主頁（http://m.by236.com）：基于B/S模式的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計

【中國集群通信網(wǎng)】視頻監(jiān)控系統(tǒng)將被監(jiān)控現(xiàn)場的實時圖像和數(shù)據(jù)等信息準確、清晰、快速地傳送到監(jiān)控中心服務器，監(jiān)控中心將實時、直接地掌握各個被監(jiān)控現(xiàn)場的當前情況(包括圖像、聲音及其他敏感數(shù)據(jù))，從而對敏感事件進行快速反應[1]。視頻監(jiān)控系統(tǒng)將被監(jiān)控現(xiàn)場的實時圖像和數(shù)據(jù)等信息準確、清晰、快速地傳送到監(jiān)控中心服務器，監(jiān)控中心將實時、直接地掌握各個被監(jiān)控現(xiàn)場的當前情況(包括圖像、聲音及其他敏感數(shù)據(jù))，從而對敏感事件進行快速反應[2]。

　　本文設計了一種具有用戶零維護、價格低廉、性能穩(wěn)定等特點的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)以ARM處理器S3C2440和嵌入式Linux操作系統(tǒng)為核心平臺，通過USB攝像頭采集視頻數(shù)據(jù)，基于TCP/IP協(xié)議進行網(wǎng)絡傳輸，用戶通過瀏覽器即可監(jiān)控遠程視頻，視頻可以保存，以便回放。

　　1視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案設計

　　1.1監(jiān)控系統(tǒng)硬件平臺設計

　　監(jiān)控系統(tǒng)硬件平臺是整個監(jiān)控系統(tǒng)的基礎，在系統(tǒng)設計中占有至關重要的地位，硬件選擇的成功與否直接決定著系統(tǒng)功能的優(yōu)劣。本設計中主要硬件有NANDFLASH、嵌入式處理器S3C2440、SDRAM、網(wǎng)卡、USB接口攝像頭等。

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結構方案如圖1所示。系統(tǒng)以S3C2440處理器為核心，外擴其他外圍設備。S3C2440處理器是SAMSUNG公司基于ARM公司的ARM920T處理器核，它是一款高度集成的芯片，主頻為400MHz，提供了一套較完整的通用外圍設備接口，支持性價比非常高的NANDFLASH啟動，可支持Linux等多種操作系統(tǒng)的移植[3]。

　　1.2監(jiān)控系統(tǒng)軟件方案設計

　　本系統(tǒng)選擇Linux操作系統(tǒng)作為軟件開發(fā)平臺，編譯環(huán)境采用交叉編譯調試的方式，嵌入式Linux的內(nèi)核選用2.6.13，根文件系統(tǒng)采用yaffs。

　　一套完整的視頻監(jiān)控系統(tǒng)應該至少包含視頻數(shù)據(jù)的采集、處理、傳輸、存儲與控制等功能，為了很好地實現(xiàn)以上功能，本系統(tǒng)劃分為三大功能模塊：嵌入式流媒體服務器、嵌入式Web服務器和用戶視頻監(jiān)控端。嵌入式流媒體服務器模塊主要實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的采集、存儲和傳輸?shù)裙δ?嵌入式Web服務器模塊負責處理監(jiān)控端發(fā)來的請求并通過與瀏覽器的交互為用戶提供監(jiān)控平臺;用戶視頻監(jiān)控端模塊實現(xiàn)對遠程視頻的實時監(jiān)控，并且可以控制視頻的亮度和對比度等。

　　2嵌入式流媒體服務器的實現(xiàn)

　　流媒體服務器模塊的主要功能有視頻采集、視頻壓縮、視頻存儲和視頻傳輸。本系統(tǒng)采用中星微公司生產(chǎn)的ZC0301芯片的USB攝像頭，ZC0301主要由五大功能模塊組成，即系統(tǒng)控制、圖像信號處理、次取樣和水平掃描模塊、JPEG編碼器和USB設備控制[4]。采用該芯片的攝像頭應用最廣泛，方便購買和維護，經(jīng)過此芯片處理后得到的是JPEG編碼的位流，實現(xiàn)了視頻的壓縮。

　　2.1基于Video4 Linux的視頻采集

　　Video4 Linux(簡稱“V4L”)是Linux中關于視頻設備的內(nèi)核驅動，它是針對視頻設備的應用程序編程提供的一系統(tǒng)接口函數(shù)。視頻采集的基本流程如圖2所示。利用V4L對USB攝像頭的編程需要用到Linux下2個系統(tǒng)調用，分別是ioctl()調用和mmap()調用。

　　在V4L標準中提供了多個數(shù)據(jù)結構和控制命令，程序通過調用函數(shù)對設備進行控制，完成視頻采集的任務。ioctl()函數(shù)中主要的設備控制命令有：

　　(1)VIDIOCGCAP:獲取采集設備基本信息，比如支持最大最小分辨率等;

　　(2)VIDIOCSPICT、VIDIOCGPICT：分別為設置和獲取采集圖像的各種屬性;

　　(3)VIDIOCGMBUF：獲取緩沖區(qū)信息，比如每幀大小、最多支持的幀數(shù)等;

　　(4)VIDIOCMCAPTURE：捕捉圖像，獲取圖像信息;

　　(5)VIDIOCSYNC：等待采集一幀圖像完畢。

　　應用程序獲取攝像頭采集的圖像數(shù)據(jù)有兩種方法，分別是read()(直接讀取的方法)和mmap()(內(nèi)存映射的方法)。mmap()系統(tǒng)調用使得進程之間通過映射同一個文件而實現(xiàn)內(nèi)存共享，優(yōu)點是效率高，因為進程可以直接讀寫內(nèi)存，而不需要任何數(shù)據(jù)的拷貝，加速了I/O訪問，本系統(tǒng)就采用此方法。