远程监控领域

远程监控领域

作者:admin    来源:未知    发布时间:2019-05-13 08:55    浏览量:

1.1视频监控系统的现状 

  在国内外市场上,主要推出的是数字控制的模拟视频监控和数字视频监控两类产品。前者技术发展已经非常成熟、性能稳定,并在实际工程应用中得到广泛应用;后者是新近崛起的以计算机技术及图像视频压缩为核心的新型视频监控系统,该系统解决了模拟系统部分弊端而迅速崛起,但仍需进一步完善和发展。目前,视频监控系统正处在数控模拟系统与数字系统混合应用并将逐渐向数字系统过渡的阶段。 
  1、数字信号控制的模拟视频监控系统 
  数字信号控制的模拟视频监控系统分为基于微处理器的视频切换控制加 PC 多媒体管理和基于 PC 机实现对矩阵主机的切换控制及对系统的多媒体管理两种类型。 
  2、数字视频监控系统 
  现今市场上有两种数字视频监控系统类型,一种是以数字录像设备为核心的视频监控系统,另一种是以嵌入式视频 Web 服务器为核心的视频监控系统。 
  1.2视频监控系统的趋势 
  前端一体化、视频数字化、监控网络化、系统集成化是视频监控系统公认的发展方向,而数字化是网络化的前提,网络化又是系统集成化的基础,所以,视频监控发展的最大两个特点就是数字化和网络化。 
  (1)数字化 
  视频监控系统的数字化首先应该是系统中信息流(包括视频、音频、控制等)从模拟状态转为数字状态,这将彻底打破“经典闭路电视系统是以摄像机成像技术为中心”的结构,根本上改变视频监控系统从信息采集、数据处理、传输、系统控制等的方式和结构形式。信息流的数字化、编码压缩、开放式的协议,使视频监控系统与安防系统中其它各子系统间实现无缝连接,并在统一的操作平台上实现管理和控制,这也是系统集成化的含义。 
  (2)网络化 
  视频监控系统的网络化将意味着系统的结构将由集总式向集散式系统渡。 
  系统的网络化在某种程度上打破了布控区域和设备扩展的地域和数量界限。系统网络化将使整个网络系统硬件和软件资源的共享以及任务和负载的共享,这也是系统集成的一个重要概念。 
  2 视频监控系统方案设计 
  本课题的设计目的是:设计一种嵌入式视频服务器,实现把USB摄像头采集到的信息通过USB口传输给CPU处理器,CPU处理器对数据进行压缩打包,并通过以太网发送出去。使任意一台连接到该网络上的PC机都能观看摄像头处的视频信息,PC机通过串行口可以做出相应的控制。 
  本系统的功能结构为: 
  1 嵌入式视频服务器实现:视频图像采集、存储和压缩编码工作,并通过Internet传输图像到远端主机。 
  2 PC机端可以对图像数据实现处理如解压显示,也可通过信息交互对该设备终端进行远程控制如设置摄像头采集图像的分辨率、亮度、对比度等参数。 
  3 视频采集设计与实现 
  3.1 Video4Linux简介 
  Video41inux(V4L)是Linux的影像串流系统与嵌入式影像系统的基础,是Linux kernel里支持影像设备的一组APIs,配合适当的视频采集卡与视频采集卡驱动程序,video41inux可以让我们实现影像采集、AM/FM无线广播、影像CODEC、视频切换等功能,经常使用在需要采集图像的场合,如视频监控,webcam,可视电话。V4L经常应用在embedded linux中,是linux嵌入式开发中经常使用的系统接口。它是linux内核提供给用户空间的编程接口,各种的视频和音频设备开发相应的驱动程序后,就可以通过V4L提供的系统API来控制视频和音频设备,也就是说V4L分为两层,底层为音视频设备在内核中的驱动,上层为系统提供的API,而对于我们来说需要的就是使用这些系统的API。 
  3.2摄像头采集程序的编写 
  Linux下视频编程的基本步骤是: 
  1、打开视频设备;2、读取设备信息;3、更改设备信息(如果有必要的话);4、进行视频采集(有两种方法,这里采用read的方式);5、对采集的视频进行处理(使用servfox的代码实现了jpeg压缩与保存);6、关闭视频设备。 
