基于嵌入式的视频监控系统

夏彬

摘 要 视频监控系统越来越受重视，现提出一种基于嵌入式技术的视频监控系统方案，与传统方案相比具有体积小、实时性高、稳定性好的优点。选用S3C2410硬件平台，Linux 操作系统和B/S架构。整个系统既能满足视频监控对网络化、实时性的要求。

关键词 S3C2410 Linux 操作系统 B/S架构

中图分类号：TP393文献标识码：A

视频监控系统主要用于现场的数据采集、处理、实时监控。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，采用的主要是自控技术、计算机技术，传统视频监控系统在大数据远程通信等问题上受到限制，并且体积大、电源依赖性强、操作复杂。本文提供的方案更方便客户使用。

1嵌入式视频监控系统方案

整个系统分为：视频数据采集及压缩模块和网络数据传输模块。其中视频数据采集及压缩模块负责对说监控的视频进行数据采集、处理、传输，以Linux系统和S3C2410为核心平台，建立应用程序，把USB数字摄像头采集到的图像运用H.264高效压缩算法将数据进行压缩。网络数据传输模块负责回应客户端发来的请求并且为客户提供实时监控的数据;它建立Web服务器端和Web客户端，利用TCP/IP协议，让前台和后台进行相互交互。系统整体方案如图1：

1

2视频数据采集及压缩模块的实现

2.1软硬件平台的搭建

本系统采用的 S3C2410处理器是基于ARM公司的ARM920T处理器核，支持NAND闪存控制器，包含有UART，SPI等多个接口。其中所移植的Bootloader为U-Boot-1.16，它直接支持S3C2410处理器，因此移植过程中只需要做一些简单处理：下载U-Boot并修改使其支持Nand Flash启动。新建“u-boot-1.3.2/ board/smdk2410/nand.c”文件，修改“board/smdk2410/Makefile”文件，修改“u-boot-1.3.2/Include/configs/smdk2410.h”文件。完成Bootloader的移植后，则需进行Linux的移植，主要是移植其内核并添加USB、网卡等等的驱动程序。

2.2数据采集系统的建立

数据采集系统中采用微软LifeCamHD系列的摄像头，通过USB串口鏈接到S3C2410处理器，视频设备内部驱动采用Video4linux2，它的视频设备可以想普通设备文件一样进行访问与读写。一般操作如下：（1）打开设备文件并取得设备的capability。（2）选择视频输入，设置视频的制式和帧格式及帧的宽度和高度。（3）申请帧缓冲，将申请到的帧缓冲映射到用户空间，将申请到的帧缓冲全部入列，采集视频数据，通过出队列得到原始数据，VIDIOC_QBUF，struct v4l2_buffer。（4）将缓冲重入对列尾，形成循环。

2.3数据压缩系统

本方案采用H.264编码技术压缩视频文件，它由视频编码层（VCL）和网络适配层（NAL）组成，其中VCL主要包括核心压缩引擎和块、宏和片的语法句法定义。网络提取层主要功能是定义数据的封装格式，把VCL产生的字符串适配到各网络来。其核心编码技术有帧内预测编码、帧间预测编码和整数变换等。帧内编码指利用帧相邻宏块的空间相关性，对周围宏块的预测值和实际值差值编码。帧间预测码是利用连续帧的时间冗余啦进行运动估计和补偿。整数变换是使用基于4？像素块的类似于DCT的变换，而且是以整数为基础的空间变换。

3网络数据传输模块的实现

3.1 Web服务器的设计

网络数据传输模块由Web服务器部分和客户端部分组成，Web服务器采用B/S模式，B/S即浏览器/服务器模式，将系统功能实现的核心部分集中到了服务器，客户端统一用浏览器，简化了系统开发、维护。本方案用boa-0.94.13服务器，它移植到ARM里需要将做如下改动：将#define TIMEZONE_OFFSET（foo）（foo）->tm_gmtoff改成#define TIMEZONE_OFFSET（foo）（foo）->tm_gmtoff. 将boa.c文件中 if（setuid（0）！=1）{DIE（“icky Linux kernel bug！”）;}注释掉。修改生成的Makefile为针对嵌入式平台。

3.2客户端应用程序的设计

本方案采用Java Applet为用户开发一个显示界面，并为管理员开发管理窗口，设置不同的权限。本系统在显示页面中嵌入播放器播放监控视频。整个系统的关键是建立Applet 与Servlet通信，具体过程如下：（1）创建URL对象。（2）与URL地址建立连接，可以调用openConnection（ ）函数来建立连接open Connection（ ）函数除了建立连接之外还进行通信初始化。（3）利用URLCOnne ction对象进行读写操作，本方案提出的基于嵌入式的视频监控系统设计方案，采用简单方便的ARM处理器和Linux操作系统，并基于B/S模式实现网络传输，具有智能化、集成化、网络化的特点，可广泛应用很多场合。

参考文献

[1] 曹少坤.一种嵌入式摄像机设计[J].微型接收机应用，2008（29）.

[2] 张威.Linux网络编程[M].北京：首都师范大学出版社，2002：143.