嵌入式LINUX在网络视频监控中的应用

摘要视频监控系统必须具备两方面的功能：一是要在现场完成复杂的监控任务；二是要求监控系统能够与某一类型的网络相连，以实现远程视频监控。目前以太网使用的是TCP/IP协议，因而便于联网，并具有高速控制网络的优点，32位嵌入式CPU价格的下降和性能指标的提高，为嵌入式系统的广泛应用提供了可能。从上世纪八十年代末开始，已经陆续出现了一些嵌入式操作系统，但这些专用操作系统都是商品化产品，价格高昂。嵌入式系统需要的是一套高度简练、界面友善、质量可靠、应用广泛、易开发、多任务，并且价格低廉的操作系统。如今，嵌入式linux操作系统以价格低廉、功能强大、易于移植等特点而正在被广泛采用，并已成为一种新兴力量。视频监控系统已经广泛应用于安全保卫、生产或试验过程等等许多领域。关键字：嵌入式linux视频监控系统视频压缩AbstractVideosurveillancesystemsmusthavetwofunctions:First,wemustliveinthecomplextaskofmonitoring;Second,themonitoringsystemcanrequestacertaintypeofnetwork,inordertoachievelong-rangevideosurveillance.EthernetiscurrentlyusedbytheTCP/IPprotocol,andthusfacilitatenetworkingandhigh-speednetworktocontrolthemeritsof32-bitembeddedCPUpricesdropandperformanceimprovementforawiderangeofembeddedsystemsapplicationspossible.Fromthebeginningoftheendofthe1980s,havebeenanumberofembeddedoperatingsystems,butthesearespecificoperatingsystemproductcommercialization,thehighprice.Embeddedsystemsisneededisasetofhighlyconciseandfriendlyinterface,reliable,widelyusedandeasytodevelop,multi-tasking,andlow-costoperatingsystem.Now,embeddedlinuxoperatingsystemtolow-cost,powerful,easy-to-transplant,andothercharacteristicsarewidelyusedandhasbecomeanewforce.Videosurveillancesystemhasbeenwidelyusedinsecurity,ortheproductionprocessoftrialandsomanyareas.Keyword:Embeddedlinuxvideosurveillancesystemofvideocompression1目录摘要...............................................................11嵌入式LINUX和网络视频监控......................................31.1嵌入式LINUX.....................................................................................................31.2网络视频监控....................................................................................................41.2.1本地模拟信号监控系统............................................................................41.2.2基于PC插卡的数字监控系统...............................................................51.2.3基于嵌入式的数字监控系统...................................................................51.3基于嵌入式系统的监控应用...........................................................................62嵌入式网络视频监控的实现方案分析.................................83硬件设计................................................................................................................83.1控制模块和接口模块.....................................................................................103.2图像采集与压缩模块.....................................................................................103.2.1视频采集模块设计.................................................................................