基于嵌入式技術(shù)的汽車(chē)安全防御系統設計

引言

　　近年來(lái)嵌入式技術(shù)與Internet技術(shù)的結合， 使嵌入式技術(shù)在遠程控制、智能交通、電視會(huì )議、安防等領(lǐng)域占有越來(lái)越重要的地位。隨著(zhù)人們生活水平的提高及個(gè)人財富的積累， 汽車(chē)逐漸變成了人們出行旅游的普遍的交通工具， 同時(shí)汽車(chē)被盜案例也屢見(jiàn)不鮮。因此如何保證個(gè)人或者集體汽車(chē)就成為迫切需要解決的問(wèn)題。這就促使我們開(kāi)發(fā)一種更低成本、更方便的視頻監控設備—車(chē)載安防系統來(lái)滿(mǎn)足有車(chē)大眾的需要。

　　1 系統硬件設計

　　汽車(chē)安全與防御系統主要由視頻采集及處理模塊、3G無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)卡、嵌入式Web Server、GSM模塊及客戶(hù)端瀏覽器組成。嵌入式Web Server由Samsung公司的ARM處理器S3c2440 和網(wǎng)絡(luò )芯片構成。其攝像頭首先將采集到的圖像數據傳給視頻處理器， 由視頻處理器進(jìn)行壓縮編碼， 然后傳遞給ARM處理器， ARM處理器再將這幀數據與前一幀數據進(jìn)行比較， 如果相同， 即表明無(wú)移動(dòng)物體， 則丟棄該幀， 以節省存儲空間； 如果不相同則表明有移動(dòng)的物體， 處理器會(huì )把這幀數據存儲起來(lái)， 并啟動(dòng)GSM模塊發(fā)送報警短信?？蛻?hù)端如果想及時(shí)了解車(chē)中的情況， 可以通過(guò)瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)到嵌入式的Web服務(wù)器來(lái)查看實(shí)時(shí)視頻。

　　系統硬件主要有SAMSung公司的ARM處理器S3c2440， 3G無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)卡， 16/32位的ARM處理器實(shí)現了MMU、AMBA BUS 和Harvard高速緩存體系結構， 具有獨立的16KB指令Cache和16K B數據Cache。網(wǎng)絡(luò )芯片采用比較常用的Cs8900。

　　SDRAM 選用兩片HY57 V561620 （32M） 。NORFLASH 選用AM29LV 160DB 。NAND FLASH選用32M的K9F 1208 芯片。視頻處理部分， 采用硬件的H.264編解碼器， 具體采用美國Q pixel公司的QL202B， 它是低功耗實(shí)時(shí)單片半雙工H.264/AVC編碼器。系統硬件結構圖如圖1所示。

圖1 系統硬件結構框圖

　　2 軟件設計

　　本系統的軟件設計包括： 嵌入式Linux操作系統的移植、視頻采集程序和動(dòng)態(tài)檢測程序的編寫(xiě)、嵌入式Web Server的實(shí)現以及相關(guān)驅動(dòng)程序的編寫(xiě)與移植。

　　2.1 視頻采集的動(dòng)態(tài)檢測

　　視頻采集及動(dòng)態(tài)監測的原理如圖2所示。設定攝像頭視頻采集循環(huán)的周期為T(mén)， 系統初始化以后， 獲得的第一幀圖像就保存為背景圖像， 接下來(lái)每隔時(shí)間T采集一幀， 利用背景減除法進(jìn)行運動(dòng)目標檢測。這種檢測方法是從視頻流中實(shí)時(shí)提取目標， 檢測出圖像序列中與運動(dòng)的三維物體相關(guān)的點(diǎn)， 濾除圖像中與運動(dòng)對象無(wú)關(guān)的信息。

　　該軟件使用QT/E的圖像處理類(lèi)庫QImage process開(kāi)發(fā)。首先循環(huán)采集兩幀圖像數據， 進(jìn)行二值化處理后， 分別提取兩幅圖像的亮度作差。得到背景差分圖像后， 與設定的亮度閾值進(jìn)行比較， 如果未超過(guò)閥值則丟棄該幀。超過(guò)該值則觸發(fā)報警， 啟動(dòng)GSM模塊發(fā)送報警信息， 同時(shí)告知ARM處理器， 以便ARM處理器進(jìn)行后續的工作。

圖2 視頻采集流程圖