基于ARM的视频监控系统的设计与实现

基于ARM的视频监控系统的设计与实现

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文章编号：１００８－０５７０（２００７）１０－２－０１２５－０２

ＡＲＭ开发与应用

基于ＡＲＭ的视频监控系统的设计与实现

ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔｏｆａｎｅｍｂｅｄｄｅｄＶｉｄｅｏＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍ

（重庆工学院）刘恒洋

王森

ＬＩＵＨＥＮＧＹＡＮＧＷＡＮＧＳＥＮ

摘要：随着计算机技术和图像处理技术的发展，数字视频监控系统得到了广泛应用。随着嵌入式技术和网络技术的发展，出现了基于嵌入式和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的视频监控系统。介绍了基于ＡＲＭ微处理器的嵌入式网络视频监控系统的组成，着重阐述了监控系统的原理、设计方案，硬件模块和软件模块的实现方法。关键字：嵌入式系统；远程监控；图像处理；ＩＰ组播；数据压缩

文献标识码：Ａ中图分类号：ＴＰ２７３．５

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒａｎｄｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓａｐｐｌｉｅｓｂｒｏａｄｌｙ，ｉｔｇｒｏｗｓ

ｒａｐｉｄｌｙｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｅｍｂｅｄｄｅｄａｎｄｎｅｔｗｏｒｋｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｒｅｍｏｔｅｎｕｍｅｒｉｃｖｉｄｅｏｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＡＲＭｉｓｆｉｒｓｔｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｍｏｄｕｌｅｓｏｆｔｈｅｖｉｄｅｏｓｙｓｔｅｍｉｓｅｍｐｈａｓｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍ，ｒｅｍｏｔｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＩＰｍｕｌｔｉｃａｓｔ，ｄａｔａｃｏｍｐｒｅｓｓ

１前言

监控系统作为现代企业不可缺少的重要组成部分，已广泛应用于交通、医院、银行、家居、视频会议和视频点播、证券、远程教育等诸多领域，可以有效地避免安全隐患的发生，保障员工人身安全和企业资产不受损失，实现无人值守。

早期的模拟监控系统不能联网，只能与监控中心进行点对点通信，随着图像与视频处理技术、网络技术和自动控制技术的发展，视频监控系统已过渡到数字化的网络监控。它以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心，采用先进的数字图像压缩编／解码技术和传输技术，将智能图像处理与识别技术用于图像显示、调整、跟踪，根据现场环境智能调节摄像机的位置及清晰度，对物体进行跟踪识别，对图像进行分析和处理。

技

信号传输给远端分控计算机或授权用户。传输的数据包括视频、术报警等录像数据和控制信号。监控中心具有电视墙、磁盘阵列、服务器、交换机和路由器等网络设备，还可以通过多级级联构成创多级监控系统。监控站点主要由视频服务器和摄像机组成，整个系统组网灵活；可以突破地域限制，进行大规模、远距离的实时新

图像监控和报警处理。如图１所示。

监控系统的软件包括客户端、服务器端软件两部分以及相互之间的通信。

在实际工作中，根据实际情况，在需要的地方安装相应的前固定或活动云台、定焦或变焦）端监控设备（彩色或黑白摄像机、和相应的软件系统。

３视频服务器的硬件实现

图１中的每个监控站点主要由摄像头、云台控制器、网络视频服务器组成，可配置可变镜头、麦克风、扬声器等外设，如图２所示。其中网络视频服务器以嵌入式微处理器为核心，由视频采集编码模块、网络功能模块、实时时钟模块、摄像头云台控制模块等组成。

２数字视频监控系统的组成

图１监控系统的构成

数字视频监控系统主要由监控中心、通信链路和多个监控站点组成。通讯链路在企业内部使用企业已经铺设好的局域网线路，将其连入企业内部网，然后可以将其接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，以便将刘恒洋：硕士工程师

