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1、r。_ _ o o 1。?1 1 0”H _-_ _ _ _ _ _ _ _ _-_ _-。_。_ _ _”o _。_-_ 一蹩幽零翼嚣院院支关凋网终与通信文章编号：l O 髑棚S 7 0(2 0 魄)l 耻如8 3 田2一种新型网络视频监控系统的设计与实现D e s i g na n dI m p l e m e n t a t i o no faN e wN e t w o r kV i d e oS u r e i l l a n c eS y s t e m(湖南大学)何浩王玲马文科H EH a oW A N GL i n gM AW e n k e捅娶：设圣 了一神赫型远程瑚络辊频驻
2、控系统，以A D!的B l a e k f i n 5 3 7 为硬终，u c L i n u x 为操诈系统，采用H。2 6 4 软艨缩的方式实现了视频流的实时两络传榆。介绍了该系统硬件和软件的设计与实瑰。该系统能对P A L 静l 的C I F(3 5 2*2 8 8)格式视频倍号实时编码。实现远程网络视频监控。关键词：鬻络视频盆控：B i a c k f l n 5 3 7；u c L i n u x；H 2 6 4中豳分类粤：N 9 1文献标识码：AA b s t r a c t：An e wr e m o t en e t w o r kv i d e os u r v e i l
3、l a n c es y s t e mi sd e s i g n e d，w h i c ht h eB l a c k f i n 5 3 7i nA D Ii su s e da sh a r d w a r e，a n dU c L i n u xi su s e d 豁o p e r a t i o ns y s t e m。H 2 6 4i su s e dt oi m p l e m e n tt r a n s m i t t i n gv i d e os t r e a m si nt i m e T h ed e s i g n a t i o na n di m p
4、l e m e n t a-t i o no fh a r d w a r ea n ds o f t w a r ea r ei n t r o d u c e d T h er e m o t en e t w o r kv i d e os u r v e i l l a n c ec a nb ei m p l e m e n t e db yu s i n gr e a l-t i m ee n c o d i n go fv i d e os i g n a lo fP A Lw h i c ht h ef o r m a ti sC I Fi n t h i ss y s t e
5、 m。K e yw o r d s：N e t w o r kV e d i oS u r v e i l l a n c e；B i a c k f i n 5 3 7；u c L i n u x；H 2 6 4引言近年来随着髓络技米以及嵌入式技术的发展，嵌入式嚼络视频监控系统以其体积小、功耗低、安装方便等优点。将成为下一代褫颧盆控的主流。新型丽络视频盆控应夜确僳裰羰采集耱压缩实时性的同时。支持视频流在互联网上传输，实现视频监控系统两络偬。I T U-T I S O 公布懿疆。2 6 4 褫频压缩标准。嚣其其有比以往标准更出色的性熊。被人们称为新一代视频编哟标准。由A D I 公霹接蹬酶掰一
6、健B F 5 3 7 巯理器其主颥高达6 0 0M H Z 兼具业界一流的D S P 性能和M C U 功能并能实现与r r U R 6 5 6裰续编码器蠢鳃玛器瓣戈缝连接。弼时，B F 5 3 7 主的l O M B 1 0 0 M B 自适应E t h e r n e tM A C 接1 2 1。可以实现与I n t e r a c t 的连接。本文采用B F 5 3 7 实现基擎H 2 6 4 熬弱终视频监控系统。l 系统组成该系统的硬件部分主要包括数据接口、控制和网络输出等郝分。数据接口巍视频采集模块和视频输入模块组成。控制和网络输出部分主要由S D R A M、F L A S H、云
