一種改進(jìn)的嵌入式網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統

基于PC的網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統在20世紀90年代末得到迅速發(fā)展，目前仍然是視頻監控系統的主流，但這種系統有穩定性不夠好、功耗高、軟件開(kāi)放性較差的缺點(diǎn)。隨著(zhù)嵌入式系統的廣泛應用，出現了基于嵌入式的網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統，它結合多媒體技術(shù)、圖像處理技術(shù)、嵌入式操作系統技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，使視頻監控技術(shù)發(fā)展到一個(gè)新階段。當前，這種嵌入式視頻監控系統正以其體積小、功耗低、成本低、穩定性高、操作簡(jiǎn)單、軟件開(kāi)放性好等優(yōu)點(diǎn)獲得越來(lái)越多的應用。

2 嵌入式視頻監控系統總體構架

本系統由視頻監控終端和監視控制中心系統兩部分組成，如圖1所示。其中視頻監控終端由運行著(zhù)視頻監控軟件的嵌入式操作系統和攝像機構成。攝像機采集視頻，采用H.263編碼，進(jìn)行軟件壓縮后，采用H.263編碼，利用IP網(wǎng)傳送給監控中心，接收監控中心的控制命令，改變監視圖像的分辨率和幀率等參數。監控中心一般由一臺運行監控中心軟件的計算機承擔，接收來(lái)自遠程監控終端的壓縮視頻流，對其進(jìn)行解碼，利用顯示模塊顯示監視畫(huà)面，同時(shí)將壓縮視頻流存儲。

3 傳統嵌入式視頻監控終端方案介紹

一般的嵌入式系統多用單ARM核的芯片作為中央處理器。ARM采用RISC指令集，它適合處理控制代碼，而不適合語(yǔ)音處理、視頻編解碼等實(shí)時(shí)數字信號處理。在網(wǎng)絡(luò )監視終端中不但有復雜的控制代碼，還有相當頻繁的視頻編碼任務(wù)，單ARM核的嵌入式系統很難勝任視頻監控終端的全部工作，用這種系統實(shí)現的視頻監控終端由于A(yíng)RM核本身數字運算能力的限制，會(huì )造成視頻編碼幀率很低，不能滿(mǎn)足人眼對監視視頻流暢度的需求。DSP是專(zhuān)門(mén)為數字信號處理設計的芯片，它具備語(yǔ)音、視頻應用所需要的實(shí)時(shí)信號處理功能。如果利用ARM和DSP各自的優(yōu)勢將視頻監控終端的任務(wù)合理分配給兩個(gè)核來(lái)完成，將會(huì )大大提高整個(gè)系統的性能。視頻監控終端的軟件系統框圖如圖2所示。

4 基于OMAP5912的改進(jìn)方案設計

OMAP5912是TI公司開(kāi)發(fā)的ARM+DSP雙核架構的處理器。它集成了高功效的TMS320C55x數字信號處理器(DSP)和高性能ARM9 RISC微處理器。因此，OMAP5912可提供視頻壓縮編碼所需要的算術(shù)運算集中的處理能力，同時(shí)還可提供系統層操作所需要的通用性能。DSP和ARM通過(guò)一套共享式存儲器架構，利用TI提供的DSP／BIOS Bridge的API，可方便地把需要大量運算的功能交給DSP組件，以異步方式執行，且不占用ARM處理器的核心資源。對于基于OMAP的開(kāi)發(fā)，軟件開(kāi)發(fā)者可利用TI獨特的DSP／BIOS Bridge快速地完成整個(gè)系統的程序開(kāi)發(fā)，并不必分別替兩顆處理器書(shū)寫(xiě)程序，也不必在較困難的DSP程序語(yǔ)言環(huán)境下工作。

根據嵌入式視頻監控終端所要執行的任務(wù)，可將視頻采集模塊、網(wǎng)絡(luò )傳輸模塊、界面控制模塊和操作系統交由ARM執行，而把視頻編碼模塊交由DSP單獨完成。ARM通過(guò)DSP／BIOS Bridge提供的應用程序接口控制DSP中視頻編碼任務(wù)的執行，并與DSP交換任務(wù)運行結果和狀態(tài)信息。在本系統中視頻編碼部分程序，可通過(guò)標準的多媒體應用編程接口(MM API)，使用多媒體引擎，對相關(guān)的DSP任務(wù)通過(guò)DSP API接口用DSP／BIOS Bridge來(lái)完成；最后由DSP／BIOS Bridge對數據、I／O流和DSP任務(wù)控制進(jìn)行協(xié)調。改進(jìn)的視頻監控終端軟件系統如圖3所示。