当前信息化时代,是一个构筑在网络基础之上的时代。基于TCP/IP协议的IP网络,像Inter-net、Intranet与Extranet等以不可阻挡之势发展着。而以网络为基础的数字视频监控系统是视频监控系统发展的主流,随着微处理器技术、计算机网络技术的进步,基于嵌入式WEB的网络视频监控系统得到了人们的广泛关注。
基于嵌入式WEB技术的网络视频监控系统特征及原理
本视频服务器具有以下的一些特征。采用嵌入式实时操作系统和专用的硬件结构,无论是软件还是硬件都保证了嵌入式网络视频服务器比基于PC机的系统具有更高的实时性、稳定性和可靠性。可以方便的联动其他安全防范设备,如湿度、温度、烟感等报警器。本视频服务器使用MPEG-4视频压缩技术,与MJPEG和H.263等压缩方式比,具有压缩比高、码流小、图像质量好等优点,特别适合于Internet环境下的实时监控,并且可以节省存储空间。
嵌入式WEB的网络视频监控系统的主要原理是:嵌入式视频服务器采用嵌入式实时操作系统,内置嵌入式WEB服务器,摄像机传送过来的视频信号经高效压缩芯片压缩后,通过内部总线传送到内置的WEB服务器。用户在监控端可以直接通过浏览器观看WEB服务器上的摄像机视频图像,授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作。本文所述的监控系统的原理图如图1所示。
本系统由摄像机、嵌入式WEB服务器、传输网络和监控端组成。摄像机用来采集监控现场的视频。嵌入式WEB服务器是整个监控系统的核心,有硬件和软件两个部分,详细结构将在下面分别介绍。其主要功能包括:为监控端提供WEB访问页面;对监控端的访问进行有效性、安全性检查;响应监控端的请求,为监控端提供所需要的视频图像;接收监控端的控制信息,经过软硬件转换后对摄像机进行控制。每个服务器有自己的IP地址,在监控端可以通过浏览器界面访问服务器。监控端的功能则是显示现场视频,并根据需要向服务器发送视频请求以及对摄像机的控制信号。
嵌入式WEB服务器的硬件结构
嵌入式WEB服务器的硬件结构如图2所示。其主要由CPU芯片、MPEG-4音视频编码芯片、Flash芯片、SDRAM内存、以太网络接口、大容量硬盘组成。其中CPU采用MOTOROLA公司的PowerPC系列嵌入式通信处理器MPC8250。MPEG-4音视频编码芯片完成对从摄像头传送过来的视频数据的压缩和编码。根据网络带宽、拓扑结构以及对图像质量的要求,本系统选用基于MPEG-4标准的分层可扩展性编码方案。压缩后的视频数据根据需要,可以存储在大容量硬盘中,或者通过以太网进行网络传输。为了实现视频存储功能,需要采用大容量的硬盘。
嵌入式WEB服务器的软件系统
嵌入式WEB服务器的软件设计与实现是本系统实现的关键之一,包括嵌入式操作系统与应用软件两大部分。
嵌入式操作系统
嵌入式操作系统是支持嵌入式系统应用的操作系统软件,是在系统实时性、硬件相关性、软件固态化等方面有着突出特点的专用操作系统。本系统采用嵌入式LINUX操作系统,它是在根据系统需要对LINUX操作系统进行小型化裁剪与实时化的基础上实现的。使用LINUX的优势在于:其操作系统的源代码是开放的,可根据需要进行定制;系统内核小,因而对硬件的要求相对要低;支持多任务多进程,能提供较好的实时性。
应用软件
其主要由WEB服务器、CGI程序、嵌入式数据库mSQL、视频调度与传输模块、存储管理与调度模块、摄像机控制模块等几个重要部分组成。
WEB服务器与CGI程序
WEB服务器通过HTTP协议与监控端浏览器软件进行信息交互,提供其他应用程序模块的接口以及视频数据浏览界面和摄像机控制界面。此外,它还要对监控端的访问权限进行控制,过滤监控端的请求和控制信息,处理多个监控端的请求和控制的同步和优先级问题。本
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