7、台控制、红外报警模块秘B F 5 3 7 组成。软件部分主要包括u C l i n u x 内核，H 2 6 4 编码等。2 系统设计2 1 硬件结构与设计系统结构翔黼lJ 爹 零，该系统采用盼主芯舞是A D I 公司酶B F 5 3 7 此芯片相对于其他B F 5 3 x 系列芯片的最大的改进就是它增鸯l l 了一个1 0 M 1 0 0 M 鑫逶应E t h e r n e t 接秘，虿叛每I n t e r n e t直接连接。片外系统包括视频输入模块、外部存储模块、调试接1 2 1(R S 2 3 2)、云台控裁模块、鼹终接1 3 模块、錾终报警模块。巍频何浩：硕士研究坐输入模块选用髓
8、公司的A D 转换芯尊T V P 5 1 5 0 该芯片将摄像头输入的模拟视频信号转换为I T U-6 5 6 格式的数字视频信鼍输入弼B F 5 3 7 的P P I1 3。6 4 M BS D R A M 作为系统游存供系统运行使用4 M BN o rF L A S H 用宋固化嵌入式u C l i n u x 操作系统存效应掰软件帮备份数据R S 2 3 2 接瓣霹敷搿露调试信怠貘谲试使用。R S 4 8 5 接口用来输出云台控制信息实现对摄像头镜头黧疆纛转动方麓的控镧1 0 M 1 0 0 ME t h e m e t 搂西接入I n t e r n e t。红外报警模块和B F 5
9、3 7 的G P I O1 3 相连，用来处理突发事件。lT V P 5 1 5 0 巴固瞻l 一蹦oS D R A M 卜”B l a c k f i n 匕F L A S H 卜+5 3 7R S 2 3 2L”I R S 4 8 5k 一-至圜图l 嬲络视频监控硬传结构图2 2 软件结构与设计软l 孛设计采用u C l i n u x 操作系统来管理和维护各种硬件资源，软件结构包括B o o t l o a d e r，u C l i n u x 内核，应用程序等，如陌2 所示。应霸绥；嘲终摄务操作系统j f f s 2 义件系统算法痒瑶：托2 6 4囵困回围叵图2 网络视频监控软件结构
10、图B o o t l o a d e r 灸责热电后耪始仡系统。并绝u C l i n u x 的映像从F L A S H 复制到内存，把控制权交给内核，使内核运行，最终使应霜程序运行。嘲舞邮局司峨8 2-9 4 63 6 0P。#P 一8 3 万方数据双终鸟通信中文核心期刊皴计算机信患 案蝰一体他)2 0 0 8 年篱2 4 卷第1 0-3 期u C l i n u x 内核负责文件系统管理线程调度。硬件驱动等。实际应用场合和环境复杂性，可以对该系统添加一个报警模扶网上冒以下载戮L i n u x 内棱翻鞋e b 珏氍的软件包。镪括L i n u x块：痰红外模块埝出的缤号翻B F 5 3
11、7 黪G P I O1：3 糠连，一垦墨爨红内核瘁和应用程序等完艇的u c L i n u。开发包。通过对内核的剪外模块相连的G P I O1 7 1 电平发生了改变，就可以视为突发事件，裁。用户可以定制自己需要的L i。内核的行为和特性。触发I O 中断，通过相关的中断服务程序，系统可将采集到的视T V P S l 5 0 提供了一令1 2 C 接1：3 来凳褫鞭凳经迸好编程来控涮凝数据鑫葫襻久冀终F l a s h，窟凌一系列的掇警攀终，著及时通色调。对比度，饱和度和亮度等图像信息，通过调用系统的1 2 C知用户。在远程端，有管理权限的用户研以实时的控制视频信接1 3 霹以改变躅像相关的属
12、性。娃c l i n u x 凑孩提供?，4 1(r i d 群。息，沈妇可以透过云螽控制调憝摄像头鲍焦距穗转动方岛，逶f o。l i n u x)接口用户可以直接调用该接t q。设计时可将T V P 5 1 5 0过设置相关视频属性参数来改变视频的相关属性，还可以本地调用系统的1 2 C 和v 4 1 部分做成一个单独的驱动(1 V P 5 1 5 0)。存储视频实现视频流的回放等。在整体模块设计中，H 2 6 4 的编逶遂修改裰关的M a k。蠡l e 翻K。o n f i 式文簿增麴一令内核琵置选璐效率是影嗡羁流的耋要因素，整令系统的实巍避程螫须以提项，在配置内核时将该部分静态编译进内核
13、在应用层应用稷高H 2 6 4 的编码效率为基础。在远程视频监控系统中，P A L 制序可以虚接澜燃该驱动求修改穗荚的视频傣息。系绞要用到的C I F 掇式羧频模式能满足一般用户豹鲍震求。从远程终端的B F 5 3 7 的E t h e m e t 部分所以必须在配置内核时将系统要用刻视频流信息可以得到，对于运动不是太蒯烈的褫频，经H 2 6 4的网络部分配进内核。缎外报警模块信号魑通过G P I O 口来触编码后在互连网上传输的码流为5 0 k b p s 到4 0 0 k b p s 不等，能满发孛酝豹。必须将系统的G P I O 驱动氇骰好。涂琏之磐。云台攘是残在一般耀声嬲络繁宽鹃需求。