113.2.2视频压缩编码的设计.............................................................................133.2.3IME6400简介.....................................................................................................173.2.4SAA7114H简介................................................................................................194软件设计..........................................................194.1监控客户端程序设计.....................................................................................194.2监控服务器程序设计.....................................................................................195总结.............................................................196参考文献.........................................................1921嵌入式Linux和网络视频监控1.1嵌入式Linux嵌入式linux是按照嵌入式操作系统的要求而设计的一种小型操作系统，它由一个kerner（内核）和一些根据需要进行定制的系统模块组成。一个小型的嵌入式linux系统只需要引导程序、linux微内核、初始化进程3个基本元素。运行嵌入式linux的CPU可以是X86、alpha、sparc、MIPS、ARM等。嵌入式linux所需的存储器不是传统计算机的常规存储器，它主要使用ROM、flash等体积极小的存储设备，且存储量不太大的存储器。它的内存可以使用普通的内存，也可以使用专用的RAM。Linux作为一种可裁剪的软件平台系统，很可能发展成为未来嵌入式设备产品的绝佳资源。Linux与生俱来的优秀网络功能更为今后的发展提供了很大的空间。因此，在保持linux内核系统更小、更稳定、更具价格竞争力等优势的同时，对系统内核进行实时性优化，更加使之能够适应对视频监控领域的要求。这也正是嵌入式linux操作系统在嵌入式网络视频监控系统中的发展所在。同时也使linux成为嵌入式操作系统中的重要部分。标准的linux内核通常驻留在内存中，每一个应用程序都是从磁盘运到内存上执行。当程序结束后，它所占用的内存就被释放，程序就被下载了。而在一个嵌入式系统里，一般是没有磁盘，通常有两种途径可以消除对磁盘的依赖，一是在一个简单的系统里，当系统启动后，内核和所有的应用程序都存在内存里。这是大多数传统的嵌入式的工作模式，linux也同样。第二种就是linux所特有的功能，因为已经有能力“加载”和“卸载”程序，一个嵌入式系统就利用它来节省内存。1.2网络视频监控视频监控系统经历了本地模拟信号监控系统，基于PC插卡的数字监控系统，基于嵌入式技术的网络数字监控系统等发展过程。31.2.1本地模拟信号监控系统本地图像监控系统主要由摄像机、视频矩阵、监视器、录像机等组成，利用模拟视频线将来自摄像机的视频连接到监视器上，利用视频矩阵主机，采用键盘进行切换和控制，录像采用使用磁带的长时间录像机；远距离图象传输采用模拟光纤，利用光端机进行视频的传输。传统的模拟闭路电视监控系统有很多局限性：首先，有线模拟视频信号的传输对距离十分敏感；其次，有线模拟视频监控无法联网，只能以点对点的方式监视现场，并且使得布线工程量极大;另外，有线模拟视频信号数据的存储会耗费大量的存储介质（如录像带），查询取证时十分烦琐。1.2.2基于PC插卡的数字监控系统基于PC机的远程图像监控系统由PC机插视频卡构成，在监控现场，有若干个摄像机，各种检测、报警探头与数据设备，通过各自的传输线路，汇接到监控终端机上，该终端可以是一台PC机，也可以是专用的工业机箱。基于PC的视频监控系统终端功能较强，便于现场操作。但稳定性不好，视频前端(如CCD等视频信号的采集、压缩、通讯)较为复杂，可靠性不高，PC机也需专人管理，特别是在环境或空间不适宜的监控点，这种方式不理想。1.2.3基于嵌入式技术的网络监控系统基于嵌入技术的监控系统不需处理模拟视频信号的PC，而是把摄像机输出的模拟视频信号通过嵌入式视频编码器直接转换成IP数字信号。嵌入式视频编码器具备视频编码处理、网络通信、自动控制等强大功能，直接支持网络视频传输和网络管理，使得监控范围达到前所未有的广度。除了编码器外，还有嵌入式解码器、控制器、录像服务器等独立的硬件模块，它们可单独安装，不同厂家设备可实现互连。数字化视频监控的优点是克服了模拟闭路电视监控的局限性：首先，数字化视频可以在计算机网络(局域网或广域网)上传输图像数据，基本上不受距离限制，信号不易受干扰，可大幅度提高图像品质和稳定性；其次，数字视频可利用4计算机网络联网，网络带宽可复用，无须重复布线；另外，数字化存储成为可能，经过压缩的视频数据可存储在磁盘阵列中或保存在光盘中，查询十分简便快捷。基于嵌入式设备的监控系统的优点是：由于这种系统的硬件是一个同处理器和操作系统捆绑较为紧密、功能专一、专门设计的独立的设备，不像插卡系统那样受通用计算机系统中其它软件硬件的影响，因此性能上更稳定，且便于安装、维护，易于实现系统的模块化设计，便于管理、维护。1.3基于嵌入式系统的监控应用随着internet的飞速发展，网络应用越来越广泛，对