _ _ _ _ _ _ _ 一I-_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _-_ _ _ _ _ _ _ _ 一图6 嵌入式系统整体结构图本系统的软件设计主要包括几个方面：嵌入式软件平台的设计、视频压缩算法的实现、嵌入式W e b 服务器应用程序设计及系统集成等。3 1 视频压缩标准H 2“由于本方案是一种基于无线网络的传输方案，加上不同家庭所采用的网络连接方式各不相同，存在着视频传输信道速率高低不等、易受干扰的情况。因此所采用的压缩算法应该在图像编码效率、质量、网络适应性和抗误码性方面有较大优势，同时考虑到H 2 6
21、 4标准的逐渐普及以及本传输方案今后在传输内容、质量及交互性等方面的可扩展性，故在设计本方案的视频压缩算法时采用了H 2 6 4 的视频压缩标准。与其他编码压缩标准相比，它引入了许多全新的编码技术：帧内预测、可变大小的图像分块、多预测参考帧、l 4 和1 8 像素精度的运动估计、残差图像的整数变换编码等，由此提高了编码效率，并在低码流下可达到优质的图像质量。应用H 2 6 4 压缩算法的优点较好地解决了以往远程数字监控系统中存在的压缩比不高、数据容量大、要求网络带宽较宽、网络传输要求较高的缺点。在压缩处理过程中可以通过使用帧内预测、帧间预测技术和4 4 块的整数变换来提高压缩效率。在非报警状态
22、下，针对图像的质量要求不高的特点，可以采用分级运动估算，传输较低分辨率的图像层。而在报警状态下，针对图像要求高的特点，传输高分辨率的图像层，万方数据第8 期阮越广，等：基于无线网络的家用安全视频监控系统6 1 从而进一步降低码流和节省了数据的存储容量 1。在编码过程中，需要充分结合算法的特点和主控芯片O M A P 5 9 1 0 的硬件特性对编码算法进行优化，如，对算法流程进行优化；利用硬件性能，如硬件加速器对功能模块的运行效率进行优化等。3 2 嵌入式W e b 服务器本系统选择嵌入式操作系统斗C l i n u x 下，支持C G I(通用网关接口)的、非常适合于嵌入式系统的B O AW
23、 e bS e r、r e r【s】。B O A 是一个单任务的W e b 服务器，源代码开放、性能可靠、稳定性好。目前，斗c l i n u x 的代码中已经包含B O A 的源代码。这部分软件主要分为2块：运行于w e bS e n，e r 上的c G I 程序；斗c l i n u x 下的应用程序。客户端与服务器通过c G I 进行交互的方式，如图7 所示。基于这种交互模式，客户端可以查询和设置视频监控服务器的I P 地址、密码等参数，控制摄像机的光圈、焦距的调节，以及完成对视频模块的操作。圈7 客户端与服务器通过C G I 交互应用程序的设计采用多进程设计。由于应用程序不仅要及时把监
24、控对象的最新图像传输给客户端，还要处理客户端与服务器之间的通信以及对摄像头等的控制等任务，因此仅靠单个进程无法满足监控系统的实时性要求。多进程程序设计，既有利于提高应用程序的实时性，也有利于提高程序的模块化，便于维护和扩展。对于压缩后的视频数据流的传输，为保证良好的Q。S，发送子进程中的传输协议采用多媒体实时传输协议R T P R T c P。由摄像头采集来的视频信号经压缩后形成的视频数据流，通过内部总线传送到内置的W e b 服务器，登录网络的用户可以直接用浏览器观看w e b 服务器上的视频图像，了解监控对象的最新情况，授权用户还可以修改系统配置或控制摄像头的动作。3 3 系统软件平台本系
25、统中O M A P 的软件平台包括2 个操作系统：基于A R M 的操作系统，即斗c l i n u x 嵌入式操作系统；基于D s P 的D S P B I O s。连接这2 个系统的核心技术是T I 公司推出的D S P B 1 0 sB r i d g e。D S P B I O sB d d g e 为A R M 应用和D S P 应用提供无缝连接，它允许使用者在A R M 核上使用标准的应用程序接口(A P I)访问D s P 环境并控制D s P 的运行。对开发者来说，利用T I 公司的C C s(C o d eC o m p o s e rs t u d i o)集成开发环境，O
