基于嵌入式Linux的網(wǎng)絡(luò)視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng).pdf

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1、第34卷第9期2008年9月電子工蠢師ELECTRONICENGINEERV01．34No．9Sep．2008基于嵌入式Linux的網(wǎng)絡(luò)視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)漆源，程恩，莊子明(廈門大學(xué)水聲通信與海洋信息技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建省廈門市361005)摘要：介紹一種基于嵌入式Linux的網(wǎng)絡(luò)視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用客戶／服務(wù)器結(jié)構(gòu)，應(yīng)用MPEG-4硬編碼壓縮方案和RTP／RTCP協(xié)議，通過TCP／IP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。實(shí)現(xiàn)了用戶對(duì)單／多個(gè)網(wǎng)絡(luò)攝像頭的同時(shí)監(jiān)控，還可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和管理，并具有運(yùn)動(dòng)檢測和報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能。關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)

2、視頻監(jiān)控系統(tǒng)；嵌入式Linux；遠(yuǎn)程監(jiān)控中圖分類號(hào)：TP2770引言傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在集中監(jiān)控路數(shù)少、距離有限、布線復(fù)雜等缺點(diǎn)。目前流行的網(wǎng)絡(luò)攝像頭具有獨(dú)立完成網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，不需要另外接人計(jì)算機(jī)，故能實(shí)現(xiàn)簡單的IP方式組網(wǎng)，是傳統(tǒng)模擬監(jiān)控所無法實(shí)現(xiàn)的。而采用這種遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)易存在傳輸速度受限、系統(tǒng)穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。本文針對(duì)遠(yuǎn)程的可視化監(jiān)測要求，以嵌入式微控制器多媒體SoC(片上系統(tǒng))芯片Z228為核心，按照特定的功能需求，采用SDRAM和立體聲編碼解碼器及網(wǎng)絡(luò)接口芯片等，開發(fā)出最小應(yīng)用單板系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了一種以嵌入式服務(wù)器

3、為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)驗(yàn)證，本系統(tǒng)視頻清晰、通信時(shí)延較小、成本低、穩(wěn)定性強(qiáng)、可擴(kuò)展性好。適合銀行、住宅小區(qū)、幼兒園的遠(yuǎn)程監(jiān)控，是多媒體監(jiān)控領(lǐng)域未來的發(fā)展方向。1系統(tǒng)的應(yīng)用方案本系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)攝像頭利用以太網(wǎng)接lYl／WiFi模塊接人有線／無線網(wǎng)絡(luò)，用戶通過網(wǎng)絡(luò)用PC、手機(jī)或PDA(個(gè)人數(shù)字助理)等個(gè)人終端監(jiān)控遠(yuǎn)程畫面。本系統(tǒng)由前端網(wǎng)絡(luò)攝像服務(wù)端和遠(yuǎn)程客戶監(jiān)控端2部分組成，利用多播技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在以太網(wǎng)絡(luò)及無線網(wǎng)絡(luò)多對(duì)多的監(jiān)控，可在客戶端和服務(wù)端之間傳送音視頻碼流和控制信息?？蛻舳嗽O(shè)計(jì)了基于不同平臺(tái)的3種客戶端軟件，可完成設(shè)

4、定運(yùn)動(dòng)檢測區(qū)域及靈敏度并且聯(lián)動(dòng)發(fā)送照片到指定郵箱、設(shè)定用戶權(quán)限、使視頻時(shí)間與網(wǎng)絡(luò)或用戶本地時(shí)間同步，定制圖像質(zhì)量參數(shù)等功能。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)攝像服務(wù)端具有網(wǎng)段內(nèi)唯一IP地址，通過網(wǎng)絡(luò)連接方便對(duì)該設(shè)備(IP地址)進(jìn)行控制管收稿日期：2008-03-24；修回日期：2008-04·21?；痦?xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(60672046)。理，也可通過IP地址識(shí)別、管理、控制該攝像服務(wù)端所連接的視頻源，故其組網(wǎng)只是簡單的IP網(wǎng)絡(luò)連接，新增一個(gè)設(shè)備只需要增加一個(gè)IP地址，極大地方便了原來由模擬系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)改造和其他網(wǎng)絡(luò)需求情況。在系統(tǒng)內(nèi)，視

