基于嵌入式WEB的網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統探討

　　摘要：本文介紹了一個(gè)基于嵌入式WEB技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統的設計與實(shí)現，重點(diǎn)闡述其嵌入式服務(wù)器軟硬件部分的設計思想和體系架構，并對其中涉及的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了較為詳細的介紹。

1基于嵌入式WEB技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統概述

　　目前，以網(wǎng)絡(luò )為基礎的數字視頻監控系統是視頻監控系統發(fā)展的主流，而隨著(zhù)微處理器技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的進(jìn)步，基于嵌入式WEB的網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統逐漸得到了人們的廣泛關(guān)注，其主要原理是：嵌入式視頻服務(wù)器采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統，內置嵌入式WEB服務(wù)器，攝像機傳送過(guò)來(lái)的視頻信號經(jīng)高效壓縮芯片壓縮后，通過(guò)內部總線(xiàn)傳送到內置的WEB服務(wù)器。用戶(hù)在監控端可以直接通過(guò)瀏覽器觀(guān)看WEB服務(wù)器上的攝像機視頻圖像，授權用戶(hù)還可以控制攝像機云臺鏡頭的動(dòng)作。本文所述的監控系統的原理圖如圖1所示。

　　本系統由攝像機、嵌入式WEB服務(wù)器、傳輸網(wǎng)絡(luò )和監控端組成。攝像機用來(lái)采集監控現場(chǎng)的視頻。嵌入式WEB服務(wù)器是整個(gè)監控系統的核心，有硬件和軟件兩個(gè)部分，詳細結構將在下面分別介紹。其主要功能包括：為監控端提供WEB訪(fǎng)問(wèn)頁(yè)面；對監控端的訪(fǎng)問(wèn)進(jìn)行有效性、安全性檢查；響應監控端的請求，為監控端提供所需要的視頻圖像；接收監控端的控制信息，經(jīng)過(guò)軟硬件轉換后對攝像機進(jìn)行控制。每個(gè)服務(wù)器有自己的IP地址，在監控端可以通過(guò)瀏覽器界面訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器。監控端的功能則是顯示現場(chǎng)視頻，并根據需要向服務(wù)器發(fā)送視頻請求以及對攝像機的控制信號。

2嵌入式WEB服務(wù)器的硬件結構

　　嵌入式WEB服務(wù)器的硬件結構如圖2所示。其主要由CPU芯片、MPEG-4音視頻編碼芯片、Flash芯片、SDRAM內存、以太網(wǎng)絡(luò )接口、大容量硬盤(pán)組成。其中CPU采用MOTOROLA公司的PowerPC系列嵌入式通信處理器MPC8250。MPEG-4音視頻編碼芯片完成對從攝像頭傳送過(guò)來(lái)的視頻數據的壓縮和編碼。根據網(wǎng)絡(luò )帶寬、拓撲結構以及對圖像質(zhì)量的要求，本系統選用基于MPEG-4標準的分層可擴展性編碼方案。壓縮后的視頻數據根據需要，可以存儲在大容量硬盤(pán)中，或者通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )傳輸。為了實(shí)現視頻存儲功能，需要采用大容量的硬盤(pán)。

3嵌入式WEB服務(wù)器的軟件系統

　　嵌入式WEB服務(wù)器的軟件設計與實(shí)現是本系統實(shí)現的關(guān)鍵之一，包括嵌入式操作系統與應用軟件兩大部分。

　　3.1嵌入式操作系統

　　嵌入式操作系統是支持嵌入式系統應用的操作系統軟件，是在系統實(shí)時(shí)性、硬件相關(guān)性、軟件固態(tài)化等方面有著(zhù)突出特點(diǎn)的專(zhuān)用操作系統。本系統采用嵌入式LINUX操作系統，它是在根據系統需要對LINUX操作系統進(jìn)行小型化裁剪與實(shí)時(shí)化的基礎上實(shí)現的。使用LINUX的優(yōu)勢在于：其操作系統的源代碼是開(kāi)放的，可根據需要進(jìn)行定制；系統內核小，因而對硬件的要求相對要低；支持多任務(wù)多進(jìn)程，能提供較好的實(shí)時(shí)性。

　　3.2應用軟件

　　服務(wù)器的應用軟件結構如圖3所示。其主要由WEB服務(wù)器、CGI程序、嵌入式數據庫mSQL、視頻調度與傳輸模塊、存儲管理與調度模塊、攝像機控制模塊等幾個(gè)重要部分組成。

　　3.2.1WEB服務(wù)器與CGI程序

　　WEB服務(wù)器通過(guò)HTTP協(xié)議與監控端瀏覽器軟件進(jìn)行信息交互，提供其他應用程序模塊的接口以及視頻數據瀏覽界面和攝像機控制界面。此外，它還要對監控端的訪(fǎng)問(wèn)權限進(jìn)行控制，過(guò)濾監控端的請求和控制信息，處理多個(gè)監控端的請求和控制的同步和優(yōu)先級問(wèn)題。本系統選擇適合于嵌入式系統的BoaWEB服務(wù)器。Boa是一個(gè)單任務(wù)的HTTP服務(wù)器，支持能夠實(shí)現動(dòng)態(tài)WEB技術(shù)的CGI技術(shù)，源代碼開(kāi)放、性能高。同時(shí)服務(wù)器程序本身所占空間很小，因而十分適用于嵌入式系統。同時(shí)，本系統采用了CGI（公用網(wǎng)關(guān)接口）來(lái)實(shí)現動(dòng)態(tài)WEB技術(shù)，CGI規定了WEB服務(wù)器調用其他可執行程序（CGI程序）的接口協(xié)議標準。WEB服務(wù)器通過(guò)調用CGI程序實(shí)現和瀏覽器的交互，也就是CGI程序接受瀏覽器發(fā)送給WEB服務(wù)器的信息，進(jìn)行處理，將響應結果再回送給WEB服務(wù)器及瀏覽器。原則CGI程序可以用任何程序設計語(yǔ)言編寫(xiě)，但是用C語(yǔ)言編寫(xiě)的CGI程序具有執行速度快、安全性高等特點(diǎn)。