一種3G移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：本文針對3G 移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)面臨實(shí)時(shí)性高、運(yùn)算量大、帶寬低的要求，提出了一種基于DaVinci 技術(shù)和3G 網(wǎng)絡(luò)傳輸為基礎(chǔ)的解決方案。該方案完成了系統(tǒng)硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)和軟件模塊化詳細(xì)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了OSD 字幕的前端添加功能，并解決了在3G 無線帶寬抖動(dòng)下采用自適應(yīng)幀碼率和QoS 機(jī)制，使視頻圖像流暢穩(wěn)定。本設(shè)計(jì)的測試結(jié)果表明，能夠在3G 低帶寬下流暢地進(jìn)行移動(dòng)視頻監(jiān)控。

0 引言

在數(shù)字化視頻監(jiān)控技術(shù)飛速發(fā)展的今天，數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)正迅速的深入到各行業(yè)，如企業(yè)、煤礦、學(xué)校、公共場所，為人們的工作和生活帶來了一次大變革。由于能夠在達(dá)芬奇平臺中實(shí)現(xiàn)數(shù)字視頻、音頻、語音與話音技術(shù)，因此達(dá)芬奇技術(shù)可以為數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)的當(dāng)前變革打下基礎(chǔ)。

與此同時(shí)，隨著3G 網(wǎng)絡(luò)的開通，更為高清移動(dòng)數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)提供了實(shí)現(xiàn)的可能。

本文中要設(shè)計(jì)的3G移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種能提供視頻采集、視頻數(shù)據(jù)壓縮、聯(lián)動(dòng)報(bào)警、衛(wèi)星定位及網(wǎng)絡(luò)傳輸功能于一體的一種移動(dòng)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。其主要技術(shù)瓶頸就在于：①其系統(tǒng)耗時(shí)是否能保證其實(shí)時(shí)性要求，關(guān)鍵為H.264壓縮算法耗時(shí)。由于嵌入式環(huán)境資源的限制，在視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性傳輸和圖像質(zhì)量方面，尤其是多路的情況下，其一直都得不到保證。但是隨著達(dá)芬奇技術(shù)的成熟，其ARM 926EJ-S與DSP C64x+ 的雙核架構(gòu)，H.264 壓縮算法獨(dú)立運(yùn)行在DSP的 Codec Server 端，解決了系統(tǒng)耗時(shí)保證其實(shí)時(shí)性要求。②其3G 無線網(wǎng)絡(luò)傳輸能否保證視頻質(zhì)量及實(shí)時(shí)性。在保證視頻質(zhì)量及傳輸實(shí)時(shí)性要求上，可以從兩個(gè)方面入手：①縮短視頻數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間，使用當(dāng)前最高效的H.264 編碼技術(shù)縮小傳輸?shù)男畔⒘浚捎脛?dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)整視頻數(shù)據(jù)的幀碼率來減少傳輸?shù)男畔⒘?，以適應(yīng)無線帶寬及抖動(dòng)。②實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)腝oS 機(jī)制，自己設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了3G 無線傳輸?shù)腝oS 機(jī)制，選用實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議RTCP 和RTP 配合使用，能以有效的反饋和最小的開銷實(shí)現(xiàn)傳輸效率最佳化，因此保證了視頻質(zhì)量及其實(shí)時(shí)性。

1 系統(tǒng)架構(gòu)及工作原理

本系統(tǒng)采用的是由達(dá)芬奇處理器（TMS320DM6446）、DDR2SDRAM（MT47H64M16）、NAND FLASH（K9F1208X0C）、視頻解碼器TVP5150、3G 芯片（中興MC8360）、GPS 衛(wèi)星定位芯片加上外圍接口芯片的方案。CCD 攝像機(jī)采集模擬視頻信號傳入視頻解碼器內(nèi)，進(jìn)行模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換， 輸出符合ITU-BT.656標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻信號，然后將數(shù)字視頻信號傳到視頻處理子系統(tǒng)的前端進(jìn)行預(yù)處理，將數(shù)字視頻信號通過本人設(shè)計(jì)的OSD字幕添加算法加入白底黑邊字幕后，經(jīng)過Codec Engine 編碼后通過USB2.0 總線端口送入3G 傳輸芯片，無線傳輸?shù)竭h(yuǎn)程視頻監(jiān)控中心；達(dá)芬奇處理器檢測進(jìn)行衛(wèi)星定位命令，通過串口接收GPS 衛(wèi)星定位信息，然后將GPS 衛(wèi)星定位信息傳入到3G 傳輸芯片，無線傳輸?shù)竭h(yuǎn)程視頻監(jiān)控中心，在地圖上標(biāo)定其坐標(biāo)點(diǎn)及其移動(dòng)軌跡。DM6446 上的DSP 端主要負(fù)責(zé)視頻編解碼工作，ARM 端做為控制視頻解碼芯片、3G 傳輸芯片、GPS 定位芯片和外圍接口芯片的控制器。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