26、 M A P 仅用e P P(通用处理器)就完成了所有的开发功能，不再需要独立地为两个处理器分别编程。D s P 的应用仅相当于一个任务，通过调用D s P B I o sB r i d g e 的A P I 函数即可完成D s P 的功能开发。将斗C l i n u x 移植到以O M A P 5 9 1 0 为核心的硬件平台上，需要做一些准备工作：如建立交叉编译环境；针对硬件平台对源码进行修改；配置和编译内核并进行下载和调试。只有移植成功以后，才可在系统上设计相关的应用程序。4结束语与其他视频监控系统相比，本系统具有安装方便、调整自如，使用维护成本低、易于扩展及功能升级等特点。另外，系统采
27、用具有独特的双核处理器结构的O M A P 5 9 1 0 作为嵌入式网络视频服务器的主处理器，把D S P 核的高性能、低功耗与A R M 微处理器的强控制性能结合起来，较好解决了D S P 不能有效地支持各种网络协议以及A R M 微处理器在处理图像压缩算法时运算能力较弱的矛盾。因此，本系统的研究对视频监控系统在家庭安全监控上的应用具有积极的现实意义。参考文献 R e f e r 嘶c e)：1 鹿宝生，陈启美基于嵌入式网络视频服务器的远程监控系统 J 武汉理工大学学报，2 0 0 6，2 8(5)：9 1 1 2 杜显丰，苏宛新双内核嵌入式处理器0 M P 5 9 l o 及其在第三代无
28、线终端领域的多媒体应用 J 国外电子元器件，2 0 0 4(1 2)：5 2 5 5 3 T I 公司0 M A P 5 9 1 0D u a l-c o mP r o c e s s o rD a t aM a n u a l E B o L 2 0 0 4 一0 8 h t t p：f o c u 8 t i c o m l i d 8 s p r s l 9 7 d 8 p r s l9 7 d p d f 4 0 m n i V i s i o n 公司0 V 9 6 5 0c o l o rc M o ss x G A(1 3M e g a P i x-e 1)C A M E R A
29、 C H I P Mw i t hO m n i P i x e l MT e c h n o l o g y E B o L 2 0 0 5 一0 1 h t t p：w w w o v t c o m 5 0 m n i V i s i o n 公司0 m n i V i s i o ns e r i a lC a m e 饱C o n t m lB u 8(S C C B)【E B 0 L 2 0 0 3 0 2 2 6 h t t p：w w w o v t C O m 6 1 r I 公司C o 衄e c t i n g 蛐8 0 2 1 1 b w L A Nc a r d t o
30、 t h e o M A P 5 9 1 0 E B O L 【2 0 0 3 1 2 ，h t t p：氲D c u 8 t i c 啪l i a n 8 p r a 9 8 4 g p I j a 9 8 4 p d f 7 袁冰，刘辉新一代视频压缩标准H 2 6 4 的研究和应用【J 有线电视技术，2 0 0 5，(2 1)：4 5 4 7 8 王国伟，宋铁成基于嵌入式w e bs e r v e r 的视频监控服务器 J 计算机工程，2 0 0 5，3 l(2 2)：2 0 2 2 0 4 编辑：罗向阳万方数据基于无线网络的家用安全视频监控系统基于无线网络的家用安全视频监控系统作者：阮
31、越广，ZHAO Wei-sheng，RUAN Yue-guang，ZHAO Wei-sheng作者单位：浙江机电职业技术学院电子信息工程系,浙江,杭州,310053刊名：机电工程英文刊名：MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING MAGAZINE年，卷(期)：2008，25(8)引用次数：1次 参考文献(8条)参考文献(8条)1.鹿宝生.陈启美 基于嵌入式网络视频服务器的远程监控系统期刊论文-武汉理工大学学报(信息与管理工程版)2006(5)2.杜显丰.苏宛新 双内核嵌入式处理器OMAP5910及其在第三代无线终端领域的多媒体应用期刊论文-国外电子元器件 2004(1
