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嵌入式在小型网络视频服务器中的应用

全球元器件荟萃?? 2009年12月22日 ?? 收藏0

  视频监控系统是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,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,随着计算机技术、图像处理技术以及网络传输技术的飞速发展,视频监控技术也有长足的发展,目前已经发展到第三代的嵌入式网络监控系统。

  1 视频监控系统的发展现状及趋势

  在数字视频和计算机网络等新技术的推动下。网络数字视频监控技术日趋成熟,并已经逐步深入到社会生活的各个领域,一跃成为现代多媒体技术及网络技术的一个重要研究方向。从第一代基于模拟摄像机的模拟监控系统,到第二代基于数字摄像机的数字监控系统,再到第三代基于网络摄像机的网络数字监控系统,监控系统已经经历了三个发展阶段。[1]

  1.1模拟视频监控系统

  模拟监控系统发展较早,目前常称为第一代监控系统。模拟视频系统存在的问题:(1)只适用于较小的地理范围。(2)与信息系统无法交换数据。(3)监控仅限于监控中心.应用的灵活性较差。(4)不易扩展。

  1.2基于微机平台的数字视频监控(DVR)

  DVR是近几年迅速发展的第二代监控系统.采用微机和Windows平台,在计算机中安装视频压缩卡和相应的DVR软件,不同型号视频卡可连接1/2/4路视频,支持实时视频和音频,是第一代模拟监控系统升级实现数字化的可选方案,适合传统监控系统的改造,不适合新建的监控系统、又要求实现远程视频传输(超过1—2公里)的系统。DVR系统从监控点到监控中心为模拟方式传输.与第一代系统相似存在许多缺陷,要实现远距离视频传输需铺设(租用)光缆、在光缆两端安装视频光端机设备,系统建设成本高,不易维护、且维护费用较大。

  1.3基于嵌入式视频服务器的网络化视频监控

  随着Internet和宽带网络技术的日益发展.传统的以文字和图片为主的内容服务已不能满足用户的需求,具有视频和音频的多媒体内容服务即将成为主流,这是互联网技术发展的必然趋势。网络视频监控系统使用现有的网络系统,采用嵌入式的“网络视频服务器”,实现从监控点前端、监控中心、监控工作站的数字化处理,是监控系统发展的必然趋势。网络视频系统与上述第一、二代系统相比具有明显的优势:(1)用现有的网络资源,不需要为新建监控铺设光缆、增加设备,实现远程视频监控。(2)系统扩展能力强,只要有网络的地方增加监控点设备就可扩展新的监控点,维护费用低,网络维护由网络提供商维护,前端设备是即插即用、免维护系统。(3)系统功能强大、利用灵活、全数字化录像方便于保存和检索。(4)在网络中的每一台计算机,只要安装了客户端的软件.给予相应的权限就可成为监控工作站。嵌入式设备的监控系统的优点是,系统是专门设计的独立设备,不像插卡系统那样受通用计算机系统中其他软、硬件的影响,因此性能上更稳定,且便于安装、管理和维护。我们根据实际的需要,开发了一套基于嵌入式系统的智能视频监控设备。本文着重介绍其硬件实现。[2]

  2 系统的硬件设计

  整个系统由图像采集模块、图像处理模块、USB HOST接口的存储模块、10/100M以太网接口等五部分组成,其主要设计思想是(见图一):将CCD摄像头采集的模拟信号送入图像采集模块进行A/D转换,然后在时序和控制信号的作用下,把图像数据送到AT91RM9200,AT91RM9200对采集来的图像进行实时处理和分析,判断图像中是否有动目标,并提取出动目标,再将当前图像中动目标的位置信息和最近被记录下的图像中动目标的位置信息进行相似度比较,决定是否记录当前图像。这样的方法能有效的避免长时间记录静止不变的图像,减少了存储介质的浪费,也减轻了资料检索的工作量。为了方便资料的存储与提取,给AT91RM9200的USB HOST接口接USB存储设备来存储图像数据,最后通过把图像数据通过因特网传输到用户终端。

系统框图

图一 系统框图

  图像采集模块

  系统使用的图像采集设备是CCD摄像头,成像器件:1/4 "SHARP CCD,有效像素:PAL:512x582、NTSC:512x492;水平清晰度:420TV LINE;扫描频率:PAL/NTSC: 50Hz/60Hz。

  由于CCD输出的是模拟信号,要经AD转换才能送给CPU进行处理,ADC芯片采用Philips的SAA7114,SAA7114有六路模拟输入,内置模拟源选择器可构成6×CVBS、2×Y/C?煟病粒茫郑拢印ⅲ薄粒伲?C和4 ×CVBS;两路模拟预处理通道,内有抗混迭滤波器;CVBS或Y/C通道含完全可编程静态增益控制或自动增益控制功能,对CVBS、Y/C通道可进行自动钳位控制;能自动检测50Hz/60Hz场频,并可自动在PAL和NTSC制式进行切换;能将PAL、NTSC和SECAM信号解码及模数变换得到符合ITU-601/ITU-656的数字电视信号。该芯片是目前视频解码芯片中接收视频源的宽容性及视频解码图像质量最好的一种。其通过I2C接口,进行初始化设置。SAA7114的 A/D转换精度是9b,并行输出8b视频输出带为27 MHz。每一个时钟周期(1/27MHz)并行输出1个字节,除了输出数字象素外,SAA7114还输出时钟信号以同步。可以通过设置SAA7114的相关寄存器来控制SAA7114输出图像的尺寸。[3]


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