一種3G移動(dòng)視頻監控系統設計與實(shí)現

摘要：本文針對3G 移動(dòng)視頻監控系統面臨實(shí)時(shí)性高、運算量大、帶寬低的要求，提出了一種基于DaVinci 技術(shù)和3G 網(wǎng)絡(luò )傳輸為基礎的解決方案。該方案完成了系統硬件詳細設計和軟件模塊化詳細設計，實(shí)現了OSD 字幕的前端添加功能，并解決了在3G 無(wú)線(xiàn)帶寬抖動(dòng)下采用自適應幀碼率和QoS 機制，使視頻圖像流暢穩定。本設計的測試結果表明，能夠在3G 低帶寬下流暢地進(jìn)行移動(dòng)視頻監控。

0 引言

在數字化視頻監控技術(shù)飛速發(fā)展的今天，數字化視頻監控系統正迅速的深入到各行業(yè)，如企業(yè)、煤礦、學(xué)校、公共場(chǎng)所，為人們的工作和生活帶來(lái)了一次大變革。由于能夠在達芬奇平臺中實(shí)現數字視頻、音頻、語(yǔ)音與話(huà)音技術(shù)，因此達芬奇技術(shù)可以為數字化視頻監控系統的當前變革打下基礎。

與此同時(shí)，隨著(zhù)3G 網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)通，更為高清移動(dòng)數字化監控系統提供了實(shí)現的可能。

本文中要設計的3G移動(dòng)視頻監控系統是一種能提供視頻采集、視頻數據壓縮、聯(lián)動(dòng)報警、衛星定位及網(wǎng)絡(luò )傳輸功能于一體的一種移動(dòng)實(shí)時(shí)視頻監控系統。其主要技術(shù)瓶頸就在于：①其系統耗時(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，在視頻數據的實(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(zhù)達芬奇技術(shù)的成熟，其ARM 926EJ-S與DSP C64x+ 的雙核架構，H.264 壓縮算法獨立運行在DSP的 Codec Server 端，解決了系統耗時(shí)保證其實(shí)時(shí)性要求。②其3G 無(wú)線(xiàn)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縮短視頻數據的傳輸時(shí)間，使用當前最高效的H.264 編碼技術(shù)縮小傳輸的信息量，采用動(dòng)態(tài)自適應調整視頻數據的幀碼率來(lái)減少傳輸的信息量，以適應無(wú)線(xiàn)帶寬及抖動(dòng)。②實(shí)現視頻數據傳輸的QoS 機制，自己設計實(shí)現了3G 無(wú)線(xiàn)傳輸的QoS 機制，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(kāi)銷(xiāo)實(shí)現傳輸效率最佳化，因此保證了視頻質(zhì)量及其實(shí)時(shí)性。

1 系統架構及工作原理

本系統采用的是由達芬奇處理器（TMS320DM6446）、DDR2SDRAM（MT47H64M16）、NAND FLASH（K9F1208X0C）、視頻解碼器TVP5150、3G 芯片（中興MC8360）、GPS 衛星定位芯片加上外圍接口芯片的方案。CCD 攝像機采集模擬視頻信號傳入視頻解碼器內，進(jìn)行模/ 數轉換， 輸出符合ITU-BT.656標準的數字視頻信號，然后將數字視頻信號傳到視頻處理子系統的前端進(jìn)行預處理，將數字視頻信號通過(guò)本人設計的OSD字幕添加算法加入白底黑邊字幕后，經(jīng)過(guò)Codec Engine 編碼后通過(guò)USB2.0 總線(xiàn)端口送入3G 傳輸芯片，無(wú)線(xiàn)傳輸到遠程視頻監控中心；達芬奇處理器檢測進(jìn)行衛星定位命令，通過(guò)串口接收GPS 衛星定位信息，然后將GPS 衛星定位信息傳入到3G 傳輸芯片，無(wú)線(xiàn)傳輸到遠程視頻監控中心，在地圖上標定其坐標點(diǎn)及其移動(dòng)軌跡。DM6446 上的DSP 端主要負責視頻編解碼工作，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。系統硬件結構框圖如圖1 所示。

圖1 系統硬件結構框圖