32、2)3.TI公司 OMAP5910 Dual-Core Processor Data Manual 20044.OmniVision 公司 OV9650 Color CMOS SXGA(1.3 MegaPix-el)CAMERACHIPTM with OmniPixelTM Technology20055.OmniVision 公司 OmniVision Serial Camera Control Bus(SCCB)20036.TI公司 Connecting an 802.11b WLAN Card to the OMAP5910 20037.袁冰.刘辉 新一代视频压缩标准H.264的研究和应
33、用期刊论文-有线电视技术 2005(21)8.王国伟.宋铁成.陈正石 基于嵌入式Web Server的视频监控服务器期刊论文-计算机工程 2005(22)相似文献(10条)相似文献(10条)1.学位论文 王国伟 基于WLAN的嵌入式视频监控服务器的设计与实现 2005 论文在深入分析嵌入式系统与无线局域网的基础上，重点研究了基于MotorolaColdfire5307嵌入式CPU和uClinux操作系统进行嵌入式设备软硬件开发的若干关键技术，设计和研制了基于无线局域网的嵌入式数字网络视频监控服务器软硬件平台，为开发视频监控服务器提供了平台支撑，并针对数字网络视频监控服务器的具体功能需求开发了应
34、用软件。全文共分五章。第一章概述了课题背景，说明了本论文的主要任务和章节安排。第二章构建了一个典型的视频监控服务器应用场景，提出一种基于WLAN的嵌入式数字网络视频监控服务器设计方案。第三章首先简单介绍IEEE802.11WLAN和嵌入式系统的一些概念、技术特点，以及几种常用的嵌入式操作系统；然后重点分析和研究了uClinux的内核和uClinux下软件开发技术。第四章详细阐述了嵌入式数字网络视频监控服务器硬件和软件平台的实现，包括图像采集与压缩编码方案的选择、硬件电路设计、uClinux的移植以及MPEG-4编码芯片驱动程序开发等，并且总结了硬件和驱动调试中的一些问题和解决方法。第五章给出了
35、嵌入式数字网络视频监控服务器应用软件的实现方案，着重讨论CGI程序、视频编码数据的网络传输程序和主控制程序的实现，并针对系统的安全性需求阐述了CGI的安全编程和包过滤防火墙功能的实现。2.学位论文 鲁侃 嵌入式视频监控设备的关键技术研究及软硬件研制 2007 随着社会的发展，视频监控的需求不断增加，但目前大多数视频监控产品的价格偏高，特别是一些对图像质量要求不是很高而对价格却很敏感以及监控结点较多的应用场合更是如此。针对这种现状，本学位论文提出了一种基于IP的低成本嵌入式视频监控设备的解决方案。在该方案中，廉价的USB摄像头充当视频前端，嵌入式视频监控设备充当视频服务器，设备具有接入IP网络的
36、以太网和无线局域网接口，其操作系统选择开源的嵌入式Linux操作系统，视频监控图像可以通过网页浏览器或专用视频监控软件观看。全文共分五章。第一章介绍了视频监控系统的发展概况和论文各章节安排。第二章首先概述了嵌入式视频监控设备，然后根据具体需求，设计了硬件和软件总体方案。第三章在给出嵌入式视频监控设备硬件设计的基础上，详细论述了各硬件模块的研制，总结了研制过程中遇到的问题和相应的解决方法。第四章介绍了嵌入式Linux系统下的软件开发方式，接着详细讨论了如何在嵌入式系统上实现嵌入式Linux操作系统，最后给出了系统所需驱动程序的移植情况。第五章首先阐述如何在嵌入式Linux操作系统下采集图像，然后
37、结合视频的实时传输问题介绍了实时流媒体协议，提出使用jrtplib来实现视频的实时传输，介绍监控视频播放的两种实现方式。最后总结了论文工作并对下一步的研究给出了设想。3.学位论文 余少勇 基于DM642的流式网络视频监控系统研究 2007 目前市场上关于网络视频监控的主流产品有两大类：网络摄像机和网络视频服务器。网络摄像机结构简单，使用方便，但其对多用户并发访问支持不够，所以主要适用于小规模的视频监控。网络视频服务器因把服务器功能用专用嵌入式系统来实现，在性能上有了很大提高，对用户的并发访问支持度也较高。网络视频服务器以专用的高性能嵌入式系统在一定程度上增加了对用户访问度的支持，然而相应的系统
38、成本也提高了。当应用规模不断扩大时，它只有通过提高硬件性能才能够满足应用规模的变化的需求。能否在已有的硬件条件下以软件的方式来提高监控系统的性能而满足应用规模的变化呢?因此，本文提出了一个基于DM642的流式网络视频监控系统模型，该模型通过把一个具有分布式计算功能的视频服务器软件放在网络中不同的PC机上，多台PC机之间协同工作构成一个分布式的视频服务器集群，当应用规模扩大时，只要在原来的分布式系统中增加PC机模块就可以了，没有必要花很高的成本去提高系统的硬件性能。本文在北京合众达开发的数字媒体DSP实验平台VPM642的基础上进行了系统的开发。系统需要分别实现运行在DSP端和PC端的软件。DS