14、制模块通过R S 4 8 5 接1 3 来控制摄像头所以在该系统中，我们必须还褥把U A R T 驱动做好。B F 5 3 7 的直接存储器访问(D M A)完成视频信息由P P I 列f 糟 R A M 的搬移，H 2 6 4 编码究成R A M 中视频信息的压缩。H 2 6 4l l 视频嚣缩拣准是骶罩酶V C E G(V i d e oC o d l i n 鬟E x p e r t sG r o u p)I 术i 和I S O I E C 的M P E G(M o v i n gP i c t u r eE x p e r t sG r o u p)的联合视频l 小组合作测定的耩一代襁
15、频编码标准。与传统的巍频编码攘|白霸比，H。2 6 4 不仅在帧内编码、帧闯预测、变换馈化和熵编码等方l4 面采用了多种新技术，犬幅度提商了编码效率。具体来讲，H|j g 剜2 6 4 与瓣，2 6 3 或M P E G-4 耀琵，在麓样震量下，其数璐率笼降爨皂_ 蠹一倍左右，这对实现视频流的网络传输是十分有利的。不仅如此，相对手传统的视频压缭薪增加的网终拣象屡(N A L)提供7一个与黼络无关的统一援强负责对视频数据进行封装打包翳使其能在网络中传送增加了N A L 片头后的视频码流能适应不霾懿瓣络瘦震繇境。减少鹃浚鲍转输差镫使褥H 2 6 4 其有嶷好的网络亲和性。这对实时的视频通信是十分重
16、要的。由于H 2 6 4 着煎于鳃决艉缩的高效率和传输的赢可靠性。嚣舔其应用面十分广泛。本系统翻用H 2 6 4 的上述优点。实现H 2 6 4 编码后码流在互联网上的可靠传输。在疲震层孛。麦予要提供用户漆酶远援溯菱芝控裁功麓所以在该系统的应用层中必须添加一个网络服务稷序，通过添加H 2 6 4 的绥犸控件和照户管理等功能。用户端通过互连嬲可以实时浏览与控制视频信息。3 系统实现基予H 2 6 4 的网络视频监控系统具体实现如下：由摄像头输出的模拟信号输入到T V P 5 1 5 0 T V P S l 5 0 将它转化为数字信号输趱。其输出酌税频信号铡式(P A L。N T S C，S E
17、C A M)稻属健(亮度，色调，对比度，饱和度)可由它的1 2 C 相关控制寄存器设定。竣滋酶数字信号凌B F 5 3 7 酶P P I1 3 逐过D M A 搬移鲻R A M。R A M 中圈像的分辨率可以通过设置B F 5 3 7 的P P I 以及D M A 控制寄存嚣来没定，本系统考虑到H 2 6 4 的算法复杂度，将壹P P l 日搬移戮R A M 中酶露豫分辨率设置秀C I F 格式。视频数据经过H 2 6 4 编码后，通过E t h e r n e t 接脚传输到飘联网这样，用户在运程端可以逶避测览鼹燹瑟看到监控售怠。考虑戮4 结束语本系统充分煮j 用B F 5 3 7 的P P
18、 I 接滏。硬件设计筒单W 靠。实验结果表明对于摄像头采集到的P A L 制的C I F 格式的视频流。绽滚强静在互连溺羔传辕。系缓翻震瑷有塞葑的瓣络瑙境、最新的算法标准以及B F5 3 7D S P 强大的运算能力实现了对远程环境的监控具有良好的市场静景。可以用予远程家展监控、环境自动簸控和交通篮控等领域。本文作者创新点：针对现代网络视频监控大多采用视频流硬熊缨或者葵缝压臻效搴不是攫毫的软压缩酶状凝箨考提窭了采用H 2 6 4 实现网络视频监控的观点并给出了系统整体设计思路与实现方案。考虑到以往的视频压缩算法没有单独的N A I 层本文提蹬了利耀H 2 6 4 良好的嗣络亲和性来实觋阏络视频
19、监控。随着现代网络带宽增加和视频压缩技术日益成熟，利用B F 5 3 7 强大的D S P 运筹貔力魏寿效憋实残鼹络巍频簸控。具有良好的市场前景。本项目主要应用于网络摄像机等刚络监控系统中有很好豹隶场翦景。预期效益5 0 0 万元，年本项目研究方法为实践研究，数据都是实验调试得出的。参考文献1 1 邱莉莉，黎福海，李臻君，陈健基于B l a c k f i n 5 3 3 的M P E G-4解码系统实现微计算机信息，2 0 0 6，2 2(7 2 1：4 3 4 4 团张纪坤，张小全嵌入式L i n u x 系统歼发技朱详解一藻子A R M 人民邮电出版社，2 0 0 6 f 3 1 擎厚杰
20、，获一代视频蓬缩缡璐标准一壤，2 6 4 f A V C，人民蝼茂出版社，2 0 0 5 4 J O N A T H A NC O R B E l ，A I E S S A N D R OR U B I N I&G R E GK R O A H-H A R T M A N 著，魏永瞬，取乐，钟撼毅译L I N U X 设备驱动程序中国电力出版社2 0 0 6 作者麓贪：何渗(1 9 8 3 一)，男，湖悫大学滋气与信怠工程学院矮士研究生。主要研究方向：A R M 嵌入式系统。王玲 1 9 6 2 一)，女，湖南大学电气与信息工程学院教授。生要研究方向：现代网络与通信技术。B i o g r a
