嵌入式无线视频监控系统的设计与实现(5页).doc
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1、-嵌入式无线视频监控系统的设计与实现张懿 王雪洁 赵胜颖(浙江大学城市学院 杭州 310015)摘要 实现了一种结合无线传输与嵌入式技术的智能视频监控系统。系统基于ARM嵌入式硬件平台,使用Linux操作系统,使用USB摄像头对当前监控区域的图像进行捕捉,然后通过无线局域网(802.11),将捕捉到的视频监控信号传输至监控终端(PC机)。实现的视频监控系统图像分辨率可以达到320x240,帧频20帧/秒以上或640x480,帧频5帧/秒。系统中集成基于视频图像处理技术的智能算法,能够对监视区域中的运动目标进行区分,能够满足一般用途视频监控的需要。系统价格低廉,可以根据不同的应用改变智能监控算法
2、,具有广泛的应用前景。关键词 视频监控视频压缩 无线视频传输 嵌入式系统中图分类号 TP273 文献标识码 A 国家标准学科分类与代码 510.8040Design and implementation of an embedded wireless video supervising systemZhang Yi Wang Xue-jie Zhao Sheng-ying(Zhejiang University City College, Hangzhou 310015,China )Abstract This paper presents a kind of union wireless t
3、ransmission and the embedded system intelligent video supervising system. The system based on the ARM embedded system platform, uses the Linux operation system, uses the USB camera to carry on the capture for the supervising region image, then through the wireless network(802.11), the video signal t
4、ransmitted to supervising terminal (PC). The resolution of the supervising image may achieve 320x240, above the frame frequency 20/second or 640x480, the frame frequency 5/second. In the system integrates image processing technology intelligent algorithm, can supervising and discrimination the movem
5、ent in the region, can satisfy the general video supervising request. The system price is low, according to the different application can change intelligence supervising algorithm, the system has the broad prospects for application. Key words video supervising, video compression, wireless video tran
6、smission, embedded system -第 4 页-1 引 言随着电子科学技术的进步,视频监控技术有了长足的发展。最初的视频监控系统,被广泛的应用在安全防范,工业生产管理控制,无人危险操作控制等领域当中,随着监控设备成本不断的降低,现在视频监控系统开始走入了家庭,成为家用设备的一部分。现在使用的视频监控系统在应用中主要存在着两个问题:(1)目前使用的大多数视频监控系统是一种有线视频监控系统,最大的缺点就是架设与安装非常不方便,布线成本较高,在使用过程中非常不灵活,如果临时改变监控区域,对于有线系统基本是不可能的。(2)目前使用的视频监控系统都是一种简单的视频获取与传输系统,并不对
7、获取的视频数据进行智能化分析与处理,对于特定的监控应用主要是依靠监控人员来完成,监控效率比较低,特别是当监控人员同时监控多个屏幕时,由于监控人员的疏忽,容易发生安全隐患1。因而构建一个集成一定智能监控算法的基于嵌入式的无线视频监控系统就具有较强的实用价值。2 系统设计总体思路实现智能无线视频监控系统,主要需要实现监控视频的获取、监控视频的压缩、监控视频的无线传输、监控视频的处理四个部分。2.1监控视频的获取监控视频的获取可以采用通用的视频获取设备,常用的视频获取设备有CCD摄像头与CMOS摄像头。CCD摄像头的成像质量较好,获取的视频图像的分辨率较高,CCD器件的价格也相对较高;CMOS摄像头
8、具有较高的性价比,常用的CMOS电脑摄像头获取的视频图像的分辨率一般为320x240或640x480,完全可以满足一般视频监控系统的需要。由于本系统采用无线视频传输,视频传输的带宽相对有限,所以在本系统中选择CMOS摄像头搭配通用的嵌入式系统,实现监控视频的获取。2.2监控视频的压缩由于系统采用无线的方式传输监控视频,而监控视频的数据量又通常较大,为了满足无线传输过程中带宽的限制,需要对监控视频数据进行压缩。在对视频数据进行压缩时,根据采用的硬件构架的不同,通常可以分成两大类:一类是使用专用的视频压缩芯片,另一类是使用通用处理器,通过软件实现对视频压缩的处理。本系统中,使用通用处理器,通过软件
9、的方式实现对视频数据的压缩。使用这种视频压缩方法,系统使用灵活,便于升级,由于监控系统中本身就需要使用通用处理器,因而系统实现的成本较低。现在被嵌入式系统广泛使用的ARM处理器,主频一般可以达到200-600MHz,完全可以满足对视频图像压缩的要求2。考虑到系统的处理能力,采用M-JPEG图像压缩标准作为视频图像压缩算法,以降低视频压缩过程对系统资源的占用。2.3监控视频的无线传输随着无线通信技术的发展,无线设备价格的不断降低,目前无线局域网技术是一种性价比极高的高带宽无线传输技术,得到了广泛的应用。当前被广泛使用的无线局域网通信标准是802.11a/b/g,标称的数据传输速率可以达到54Mb
10、/s,完全可以满足监控视频图像传输的要求。本系统中使用TCP/IP协议,通过无线局域实现监控视频的无线传输。2.4监控视频的处理最终以无线方式传输的监控视频数据通过PC机中运行的软件实现接收。为了提高系统的监控效率,在PC端使用了帧间差分与运动目标跟踪的视频智能分析算法,对监控视频中的运动图像进行识别与区分,当监控画面出现异常时,系统会主动报警,实现智能监控的目的3。由于智能算法通过PC端的软件实现,因而在应用中具有很大的灵活性,可以根据监控系统应用的场合不同,使用相应的智能监控算法。3 系统硬件平台的实现系统硬件平台的实现工作主要可以分成嵌入式硬件平台的实现,图像获取设备的实现与无线通信设备
11、的实现几个部分。3.1 嵌入式硬件平台的实现选择使用三星公司生产的S3C2440 ARM9处理器作为主芯片的嵌入式硬件开发平台。该款芯片是基于ARM9内核的通用处理器,具有良好的处理能力,主频最高可以达到533MHz,一般情况下工作在400MHz,完全可以满足对视频数据的压缩与无线传输的要求。芯片中集成有两个USB Host与一个USB Slave接口,硬件平台可以通过USB口实现与视频采集设备和无线网络传输设备的连接。芯片具有JTAG接口,可以使用廉价的调试工具对程序进行烧录与调试,开发成本相对较低。目前此类产品在市面上众多,本系统选择了阳初2440开发板作为系统的嵌入式硬件平台。3.2图像
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