嵌入式Web服务器视频监控

基于嵌入式Web服务器的网络视频监控研究

摘 要:嵌入式web技术是视频监控系统设计应用最广泛的技术之一。基于嵌入式WEB 的网络数字视频监控系统逐渐得到了人们的广泛关注。本文根据监控系统对数据吞吐量和安全可靠性等各方面的实际要求,结合相关研究的新进展,深入讨论了 web 服务器在监控系统设计中的应用技巧,并详细做了实现上的阐述,对所有基于嵌入式 web 技术的监控系统的设计具有非常实际的指导作用。

关键词:嵌入式;视频监控;Web服务器;远程访问

视频监控系统已经广泛应用于安全保卫、生产或试验过程等许多领域。传统的由模拟摄像机、矩阵器、录像机等组成的视频监控系统只能在本地控制中心察看监控图像;一般的远程图像监控系统,其图象压缩与解压缩全部采用基于PC机的视频卡,视频前端(如CCD等视频信号的采集、压缩、通信)较为复杂,稳定性、可靠性不高且价格昂贵。

随着微处理器技术、计算机网络技术的进步,基于嵌入式WEB 的网络数字视频监控系统逐渐得到了人们的广泛关注。把图像采集、视频压缩和 WEB 功能集中到一个体积很小的设备内,可以直接连入局域网和 Internet,达到即插即用,省掉多种复杂的电缆,安装方便,用户也无须安装任何硬件设备即可观看,这使得由嵌入式网络视频监控服务器组成的监控网络组网和扩展都极为灵活方便。

本文介绍了一种新型的网络化远程视频监控系统,即基于嵌入式Web服务器技术的远程网络视频监控系统,摄像机内置了专门的网络视频服务器,无需计算机的协助即可直接联入以太网独立工作。Internet上的授权用户使用标准的浏览器就可以根据IP地址访问网络摄像机,观看网络实时传输的监控图像,控制摄像机云台镜头的动作或对系统配置进行操作。 1 监控系统总体方案

使用视频监控服务器的全数字监控系统,如图1描述。

图 1 视频监控服务器的应用场景

摄像头将监控现场的图像信号传送到视频监控服务器,经视频监控服务器进行图像采集与压缩之后,通过网络传送到监控中心的客户端软件。监控中心通过客户端软件可以设置监控服务器的参数,比如 IP 地址等;还可以设置视频监控服务器的图像采集与压缩参数,调整图像帧率、分辨率和输出比特率等;另外,还可以通过视频监控服务器调整云台的转动和摄像头的景深、光圈以及焦距,对监控现场进行深入细致的监控。可见,视频监控服务器是全数字监控系统的核心组成部分。

2 视频监控服务器硬件设计

视频监控服务器硬件结构,如图 2 所示,主要由控制模块、图像采集与压缩模块和接口模块 3 大模块组成。此外,还有时钟、电源电路以及下载调试接口等辅助模块。

图 2 视频监控服务器硬件结构

2.1 控制模块和接口模块

本方案采用嵌入式处理器 MCF5307(90MHz)和 2MB Flash、16MB SDRAM 的存储器以及用于逻辑控制的 FPGA组成控制模块。该模块是整个系统的核心,控制和协调各模块工作。Motorola 公司的嵌入式处理器 MCF5307 是专为嵌入式应用设计的 32 位 CPU,工作频率为 90MHz 时处理能力达70MIPS,功耗 910mW;集成了 SDRAM 控制器、I2C 总线接口和两个通用异步串行口(UART)。通过外接网络控制芯片,可以方便地接入网络,实现各种网络通信协议。

通过电平转换,处理器的 UART 可以转换为RS-485接口。并且该处理器能够装载和运行μClinux嵌入式操作系统。接口模块由RS-485接口部分和RJ45 接口部分组成。RS-485 接口部分要完成嵌入式处理器 MCF5307 的UART到RS-485 的转换,用它连接远端的云台解码器,控制云台和摄像头等远端设备。RJ45接口部分采用 SMSC 公司生产的专门用 于 嵌 入 式 产 品 的10/100Mbps 以 太 网 控 制 器 芯 片LAN91C111。视频监控服务器通过 RJ45 接口方便接入以太网。

2.2 图像采集与压缩模块

在设计图像采集与压缩模块前,要确定压缩编码方案,即单一编码的硬压缩方案。硬压缩是指将某种压缩算法固化到硬件的板卡或芯片当中,以硬件的方式来达到高速压缩解码。与此相反,软压缩是通过软件的方式来完成同一个目的我们采用硬压缩方案,使用专门的压缩编码芯片,不但可以节省嵌入式系统有限的资源和提高压缩编码速度,而且可以有效地缩短系统开发时间。单一编码是指对所有信息采用单一的压缩编码方式。硬压缩方式,受到板卡大小空间以及价格的限制,通常只是针对某一种编码方式的,大多属于单编码;而多编码则是可以用多种可选择的编码方式进行压缩。当前监控系统所采用的视频压缩标准主要是 ISO 组织提出的 MPEG-X 系列标准。这些压缩标准都是针对不同带宽要求的应用的。我们选用目前应用非常广泛的 MPEG-4 视频压缩技术。MPEG-4 压缩的视频画面质量近似于 DVD 的画面质量,并且传输带宽要求低。再配合先进的网络传输技术,比如多媒体实时传输协议,监控中心可以得到清晰流畅的视频效果。

3系统软件部分

整个远程图像监控应用系统按照C/S的模式来开发,分成监控客户机和监控服务器两部分,并且是一个真正的“瘦客户机”结构,服务器承担了主要的工作。卞面分别简要说明监控服务器和客户的程序设计的几个要点。

3.1监控客户端程序设计

利用Cabinet技术,编写一安装文件,里面含有控件和动态链接库的版本和安装信息,将其与控件和 …… 此处隐藏：1656字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……