21、 p h y：H EH a o(1 9 8 3 一)：m a l e，C o l l e g eo fE l e c t r i c a la n dI n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g，H u n a nU n i v e r s i t y，g r a d u a t ef l u d e m，m a j o ti nA R Me m b e d d e ds y s t e m 吓转第1 2 3 殉一8 4 3 6 0 元1 年邮局订阂号：8 2-9 4 6万方数据匿匿莲塑委鼗亟耍因网络与通信这令位予V M E n g i n e 模块巾豹
22、字蒂褥挟季亏函数楚整个痰爝在系统秀发懿避程孛，弱辩还送行“TT C K 骏证溺试。并颁的性能瓶颈，如上所示我们这里采用直接线索化解释器优化技利通过。最终系统也取得了S u n 公司的1 0 0 J。认证?本来实现字节码的快速执行。鄹农运彳亏字节妈之翦将每个字带码所对应的处理程序地址保存在个指针数组中。在篇释运行一条字节码时。通过其对应的数组元素找到它的处理程序并执嚣之，在处理鬏痔的耒戆壹接转剿下一条字葶码处毽程廖戆入E t。这样就大大减少了内存访问的次数，提高了程序的执行效率。加上针对A R M 体系结构也进行了编泽优化处理从而保证TJ 2 M E 应藤京B R E W 平台上高效、快速缝运行
23、。2 4 主要遮行流程岂选择运费j o b A p p l e t 对，V M A p p l e t 会负责创建；o b A p p l e t实例，然后马上调用V M E n g i n e 创建i o b E n g i n e 实例(但此时并没有完全初始化虚拟机实例)。返圃后便研在u I 画面中进行多种选撵，魏下载、纛除M I D l e t，显示M I D l e t 翔表蔷怠等等。选择某一M I D l e t 运行后，j o b A p p l e t 应用会向j o b E n g i n e 扩展发送请求。要求其初媲纯虚拟枧实铡。在本实现巾不允许阉时运行多个虚拟视实例，且一个
24、虚拟槐蜜俩就蔻个本地线程，但在M I D l e t 中支持J a v a 语言级的多线程。震掇撬实铡线程创建完毕羼。J a v a 寝攘税便舞始运行?。首先它会调用V M C l a s s 中的相应函数加载并解析M I D I e t 的c l a s s 文件，然屣执行其方法的字节码。若用到了某个库类还会获A P I L i b 中船载之。嬲决定退出本应用时首先终止虚拟机线程根据实际情提决定是否更泼M I D l e t D B 中的搜关记录。然后释放。b E n g i 矬e实铡及相关数据最后释放i o b A p p l e t 实俐。3 实现结果j o b A p p l e t
25、在B R E W 模拟器中测试运行如下图所示。其中a,b 小图中使用的测试用倒是S u n 公司编写的标准J 2 M E 测试程序。a 小蚕溅试了各秭文本输国形式，霜叛验证系统对各种符号的支持程度；b 小图是个颜色测试程序，改变红、绿、蓝三基本色的餐僮，纛辫幕上方露残察到对应颜色的显承结票，它验证了系统的颜色显示怒番正鬻：c 小图是一个方块游戏的M l。D i e t 版本，它测试系统的总体运行状况。测试结果寝明三个程穿均运行正常。图3 运行结果4 结语本文阐述了一种基于B R E W 平台的嵌入式J a v a 虚拟机具体实瑗方寨，扶按凌能翅分鳇模坟瑟嚣薅强了实理黪援麓。并绘掇了实现的结果，
26、从而实现了B R E W 平台的J a v a 扩展。从测试结果来看，系统完全满足商业应用的需求。但这里对虚拟机的执行引擎着鼙不多，主蘩是医为我稻采蔫的蹩较成熟豹解释执行技术。阂此接下来将会在虚拟机优化这方面开展进一步的研究工作。本文作者翅薪点：根据B R E W 秘J 2 M E 平台的特点到建褒有的软件技术开刨性地实现了B R E W 平台与J 2 M E 平台的融合。参考文献【l l B i l lV e n n e r s 著，甍晓镪，蒋溥译+深入j a v 8 震撅撬。极械工业出版社，2 0 0 3犯】明星传深入嵌入式J a v a 虚拟机。中嗣铁道患舨社，2 0 0 3f 3 降贺
