嵌入式網(wǎng)絡智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計方案

　　摘 要：提出了一種新型的嵌入式網(wǎng)絡智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架方案，該方案由視頻分析單元、視頻服務器、一級客戶端、二級客戶端組成；系統(tǒng)地分析了各個部分的關鍵技術并給出了具體設計和實現(xiàn)方案。多級客戶端的結(jié)構(gòu)可以提供對多個嵌入式智能視頻監(jiān)控器的系統(tǒng)管理，可以實現(xiàn)對多個監(jiān)控場景的全面、無縫監(jiān)控。系統(tǒng)基于Davicn TMS320DM6446芯片實現(xiàn)。實驗表明，該系統(tǒng)安全可靠，可擴充性強，應用靈活。

　　0 引 言

　　視頻監(jiān)控技術經(jīng)歷了3 個主要的發(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(jiān)控系統(tǒng)（VTR 時代）；第2代是以ISDN 網(wǎng)絡為基礎、并綜合應用數(shù)字壓縮、時隙交換和數(shù)字硬盤錄像機的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)（DVR時代）；第3代是基于IP網(wǎng)絡的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。伴隨網(wǎng)絡技術數(shù)字視頻技術和圖像技術的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控正向智能化的方向發(fā)展，即智能視頻監(jiān)控。與非智能化得視頻監(jiān)控相比，智能視覺監(jiān)控能實現(xiàn)主動監(jiān)控，采用智能算法對監(jiān)控到的畫面進行智能分析，進而進行相應的動作。

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

　　本文設計并實現(xiàn)了一種基于達芬奇DM6446［5-6］平臺的嵌入式網(wǎng)絡智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，提出了一種新型的嵌入式網(wǎng)絡智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架方案，該方案由視頻分析單元、視頻服務器、一級客戶端、二級客戶端組成的，文中系統(tǒng)地分析了各個部分的關鍵技術并給出了具體的設計、實現(xiàn)方案。多級客戶端的結(jié)構(gòu)可以提供對多個嵌入式智能視頻監(jiān)控器的系統(tǒng)管理，并可以實現(xiàn)對多個監(jiān)控場景的全面、無縫監(jiān)控。本系統(tǒng)基于davicnTMS320DM6446芯片實現(xiàn)，實驗表明該系統(tǒng)安全可靠，可擴充性強，應用靈活。

　　1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

　　如圖1所示，整個系統(tǒng)由視頻采集、視頻服務、智能視頻分析、智能客戶端、網(wǎng)絡存儲、電視墻等組成。視頻服務器負責整個系統(tǒng)的控制與協(xié)調(diào)；智能視頻分析單元負責實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的智能分析；智能客戶端作為一級客戶端主要是實現(xiàn)流媒體的實時播放，與監(jiān)控管理相關的各種控制操作，與智能視頻分析相關的規(guī)則設置、分析軟件的更新等；網(wǎng)絡存儲和電視墻作為二級客戶端分別用于視頻回放，實時視頻監(jiān)視。

　　圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

　　2 軟硬件實現(xiàn)

　　本系統(tǒng)基于TMS320DM6446的實現(xiàn)。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(shù)據(jù)處理能力和ARM 核優(yōu)于對外設進行控制的特點，該系統(tǒng)中ARM 主要負責內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸控制、外設控制，即ARM 作為視頻服務器，DSP作為智能視頻分析單元。

　　本系統(tǒng)的軟件分為3個部分：視頻服務器部分采用monta vista linux嵌入式操作系統(tǒng)；智能視頻分析單元運行匯編語言編寫的視頻分析算法，無單獨操作系統(tǒng)，由視頻服務器Linux來調(diào)度執(zhí)行；智能客戶端在PC上VC++ 實現(xiàn)，智能客戶端和視頻服務器間的通信通過Socket實現(xiàn)。

　　3 功能模塊實現(xiàn)方案

　　3.1 視頻采集

　　系統(tǒng)采用TI公司的視頻解碼芯片TVP5146［7］實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，由DM6446的I2C對其控制，數(shù)字信號經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換后送至DM6446的VPFE模塊。

　　3.2 視頻服務器

　　視頻服務器由ARM 子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)、VPSS、視頻自動環(huán)出、外圍設置及控制電路組成，負責系統(tǒng)的控制與協(xié)調(diào)，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EDMA 方式送至DDR 中指定的空間存儲。當VP5146轉(zhuǎn)換完一幀圖像，產(chǎn)生EDMA中斷信號，并在EDMA 中斷服務程序中由DSP子系統(tǒng)完成智能視頻分析的任務。視頻數(shù)字信號經(jīng)處理后通過視頻后端（VPBE）放大經(jīng)網(wǎng)絡傳出，或者轉(zhuǎn)換成NTSL/PAL制式的電視信號傳輸?shù)诫娨晧Α?/p>

　　為了保證系統(tǒng)的魯棒性，本系統(tǒng)設計了視頻自動環(huán)出功能。在視頻服務器或智能視頻分析單元出現(xiàn)故障的情況下，視頻自動環(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(xù)性，保證系統(tǒng)的魯棒性。

　　另外視頻服務器中還包含網(wǎng)絡接口模塊、存儲模塊、電源管理與復位模塊、串口模塊等。