嵌入式網(wǎng)絡(luò )智能視頻監控系統設計方案

0 引言

視頻監控技術(shù)經(jīng)歷了3 個(gè)主要的發(fā)展階段：第1代是以磁帶存儲為主要特征的本地模擬視頻監控系統（VTR 時(shí)代）；第2代是以ISDN 網(wǎng)絡(luò )為基礎、并綜合應用數字壓縮、時(shí)隙交換和數字硬盤(pán)錄像機的數字視頻監控系統（DVR時(shí)代）；第3代是基于IP網(wǎng)絡(luò )的視頻監控系統。伴隨網(wǎng)絡(luò )技術(shù)數字視頻技術(shù)和圖像技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻監控正向智能化的方向發(fā)展，即智能視頻監控。與非智能化得視頻監控相比，智能視覺(jué)監控能實(shí)現主動(dòng)監控，采用智能算法對監控到的畫(huà)面進(jìn)行智能分析，進(jìn)而進(jìn)行相應的動(dòng)作。

智能視頻監控有基于PC 機的智能視頻監控系統和嵌入式的智能視頻監控系統。兩者相比，嵌入式的智能視頻監控系統具有便攜、低功耗、應用領(lǐng)域廣泛等優(yōu)勢，隨著(zhù)嵌入式智能視頻監控系統的大量應用、批量生產(chǎn)，其成本優(yōu)勢也將得到體現。嵌入式智能監控產(chǎn)品已是監控市場(chǎng)發(fā)展趨勢。

本文設計并實(shí)現了一種基于達芬奇DM6446[5-6]平臺的嵌入式網(wǎng)絡(luò )智能視頻監控系統，提出了一種新型的嵌入式網(wǎng)絡(luò )智能視頻監控系統構架方案，該方案由視頻分析單元、視頻服務(wù)器、一級客戶(hù)端、二級客戶(hù)端組成的，文中系統地分析了各個(gè)部分的關(guān)鍵技術(shù)并給出了具體的設計、實(shí)現方案。多級客戶(hù)端的結構可以提供對多個(gè)嵌入式智能視頻監控器的系統管理，并可以實(shí)現對多個(gè)監控場(chǎng)景的全面、無(wú)縫監控。本系統基于davicnTMS320DM6446芯片實(shí)現，實(shí)驗表明該系統安全可靠，可擴充性強，應用靈活。

1 系統體系結構

如圖1所示，整個(gè)系統由視頻采集、視頻服務(wù)、智能視頻分析、智能客戶(hù)端、網(wǎng)絡(luò )存儲、電視墻等組成。視頻服務(wù)器負責整個(gè)系統的控制與協(xié)調；智能視頻分析單元負責實(shí)現視頻數據的智能分析；智能客戶(hù)端作為一級客戶(hù)端主要是實(shí)現流媒體的實(shí)時(shí)播放，與監控管理相關(guān)的各種控制操作，與智能視頻分析相關(guān)的規則設置、分析軟件的更新等；網(wǎng)絡(luò )存儲和電視墻作為二級客戶(hù)端分別用于視頻回放，實(shí)時(shí)視頻監視。

圖1 系統體系結構

2 軟硬件實(shí)現

本系統基于TMS320DM6446的實(shí)現。TMS320-DM6446是TI C6000系列中速度達到4 800MIPS的雙核處理器，集成了高速C64x + DSP 處理器和ARM926EJ2S處理器。針對DSP核具有高速的數據處理能力和ARM 核優(yōu)于對外設進(jìn)行控制的特點(diǎn)，該系統中ARM 主要負責內部數據傳輸控制、外設控制，即ARM 作為視頻服務(wù)器，DSP作為智能視頻分析單元。

本系統的軟件分為3個(gè)部分：視頻服務(wù)器部分采用monta vista linux嵌入式操作系統；智能視頻分析單元運行匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的視頻分析算法，無(wú)單獨操作系統，由視頻服務(wù)器Linux來(lái)調度執行；智能客戶(hù)端在PC上VC++ 實(shí)現，智能客戶(hù)端和視頻服務(wù)器間的通信通過(guò)Socket實(shí)現。

3 功能模塊實(shí)現方案

3.1 視頻采集

系統采用TI公司的視頻解碼芯片TVP5146[7]實(shí)現A/D轉換，由DM6446的I2C對其控制，數字信號經(jīng)過(guò)電平轉換后送至DM6446的VPFE模塊。

3.2 視頻服務(wù)器

視頻服務(wù)器由ARM 子系統、控制子系統、VPSS、視頻自動(dòng)環(huán)出、外圍設置及控制電路組成，負責系統的控制與協(xié)調，視頻處理等。

視頻處理模塊VPSS（VPEE和VPBE）包括視頻的編解碼、視頻輸入輸出、視頻放大。DM6446中集成了VPSS.視頻信號輸入到視頻處理前端（VPEE）后直接通過(guò)EDMA 方式送至DDR 中指定的空間存儲。當VP5146轉換完一幀圖像，產(chǎn)生EDMA中斷信號，并在EDMA 中斷服務(wù)程序中由DSP子系統完成智能視頻分析的任務(wù)。視頻數字信號經(jīng)處理后通過(guò)視頻后端（VPBE）放大經(jīng)網(wǎng)絡(luò )傳出，或者轉換成NTSL/PAL制式的電視信號傳輸到電視墻。

為了保證系統的魯棒性，本系統設計了視頻自動(dòng)環(huán)出功能。在視頻服務(wù)器或智能視頻分析單元出現故障的情況下，視頻自動(dòng)環(huán)出能控制視頻雙通道切換，直接輸出前端的復合視頻信號。在故障的情況下不影響視頻信號的傳輸，保證信號的連續性，保證系統的魯棒性。