27、，尹强国，蒋亮B R E W 技术开发与应用机械工业出版社，2 0 0 6转l 霭凌，王恚良。基予B R E W 载无线蚕像篮控系统。徽诗努橇穰息，2 0 0 5，2 1 3：6 0-6 1 1 4 6住者萄介：李锡祚(1 9 6 3 一)，男(朝鲜族)，吉林蛟河人，教授，博士，硬生警瘴，主研方向：工作流技术及其应蔫、e l e a r n i n 冀。霍华(1 9 8 旺)，男，湖北武汉人，硕士生，主研方向：软件工程、嵌入筑系统软传。赵觊1 9 8 l 一)。男，吉栋省吉林霹!f 人，顼士生，主研方向：软件工程、嵌入式多媒体。B i o g r a h p y：L IX i-z u o(1
28、9 6 3 一)，M a l e(K o r e a ne t h n i cC h i n e s e)，J i l i nJ i a o h e，P r o f e s s o r，D o c t o r，S p u e r v i s o ro fm a s t e rs t u d e n t s，m a i n l yr e s e a r c h i n go nW o r k f l o wa n di t sA p p l i c a t i o n，E-l e a r n i n g(1 1 6 6 0 0 辽字大连大连民族学院计算枫辩学与工程学院攀锡祚(1 3 2 0 1
29、2 吉林吉林裘j 电力必学信息蔗程学院l 霍华赵凯(S c h o o lo fC o m p u t e rS c i e n c e&E n g l n e e r i n g，D a l i a nN a t i o n-a l i t i e sU n i v e r s i t y，L i a o n i n gD a l i a n1 1 6 6 0 0)L IX i-z u o(D e p a r t m e n to fI n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g，N o r t h e a s tD i a n l iU n i v e
30、 r s i t y，J i l nJ i l i n1 3 2 0 1 2)H U OH u aZ H A OK a i通浓地量歪：(1 1 6 6 0 0 大连经济技术并发黧大连民簇学院计羹橇科学与工程学院)李锡祚护歉穰爨颓：2 0 0 8 0 9 0 5)f 骖穰嚣期：2 0 0 8。l O。1 5)雌第8 4 页)4 1 0 0 1 2 潍鬻夹学电气与信患羔程学院健灌羡玲骂文科(C o l l e g eo fE l e c t r i c a la n dI n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g,H u n a nU n i v e r s
31、 i t y，C h a n g s h a，C h i n a A l 0 0 8 2)H EH a oW A N GL i n gM AW e n-k e通讯地址：(4 1 0 0 1 2 湖南大学天马学生公寓3 区9 栋5 2 8 塞)何浩敞璃爨燕J：2 0 0 8 0 9 0 5)f 穆璃t 3 豢1：2 0 0 8 1 0，1 5 微计算机信息杂志旬刊每册定价：1O 元一年订价：3 6 0 元地疆：l 乏寐海淀区售君瘗 4 号院鑫雅苑6 号楼6 0 1 室微计算机信息邮编：1 0 0 0 8 1电话：0 1 0 6 2 1 3 2 4 3 60 1 0-6 2 1 9 2 6 1 6
32、 T F)胃邮局订阅号：8 2 棚63 6 0 元，年川3 一万方数据一种新型网络视频监控系统的设计与实现一种新型网络视频监控系统的设计与实现作者：何浩，王玲，马文科，HE Hao，WANG Ling，MA Wen-ke作者单位：湖南大学电气与信息工程学院,410012刊名：微计算机信息英文刊名：MICROCOMPUTER INFORMATION年，卷(期)：2008，24(30)引用次数：0次 参考文献(4条)参考文献(4条)1.邱莉莉.黎福海.李臻君.陈佳 基于Blackfin533的MPEG-4解码系统实现期刊论文-微计算机信息 2006(20)2.张纪坤.张小全 嵌入式Linux系统开发技术详解一基于ARM 20063.毕厚杰 新一代视频压缩编码标准-H.264/AVC 20054.JONATHAN CORBET.ALESSANDRO RUBINI.GREG KROAH-HARTMAN.魏永明.耿乐.钟书毅 HNUX设备驱动程序 2006 相似文献(0条)相似文献(0条)本文链接：http:/