39、P端几个关键软件模块是：视频采集、视频压缩和网络传输。本文中以实现TVP5150硬件驱动的方式来达到视频采集的功能；采用了最新的视频编码标准H.264，通过在DSP上移植和优化X264实现了视频压缩模块：通过在嵌入式环境下使用RTP协议实现了视频数据的实时传输。PC端软件包括：实时流媒体数据接收模块、流媒体视频服务器模块以及文件服务器模块。实时流媒体数据接收模块是DSP端系统与PC端系统衔接的桥梁，由于本课题的流媒体视频服务器采用的是RealServer，所以可以通过用RealSystem SDK开发RealServer广播插件的方式来实现该模块，文中给出了实现插件的方法；在大规模应用下，流媒
40、体视频服务器应该架构成一种分布式的结构，各个服务器之间协调工作来为用户提供视频服务，这就牵涉到服务器负载均衡问题，文中给出了两种解决负载均衡的方法；最后对为用户提供视频数据检索的文件服务器给出了详细的设计。4.学位论文 周明 基于嵌入式Linux的GPRS视频监控系统设计 2007 视频监控系统足安全防范系统的重要组成部分，它是一种防范能力较强的综合系统。视频监控以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近年来，随着计算机、图像处理以及网络传输等技术的进步，视频监控技术也有长足的发展，正从传统的模拟视频监控系统向着先进的数字网络视频监控系统的方向过渡。有线网络以其自身的特点而不容易扩展
41、，而无线网络恰恰弥补了有线网络的缺点。正是基于此考虑，才使得对视频数据的无线传输研究更加迫切，而且具有理论意义和实践意义。嵌入式无线视频监控系统是一个融合计算机、电子、通信技术的软硬件综合体。硬件平台采用XScale构架的PXA255嵌入式微处理器。软件平台的核心，则是根据软件设计的需求采用了嵌入式Linux操作系统。本文内容主要涉及ARM架构及嵌入式Linux内核分析与移植，Linux下视频音频的采集、识别以及压缩处理，流媒体网络传输协议栈与应用设计等。论文首先描述了嵌入式系统与视频监控技术的发展及相关技术，分析了国内外视频监控系统的现状和发展趋势，对GPRS业务在视频监控系统中应用的意义进
42、行了阐述，并讨论了几种常见的视频监控解决方案，对几种目前流行的视频压缩算法进行了对比，研究了无线信道对视频信号的要求。然后，提出了嵌入式无线视频监控系统的软硬件总体结构，并逐步对硬件平台和软件模块设计进行了选择和细化。其中，硬件平台根据视频数据采集和处理需要选择了摄像头、基于PXA255处理器的嵌入式评估板以及GPRS模块；软件设计中，首先完成了嵌入式系统的交叉开发环境搭建，然后根据Linux内核的引导和启动过程，针对ARM-Linux完成了在评估板上的操作系统和文件系统移植的工作。论文对应用软件的总体功能进行了规划，将系统划分成三个功能单元来实现，这三个功能单元分别是视频采集处理模块、图像识
43、别报警模块和网络视频传输模块。最后，结合无线视频监控系统在智能家居中的应用，给出了嵌入式平台上GPRS无线网络接入的实现方法，并设计了系统测试方法，对所完成的系统进行了实时性和可靠性的测试。研究与设计中，总结了嵌入式Linux的运作机制与核心开发理念；提出了一种无线视频传输的解决方案，研究了如何利用现有的无线网络环境和视频压缩技术，以及网络传输协议，并配合满足处理要求的微处理芯片构建实时性高，可靠性好，成本低，功能全，符合实际应用需要的监控系统模型；实现了融合ARM微处理器、嵌入式Linux、V4L，视频采集、XviD视频压缩、RTP/RTCP/RTSP协议栈实现等技术的应用软件设计，研究结论
44、并不局限于视频监控，可以扩展到其它的无线嵌入式多媒体应用中去。5.学位论文 默罕莫德默森 嵌入式视频监控服务器硬件设计与实现 2006 随着计算机网络技术、多媒体图像压缩技术以及数字通信技术的高速发展，网络视频传输在科研和应用领域均引起人们极大的兴趣，基于网络的数字视频监控系统的应用越来越广泛。它与传统的模拟闭路视频系统相比，具有组网容易、传输距离远、抗干扰能力强、图像质量好、查询简单方便等特点。其中的视频监控服务器是该系统的核心设备，它主要解决两个关键技术，一个是视频数据的压缩编码和解码，另一个是视音频数据的实时传输。本学位论文的主要内容是对数字视频监控服务器的关键技术进行分析，研制一种新型