  4 基于Boa的嵌入式Web服务器的视频传输的实现 
  4.1嵌入式Web服务器简介 
  嵌入式设备资源一般都比较有限,并且不需要能同时处理很多用户的请求,因此这里不使用Linux下最常用的如Apache等服务器,而需要使用一些专门为嵌入式设备设计的Web服务器,这些Web服务器在存贮空间和运行时所占有的内存空间上都非常适合于嵌入式应用场合。典型的嵌入式Web服务器有Boa和thttpd等,它们和Apache等高性能的Web服务器主要的区别在于它们一般是单进程服务器,只有在完成一个用户请求后才能响应另一个用户的请求,而无法并发响应,但这在嵌入式设备的应用场合里已经足够了。 
  Boa是一个单任务的HTTP服务器,跟传统的Web服务器有所不同,它不为每一个访问的连接单独开启一个进程,而是通过建立HTTP请求列表来处理多路HTTP连接请求。Boa对所有活动的HTTP连接在内部进行处理, 而只为每个CGI程序启动新的进程。因此Boa在同等硬件条件下节省了系统资源,显示出了更快的速度,这对嵌入式系统来说至关重要。同时它还具有自动解压文件、自动创建目录等功能,在嵌入式系统中具有很高的应用价值。   4.2 基于Boa的嵌入式Web服务器的实现 
  通过分析系统的功能需求可知,要设计网络视频服务器,首先要设计一个嵌入式系统,然后再在该嵌入式系统的基础上做视频处理,以及网络开发。本设计采用基于Linux的嵌入式系统。 
  系统设计思想是将视频前端和嵌入式Web服务器整合在一起,采集数字摄像头传送来的视频信号,通过USB总线传送到Web服务器。Web 服务器接上网络,网络上用户可以用IE观看Web服务器上的监控图像。由于把视频采集压缩和Web功能集成到一个设备内,直接接入网络,达到即插即看,省掉很多复杂的电路,在有网络接口的地方都可以直接使用,安装简单使用方便。系统的工作原理是利用嵌入式Linux和ARM9控制器建立Web服务器,通过服务器接收来自浏览器的指令并采集USB 摄像头的视频图像,并通过网络向浏览器传输视频,从而达到远程视频监控的目的。 
  基于ARM的嵌入式视频服务器主要由两部分组成:服务器端部分和客户端部分。服务器端部分包括图像采集驱动程序模块、视频数据采集压缩模块、视频数据网络传输模块。服务器端首先要搭建好嵌入式Linux平台,在ARM 硬件平台成功构建了arm-linux嵌入式系统:包括引导程序Boodoader的设计、修改配置linux内核以及制作JFFS2文件系统。服务器端部分的主要功能为:图像传感器M1360采集的RGB原始图像数据经数字压缩芯片ZC0301压缩编码后输出JPEG格式的二进制位流。然后经由Linux视频子系统video4Linux采集,通过UDP协议的口多播方式将采集的一帧JPEG图像的二进制位流通过RJ45接口发送到浏览器客户端。客户端部分的主要功能为:在微处理器S3C2410的嵌入式Linux系统上移植嵌入式WEB服务器Boa,实现与视频服务器进行网络通信、视频图像显示等功能,并通过WEB服务器发布,这样就可以通过浏览器访问WEB服务器IP对远端现场进行实时监控。 
  结 论 
  在上述搭建的软硬件平台上创建Web服务器,提出了基于Boa的嵌入式Web服务器的解决方案和利用java接口基于C语言动态Web服务器页面的实现,并通过PC机IE浏览器可以直接控制目标板上的硬件和可执行程序,实现了对目标板的远程监控功能。 
  远程客户端用户通过IE浏览器访问嵌入式视频服务器,实际测试效果表明,实时视频图像传输流畅,无明显延迟和抖动,本嵌入式视频服务器具有可行性、稳定性和较高的性价比,满足了实时视频监控的需要,具有一定的实用价值,可作为实验室的嵌入式应用二次实验平台,用于产品开发及教学工作。 


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