一種改進的嵌入式網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)

基于PC的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)在20世紀90年代末得到迅速發(fā)展，目前仍然是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主流，但這種系統(tǒng)有穩(wěn)定性不夠好、功耗高、軟件開放性較差的缺點。隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛應用，出現(xiàn)了基于嵌入式的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)，它結合多媒體技術、圖像處理技術、嵌入式操作系統(tǒng)技術和網(wǎng)絡技術，使視頻監(jiān)控技術發(fā)展到一個新階段。當前，這種嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)正以其體積小、功耗低、成本低、穩(wěn)定性高、操作簡單、軟件開放性好等優(yōu)點獲得越來越多的應用。

2 嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體構架

本系統(tǒng)由視頻監(jiān)控終端和監(jiān)視控制中心系統(tǒng)兩部分組成，如圖1所示。其中視頻監(jiān)控終端由運行著視頻監(jiān)控軟件的嵌入式操作系統(tǒng)和攝像機構成。攝像機采集視頻，采用H.263編碼，進行軟件壓縮后，采用H.263編碼，利用IP網(wǎng)傳送給監(jiān)控中心，接收監(jiān)控中心的控制命令，改變監(jiān)視圖像的分辨率和幀率等參數(shù)。監(jiān)控中心一般由一臺運行監(jiān)控中心軟件的計算機承擔，接收來自遠程監(jiān)控終端的壓縮視頻流，對其進行解碼，利用顯示模塊顯示監(jiān)視畫面，同時將壓縮視頻流存儲。

3 傳統(tǒng)嵌入式視頻監(jiān)控終端方案介紹

一般的嵌入式系統(tǒng)多用單ARM核的芯片作為中央處理器。ARM采用RISC指令集，它適合處理控制代碼，而不適合語音處理、視頻編解碼等實時數(shù)字信號處理。在網(wǎng)絡監(jiān)視終端中不但有復雜的控制代碼，還有相當頻繁的視頻編碼任務，單ARM核的嵌入式系統(tǒng)很難勝任視頻監(jiān)控終端的全部工作，用這種系統(tǒng)實現(xiàn)的視頻監(jiān)控終端由于ARM核本身數(shù)字運算能力的限制，會造成視頻編碼幀率很低，不能滿足人眼對監(jiān)視視頻流暢度的需求。DSP是專門為數(shù)字信號處理設計的芯片，它具備語音、視頻應用所需要的實時信號處理功能。如果利用ARM和DSP各自的優(yōu)勢將視頻監(jiān)控終端的任務合理分配給兩個核來完成，將會大大提高整個系統(tǒng)的性能。視頻監(jiān)控終端的軟件系統(tǒng)框圖如圖2所示。

4 基于OMAP5912的改進方案設計

OMAP5912是TI公司開發(fā)的ARM+DSP雙核架構的處理器。它集成了高功效的TMS320C55x數(shù)字信號處理器(DSP)和高性能ARM9 RISC微處理器。因此，OMAP5912可提供視頻壓縮編碼所需要的算術運算集中的處理能力，同時還可提供系統(tǒng)層操作所需要的通用性能。DSP和ARM通過一套共享式存儲器架構，利用TI提供的DSP／BIOS Bridge的API，可方便地把需要大量運算的功能交給DSP組件，以異步方式執(zhí)行，且不占用ARM處理器的核心資源。對于基于OMAP的開發(fā)，軟件開發(fā)者可利用TI獨特的DSP／BIOS Bridge快速地完成整個系統(tǒng)的程序開發(fā)，并不必分別替兩顆處理器書寫程序，也不必在較困難的DSP程序語言環(huán)境下工作。

根據(jù)嵌入式視頻監(jiān)控終端所要執(zhí)行的任務，可將視頻采集模塊、網(wǎng)絡傳輸模塊、界面控制模塊和操作系統(tǒng)交由ARM執(zhí)行，而把視頻編碼模塊交由DSP單獨完成。ARM通過DSP／BIOS Bridge提供的應用程序接口控制DSP中視頻編碼任務的執(zhí)行，并與DSP交換任務運行結果和狀態(tài)信息。在本系統(tǒng)中視頻編碼部分程序，可通過標準的多媒體應用編程接口(MM API)，使用多媒體引擎，對相關的DSP任務通過DSP API接口用DSP／BIOS Bridge來完成；最后由DSP／BIOS Bridge對數(shù)據(jù)、I／O流和DSP任務控制進行協(xié)調(diào)。改進的視頻監(jiān)控終端軟件系統(tǒng)如圖3所示。