數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介

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2010-08-06 14:44:58

來源:企業(yè)網(wǎng)D1Net

原創(chuàng)

數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的簡介。

數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)是以計算機或嵌入式系統(tǒng)為中心、視頻處理技術(shù)為基礎(chǔ)組建的的一種新型監(jiān)控系統(tǒng),系統(tǒng)采用符合圖像數(shù)據(jù)壓縮的國際標準,綜合利用圖像傳感器、計算機網(wǎng)絡(luò)、自動控制和人工智能等技術(shù)。由于數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)對視頻圖像進行了數(shù)字化,所以與傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控系統(tǒng)相比,數(shù)字監(jiān)控具有許多優(yōu)點。數(shù)字化的視頻系統(tǒng)可以充分利用計算機的快速處理能力,對其進行壓縮、分析、存儲和顯示。數(shù)字化視頻處理技術(shù)提高了圖像的質(zhì)量與監(jiān)控效率,使系統(tǒng)易于管理和維護。整個系統(tǒng)是模塊化結(jié)構(gòu),體積小,易于安裝、使用和維護。正是由于數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)具有傳統(tǒng)模擬監(jiān)控技術(shù)無法比擬的優(yōu)點,而且符合當(dāng)前信息社會中數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的發(fā)展趨勢,所以數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)正在逐步取代模擬監(jiān)控技術(shù),廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。嵌入式系統(tǒng)以體積小、實時性強、性價比高、穩(wěn)定性好等特點在社會的各個領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。筆者設(shè)計的一種嵌入式系統(tǒng),以WinCE操作系統(tǒng)和ARM硬件平臺為核心實現(xiàn)了對現(xiàn)場的實時監(jiān)控,并通過無線網(wǎng)絡(luò)把視頻圖像傳輸?shù)街鳈C端,以實現(xiàn)分析、存儲和顯示等功能。
  
  1系統(tǒng)設(shè)計
  
  本系統(tǒng)主要由操作系統(tǒng)定制、視頻圖像采集、視頻圖像無線傳輸三部分組成。系統(tǒng)的核心芯片選用基于ARM920T內(nèi)核的S3C2410嵌入式微處理器,軟件環(huán)境選用MicrosoftWindowsCE操作系統(tǒng)。系統(tǒng)首先通過USB攝像頭采集現(xiàn)場實時視頻信息,并對其進行壓縮。然后,使用兩塊無線網(wǎng)卡在ARM開發(fā)板與上位機之間構(gòu)建一個無線局域網(wǎng)絡(luò),從而將壓縮的視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C端,終端用戶即可在主機端通過流媒體播放程序查看遠程視頻影像。視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖l所示。


  
圖l、視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖


  
  2操作系統(tǒng)的定制
  
  系統(tǒng)硬件平臺的核心芯片選用了S3C2410處理器,最高頻率可達203MHz。S3C2410處理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T處理器核,采用O.18μm制造工藝的32位微控制器。該處理器具有較高的集成度,簡化了應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計,提高了系統(tǒng)的可靠性。開發(fā)扳上還擴展了4MB的NORFlash、64MB的NANDFlash和64MB的DRAM。
  
  系統(tǒng)選用了MicrosoftWilldowsCE(簡稱“WinCE”)操作系統(tǒng)。WinCE是一個緊湊的、高效且可擴展的32位操作系統(tǒng),適用于各種嵌入式系統(tǒng)和產(chǎn)品。它擁有多線程、多任務(wù)和確定性的實時、完全搶占式優(yōu)先級的操作系統(tǒng)環(huán)境,專門面向只有有限資源的硬件系統(tǒng);同時,它的模塊化設(shè)計方式使得系統(tǒng)開發(fā)人員和應(yīng)用開發(fā)人員能夠為多種多樣的產(chǎn)品來定制它,可以選擇、組合和配置WinCE的模塊和組件來創(chuàng)建用戶版的操作系統(tǒng)。
  
  在WinCE產(chǎn)品開發(fā)中,主要有內(nèi)核定制和應(yīng)用程序開發(fā)兩項非常重要的工作。微軟在兩方面都提供了良好的開發(fā)工具,即內(nèi)核定制工具PlatformBuilder(簡稱“PB”)和應(yīng)用程序開發(fā)工具EmbeddedVisualC++(簡稱“EVC”)。
  
  在系統(tǒng)定制過程中,各部分的關(guān)系如圖2所示。


  
  3視頻圖像采集
  
  3.1攝像頭驅(qū)動
  
  圖像采集模塊的硬件資源選用了當(dāng)前市面上應(yīng)用最廣泛的USB接口的中星微攝像頭。該款攝像頭造價低廉,成像效果好,用于本系統(tǒng)中體現(xiàn)出了較高的性價比。系統(tǒng)在進行視頻采集前,首先要檢測設(shè)定視頻源。系統(tǒng)啟動后,WinCE操作系統(tǒng)會自動檢測攝像頭是否連接好。本系統(tǒng)在定制WinCE操作系統(tǒng)時,通過修改操作系統(tǒng)配置和注冊表??梢允瓜到y(tǒng)自動加載攝像頭在WinCE下的驅(qū)動程序ZC030x.dll。
  
  系統(tǒng)自動加載驅(qū)動程序時,首先要將驅(qū)動程序復(fù)制到\WINDOWS文件夾下,然后向注冊表中寫入攝像頭的驅(qū)動信息:
  
  其中,prefix為設(shè)備文件名,D11為驅(qū)動的文件名,Order為設(shè)備文件名索引。硬件配置完成后啟動操作系統(tǒng),就可以自動加載驅(qū)動,運行應(yīng)用程序進行圖像采集了。
  
  3.2圖像采集程序
  
  中星微攝像頭采用了中星微301PLUS快速主控芯片。該芯片是一款高性能圖像壓縮芯片,輸出MIPEG視頻流數(shù)據(jù)。MIPEG(MotionJPEG)主要是基于靜態(tài)視頻壓縮發(fā)展起來的技術(shù),特點是基本不考慮視頻流中不同幀之間的變化,只單獨對某一幀進行壓縮,通??蛇_到6:1的壓縮率。它的誤差穩(wěn)定性非常好,可以獲取清晰度很高的視頻圖像,而且還可以靈活設(shè)置各路視頻清晰度,壓縮幀數(shù)。
  
  本系統(tǒng)直接從攝像頭驅(qū)動中獲取MJPEG視頻流數(shù)據(jù),圖像采集流程如圖3所示。


  
  圖像采集模塊用到的主要函數(shù)有:
  
  capInitCamera()用來初始化視頻設(shè)備,并獲取當(dāng)前可用的視頻設(shè)備數(shù)目;
  
  capSetVideoFormat()設(shè)置視頻格式和分辨率。本系統(tǒng)使用的視頻格式為RGB24,分辨率為320×240像素;
  
  capGrabFrsme()從驅(qū)動中抓取1幀圖像,并存儲在緩存lpFrameBuffer中;
  
  capGetLastJpeg()將抓取的MJPEG格式的圖像轉(zhuǎn)換成JPEG格式,送到無線發(fā)送模塊。
  
  capCloseCamera()關(guān)閉視頻設(shè)備;
  
  視頻采集部分還有查詢視

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