基金项目：本文得到了重庆市科委重大项目资助

图２前端监控设备的硬件组成

３．１嵌入式微处理器

嵌入式微处理器是硬件部分的核心，采用ＳＡＭＳＵＮＧ的微处理器Ｓ３Ｃ４５１０Ｂ。该微处理器内置了ＡＲＭ公司设计的ｌ６／３２位ＡＲＭ７ＴＤＭＩ内核，可以执行３２位的ＡＲＭ指令或１６位的

：３６０元／年－

（ＣＳＴＣ．２００４ＡＡ２００１－８２７７－９）

ＰＬＣ技术应用２００例》

１２５－

基于ARM的视频监控系统的设计与实现

ＡＲＭ开发与应用

中文核心期刊《微计算机信息》（嵌入式与ＳＯＣ）２００７年第２３卷第１０－２期

能保持时间。可以选择１２小时模式或２４小时模式。

Ｔｈｕｍｂ指令，操作频率最高达５０ＭＨｚ，专为以太网通信系统的集线器和路由器而设计，提供了８Ｋ字节的Ｃａｃｈｅ和以太网控制器，内置２通道的ＨＤＬＣ（高级数据链路控制），２个ＵＡＲＴ（通用异步收发）通道，３２位定时器和１８个通用可编程Ｉ／Ｏ端口，具

有低成本和高性能的特点。

４监控系统的软件结构及其实现

４．１监控服务器端软件系统结构视频服务器上运行μＣＬｉｎｕｘ操作系统和应用程序，应用程序建立在μＣＬｉｎｕｘ操作系统基础之上，通过μＣＬｉｎｕｘ的设备驱动程序对硬件进行控制，如图３所示。服务器端软件开发采用宿主机／目标机模式，在宿主机上开发后，通过串口、以太网接口或ＪＴＡＧ接口将应用程序下载到数字视频服务器中。

３．２云台控制器

云台控制器配有标准ＲＳ２３２接口，与视频服务器的串口相连，由视频服务器对云台进行控制。监控中心或授权用户可以通过网络发送命令给视频服务器，通过视频服务器上的ＲＳ２３２串口，发送控制指令给云台控制器，控制云台中各个电源开关的开合，从而实现对云台上、下、左、右、自动等动作的控制以及摄像头的变焦、变倍、拉伸等的控制。

３．３视频采集压缩模块设计

视频采集压缩模块由视频数据采集和视频数据压缩两部分组成。视频数据采集芯片选用Ｏｍｎｉｖｉｔｉｏｎ公司的彩色数字图像传感器ＯＶ７６２０，负责采集摄像机发送来的模拟视频数据并进行模数转换，然后将处理后的数字化视频ＹＵＶ数据存入数据缓冲器１。该芯片支持ＶＧＡ／ＱＶＧＡ两种格式的图像，最高像素达

图３视频服务器的软件架构

视频服务器端软件的主要功能是对摄像机摄取的图像进行采集、压缩、存储、传送、播放等操作，当操作系统启动后，启动实时时钟，系统加载串口、ＵＳＢ等驱动模块，等待拍照的完成，然后不断重复采集图片，发送图片的操作。

技术创新

３２６６８８，帧速率可达３０ｆｐｓ，数据格式包括ＹＣｒＣｂ４：２：２，ＧＲＢ４：２：

对比度、饱和度等，２，ＲＧＢＲａｗＤａｔａ三种，可调节图像的亮度、

支持ＣＣＩＲ６０１，ＣＣＩＲ６５６，ＺＶｐｏｒｔ等数字视频接口，在功能及图

像品质上达到要求。

视频数据压缩部分的功能是从数据缓冲存储器１中读出ＹＵＶ格式的视频数据，进行ＭＰＥＧ４格式的压缩，然后通过数据总线将数据存储到另一个缓冲存储器２中，由Ｓ３Ｃ４５１０Ｂ进行处理。该压缩芯片采用美国Ｖｗｅｂ公司生产的ＶＷ２０１０，这是一种常用的 …… 此处隐藏：4793字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……