數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)或嵌入式系統(tǒng)為中心、視頻處理技術(shù)為基礎(chǔ)，是符合圖像數(shù)據(jù)壓縮的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。綜合利用圖像傳感器、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)控制和人工智能等技術(shù)的一種新型監(jiān)控系統(tǒng)。由于數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)視頻圖像進(jìn)行了數(shù)字化，所以與傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控系統(tǒng)相比，數(shù)字監(jiān)控具有許多優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字化的視頻系統(tǒng)可以充分利用計(jì)算機(jī)的快速處理能力，對(duì)其進(jìn)行壓縮、分析、存儲(chǔ)和顯示。數(shù)字化視頻處理技術(shù)提高了圖像的質(zhì)量與監(jiān)控效率，使系統(tǒng)易于管理和維護(hù)。整個(gè)系統(tǒng)是模塊化結(jié)構(gòu)，體積小，易于安裝、使用和維護(hù)。正是由于數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)具有傳統(tǒng)模擬監(jiān)控技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，而且符合當(dāng)前信息社會(huì)中數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的發(fā)展趨勢(shì)，所以數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)正在逐步取代模擬監(jiān)控技術(shù)，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。嵌入式系統(tǒng)以體積小、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、性價(jià)比高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。筆者設(shè)計(jì)的一種嵌入式系統(tǒng)，以WinCE操作系統(tǒng)和ARM硬件平臺(tái)為核心實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)把視頻圖像傳輸?shù)街鳈C(jī)端，以實(shí)現(xiàn)分析、存儲(chǔ)和顯示等功能。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)主要由操作系統(tǒng)定制、視頻圖像采集、視頻圖像無(wú)線傳輸三部分組成。系統(tǒng)的核心芯片選用基于ARM920T內(nèi)核的S3C2410嵌入式微處理器，軟件環(huán)境選用Microsoft Windows CE操作系統(tǒng)。系統(tǒng)首先通過USB攝像頭采集現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻信息，并對(duì)其進(jìn)行壓縮。然后，使用兩塊無(wú)線網(wǎng)卡在ARM開發(fā)板與上位機(jī)之間構(gòu)建一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)，從而將壓縮的視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)端，終端用戶即可在主機(jī)端通過流媒體播放程序查看遠(yuǎn)程視頻影像。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖l所示。
2 操作系統(tǒng)的定制
系統(tǒng)硬件平臺(tái)的核心芯片選用了S3C2410處理器，最高頻率可達(dá)203 MHz。S3C2410處理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T處理器核，采用O.18μm制造工藝的32位微控制器。該處理器具有較高的集成度，簡(jiǎn)化了應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性。開發(fā)扳上還擴(kuò)展了4MB的NOR Flash、64 MB的NAND Flash和64 MB的DRAM。
系統(tǒng)選用了Microsoft Willdows CE(簡(jiǎn)稱“WinCE”)操作系統(tǒng)。WinCE是一個(gè)緊湊的、高效且可擴(kuò)展的32位操作系統(tǒng)，適用于各種嵌入式系統(tǒng)和產(chǎn)品。它擁有多線程、多任務(wù)和確定性的實(shí)時(shí)、完全搶占式優(yōu)先級(jí)的操作系統(tǒng)環(huán)境，專門面向只有有限資源的硬件系統(tǒng)；同時(shí)，它的模塊化設(shè)計(jì)方式使得系統(tǒng)開發(fā)人員和應(yīng)用開發(fā)人員能夠?yàn)槎喾N多樣的產(chǎn)品來(lái)定制它，可以選擇、組合和配置WinCE的模塊和組件來(lái)創(chuàng)建用戶版的操作系統(tǒng)。
在WinCE產(chǎn)品開發(fā)中，主要有內(nèi)核定制和應(yīng)用程序開發(fā)兩項(xiàng)非常重要的工作。微軟在兩方面都提供了良好的開發(fā)工具，即內(nèi)核定制工具Platform Builder(簡(jiǎn)稱“PB”)和應(yīng)用程序開發(fā)工具Embedded Visual C++(簡(jiǎn)稱“EVC”)。
在系統(tǒng)定制過程中，各部分的關(guān)系如圖2所示。
3 視頻圖像采集
3.1 攝像頭驅(qū)動(dòng)
圖像采集模塊的硬件資源選用了當(dāng)前市面上應(yīng)用最廣泛的USB接口的中星微攝像頭。該款攝像頭造價(jià)低廉，成像效果好，用于本系統(tǒng)中體現(xiàn)出了較高的性價(jià)比。系統(tǒng)在進(jìn)行視頻采集前，首先要檢測(cè)設(shè)定視頻源。系統(tǒng)啟動(dòng)后，WinCE操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)攝像頭是否連接好。本系統(tǒng)在定制WinCE操作系統(tǒng)時(shí)，通過修改操作系統(tǒng)配置和注冊(cè)表。可以使系統(tǒng)自動(dòng)加載攝像頭在WinCE下的驅(qū)動(dòng)程序ZC030x.dll。
系統(tǒng)自動(dòng)加載驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，首先要將驅(qū)動(dòng)程序復(fù)制到WINDOWS文件夾下，然后向注冊(cè)表中寫入攝像頭的驅(qū)動(dòng)信息：
其中，prefix為設(shè)備文件名，D11為驅(qū)動(dòng)的文件名，Order為設(shè)備文件名索引。硬件配置完成后啟動(dòng)操作系統(tǒng)，就可以自動(dòng)加載驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行應(yīng)用程序進(jìn)行圖像采集了。