45、的网络化远程视频监控系统服务器的硬件，并与软件构成完整的视频监控系统。论文第一章对视频监控的发展进行了阐述，分析了远程网络视频监控系统的应用场景，在此基础上提出了本学位论文和研究内容和设计方案。根据课题要求，论文在第二章对视频消息的压缩编码和解码标准进行了分析，确定了本系统采用MPAG4标准；第三章讨论流媒体传输技术，论述了RTP/RTCP协议作为本方案网络传输协议的具体应用；第四章论述嵌入式系统和嵌入式Linux操作系统的关键技术，它们是本系统应用的主要技术；第五章详细地阐述了所研制系统中基于嵌入式和Web服务器的视频监控服务器的硬件设计和实现，分析了工作原理，重点讨论了该服务器的控制模块、
46、图像采集与压缩模块、接口模块等单元的功能及硬件实现，给出了实际应用的效果等情况。论文最后总结了作者的贡献和成果，并对数字视频监控进一步的发展趋势以及本课题设计和研制的硬件电路的进一步改进做了探讨。6.学位论文 张旭 基于Clinux的嵌入式网络视频监控服务器设计 2007 使用嵌入式设备将模拟的视频监控信号转化为数字信号引入IP网，实现网络监控是视频监控发展的一个必然方向。嵌入式系统开发的基础是嵌入式硬件平台和嵌入式操作系统。Linux操作系统的显著进展，已成为嵌入式领域的主流操作系统。由于源代码开放的自由软件，自身支持强大的网络功能并拥有众多的软件资源，嵌入式Linux可以应用于多种平台。从
47、而使开发IPCAM这类高性能、低成本嵌入式设备成为可能。本论文工作所完成的低成本嵌入式网络视频监控服务器，是以低成本的ARM7核的处理器S3C414BOX为基础。针对S3C44BOX没有MMU(内存管理单元)，采用Clinux作为操作系统完成基本功能，如设备驱动和网络接入等。论文详述如下主要工作的设计方法，编程及其实现：移植Clinux操作系统到S3C44BOX处理器，并在Clinux运行环境下通过串口采集监视图象的数字信号，以图片文件的形式存储到系统中，在系统服务器的网页上显示动态监视图片。配置Boa网络服务器和编写CGI脚本程序来实现网络远程控制。编写控制摄像头电机运动的Clinux下的G
48、PIO驱动程序系统的有效性和可靠性已通过实际测试证实。监视效果良好，图片更新速度可达一秒一幅图象。可以满足一般应用需要。进一步的工作是改进软件中任务的同步方法或采用其他视频图象接收方式，提高图片更新速度。7.学位论文 王升旭 嵌入式网络视频服务器的实现及其在安防视频监控的应用 2008 随着计算机技术、微处理器技术、电子技术、通信技术、集成电路技术的迅猛发展，以及Internet与网络的迅速普及应用，基于网络的嵌入式系统已经应用于各行各业之间以及人们工作和生活的各个方面。众所周知，自“911”事件之后，国际恐怖活动猖獗，对世界各国的国家安全造成了极大的威胁，如何提升本国安全，并有效监控并预防恐
49、怖活动的发生，已经成为各国不可避免的一个主要问题。学术界及各大产商更是投入大量人力、物力研制新型的安全防范系统，其中网络视频监控系统是安全防范系统的重要组成部分。而且网络化是安防技术的主流，网络监控成为安防系统最重要的运行型态。本文讨论的网络视频服务器是网络视频监控系统中最重要的部件之一。将嵌入式系统应用与安防视频监控系统中符合实际需求，同时也是有着相当的应用价值的。本文也正是在此背景下提出的课题。文章主要从嵌入式的硬件系统以及软件系统的设计两个方面，介绍了一款基于嵌入式系统并应用于安防视频监控的网络视频服务器的实现过程。本文首先介绍了网络视频服务器的概念，市场发展状况和前景。然后介绍了嵌入式
50、系统以及视频编解码的发展以及现状，并对比较常见的嵌入式处理器和嵌入式操作系统做出了对比说明。接着，介绍了本文所采取的硬件系统和软件系统的设计与开发过程。在硬件系统中主要描述了主控芯片Hi3510、存储模块、电源模块和其他外围电路。而在软件系统中则着重介绍了嵌入式LINUX的移植过程，以及相关驱动和应用程序的编写、添加和执行。最后，文章对软件系统的调试工作做了简要的说明。8.学位论文 许维超 嵌入式网络视频监控服务器的研究与实现 2005 论文对这种新型视频监控系统的核心部分嵌入式网络视频监控服务器的设计与实现做了全面而详细的研究和分析，设计并实现了一种以W90N740微处理器和嵌入式uClin