5、頻采用MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)編解碼，音視頻數(shù)據(jù)和控制信息都通過TCP／IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸，服務(wù)器端和客戶端的媒體數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議除了支持RTP(實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議)／RTCP(實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議)，也支持Raw—TCP、RawUDP這2種非常簡單的傳輸方式。在嵌入式的視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)的主芯片采用嵌入式微控制器多媒體片上系統(tǒng)芯片Z228為核心，Z228采用了ARM9系列中ARM926EJ處理器內(nèi)核。這里利用Z228搭建嵌入式Linux操作系統(tǒng)平臺(tái)，完成視頻采集、MPEG-4編碼、音頻壓縮、音視頻同步和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙δ?。在本系統(tǒng)中，視頻

6、處理和Web服務(wù)器集成為服務(wù)端，由安裝在現(xiàn)場的嵌入式網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)從CMOS攝像頭獲得原始的視頻信號(hào)，通過視頻編碼器，將模擬視頻數(shù)字化，并硬件壓縮成MPEG-4視頻數(shù)據(jù)，然后通過以太網(wǎng)接口或WiFi模塊連接到In．temet；監(jiān)控客戶端連接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上，獲得從嵌入式視頻監(jiān)控模塊傳過來的MPEG-4視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，授權(quán)用戶直接通過IE瀏覽器或者下載專用軟件即可觀看攝像機(jī)的視頻圖像，還可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置。該系統(tǒng)支持多個(gè)客戶端同時(shí)監(jiān)控，并且支持單個(gè)客戶端同時(shí)收看多達(dá)16個(gè)不同的監(jiān)控畫面，用戶對(duì)每一個(gè)畫面都能進(jìn)行單獨(dú)操作。2軟件實(shí)

7、現(xiàn)2．1軟件架構(gòu)該系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)可分為網(wǎng)絡(luò)攝像服務(wù)端、客戶監(jiān)控端和傳輸信道3部分。由遠(yuǎn)程客戶監(jiān)控端通過傳輸信道向網(wǎng)絡(luò)攝像服務(wù)端發(fā)送控制信息，并且接受服務(wù)器端的反饋信息和媒體數(shù)據(jù)。其軟件結(jié)構(gòu)見圖1?！?5．·計(jì)算機(jī)與自動(dòng)化技術(shù)·電手工蠢師2008年9月程控制服務(wù)器媒體服務(wù)傳輸信道控制通道媒體通道RTP／RTCP協(xié)議傳輸客白端J遠(yuǎn)端應(yīng)用I公共模塊腔制端應(yīng)用l圖1IPCAM軟件結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)攝像服務(wù)端主要功能有：提供配置接口，支持多路模擬音視頻輸入，對(duì)其進(jìn)行采樣和壓縮編碼；通過LAN／WAN／Internet向遠(yuǎn)程客戶端傳送音視頻編碼

8、數(shù)據(jù)和通知控制命令，反饋服務(wù)器端消息；圖像運(yùn)動(dòng)檢測并向客戶端發(fā)送報(bào)警信號(hào)；內(nèi)置嵌入式Web服務(wù)器，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的網(wǎng)絡(luò)和音視頻信息。遠(yuǎn)程客戶監(jiān)控端的主要功能有：控制和配置服務(wù)器端，并且接收媒體數(shù)據(jù)和通知消息；通過網(wǎng)絡(luò)向網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)發(fā)送控制命令，包括與網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)要求建立連接，調(diào)節(jié)圖像參數(shù)等；接收多路網(wǎng)絡(luò)攝像