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摘要：视频监控系统是监控领域的热门研究内容，其应用领域十分广泛，在医疗事业、军工国防、工业控制以及各种街道、商店、码头等公共场所都能够见到该系统的身影。无线视频监控系统具有灵活性强、高性价比、使用方便等特点，在安全、军工、交通、安防、公共景区等领域得到了广泛的应用。本文就无线视频监控系统传输技术进行分析与研究。
关键词：视频监控；传输技术；研究
中图分类号：TN941文献标识码： A
引言
随着现代科技的不断发展，计算机技术、网络技术、多媒体技术等已经得到了广泛的应用。其中，视频监控作为一种防范能力较强的安全防范综合系统就是这些技术的综合体现。该系统有着远程图像采集、远程传输以及实时监控等功能。以方便、直观、实时性强等优点被广泛应用于许多领域，借助视频监控系统，人们可以实现对一些重要地点布置采集设备，并利用远端的监控设备查看现场的情况，以方便人们快速的根据实际情况来做出相应的处理。由于计算机技术的增强、网络传输传输速率的加快、嵌入式技术的发展以及图像处理技术的进步，视频监控技术也得到了长足的发展。
一、无线视频监控系统
目前，视频监控正向着便携化、数字化、以及集成化发展。在网络视频监控系统的基础上，结合无线网络技术，出现了一个新的分支：无线视频监控系统。无线视频监控系统有着更高的集成度、灵活度，同时有着更强的携带性，这种系统建立于嵌入式远程视频监控系统之上，整个系统不需要布线，各种信号都由网络传输。目前，这类系统已经成为视频监控中的热点研究对象。
无线视频监控系统的应用领域十分广泛。在某些特定的环境下，如：要搭建监控的系统不便于布线或不可能布线，例如在港口，旷野或山区等地区，布线的成本相当昂贵甚至无法实施，这时便可以采用无线视频监控系统，省去了布线所带来的困难，同时完成了视频信号的传输。可以看出无线视频监控系统的搭建相对有线监控要便捷很多，并且成本更低。
无线视频监控系统基本分为三个部分组成：采集端、传输系统、监控端。采集端将视频信息采集到嵌入式板中，利用数字图像处理技术将信息数字化并压缩后交由传输系统，通过无线网络技术将信息传导监控端，监控端可以为嵌入式设备或PC机等，接收无线信号后利用图像处理技术处理之后便能够在显示屏上播放监控画面。
在视频采集端，目前较为流行的是采用嵌入式处理器加数字摄像头的组合。而监控端方面，人们可是使用各种智能设备作为接收端，如掌上电脑、智能手机、笔记本等。在传输系统中，无线网络技术有很多种，如：WIFI、3G通信技术、通用分组无线业务、蓝牙以及Zigbee技术。WiFi是WirelessFidelity的简称，指的是“无线相容性认证”，同时这也是一种属于无线联网范畴的技术，是一种与蓝牙技术一样的应用于家庭与办公室的短距离无线技术，在此之前的联网方式都是通过网线连接电脑，而现在则是通过无线电波来连网。从本质上来说wifi是一种商业性的认证，其产品符合IEEE802.11a/b/g/n无线网络规范，它是当前全世界范围内应用最为广泛的无线局域网络标准，其工作频段一般都是2.4Ghz。时至今日，IEEE802.11这个标准已经被业界统称作为WiFi。从实际应用的层面上来说来说，WIFI技术可以帮助用户访问电子邮箱、网站和主流媒体，也就是说它为其使用用户提供了一种访问互联网的较为方便的无线途径。WIFI的组建方法简单，没有布线的需要，特别适合需要移动办公的用户。相对于同样的短程无线技术作用半径更大。当前世界上一直最新的WiFi其作用半径半径最远可以达到三百米左右左右，而蓝牙的电波半径却只有区区十五米左右。Wifi的最高传播速度可以达到37.5Mbit/s，丝毫不逊于现有的无线网络，可以满足现在的绝大多数个人、家庭或则社会信息化的基本需求。
二、无线视频监控系统的体系结构
1.无线视频监控系统的总体结构设计
无线视频监视系统总体结构主要分为图像采集端、视频图像接收端两部分，这两部分通过无线网络传输技术实现信息的互通，系统组成如图1.所示。由USB摄像头采集视频数据后，将视频数据存放于ARM板上的存储器中，随后利用视频处理技术将视频数据进行编码压缩，压缩后能够更快的将数据在无线网络中传递到接收端。接收端接收到视频数据后将其进行解码处理后，便可以再LCD显示器上实现播放。
图1.无线视频监视系统构成
将无线视频监视系统按照功能实现来划分，可将系统划分为：视频图像压缩功能、视频流解压功能、视频图像采集功能、以及视频播放功能。如图2.所示。
整个系统的工作流程与工作原理如图3.所示，S3C2440微处理器和USB摄像头构成了整个系统的视频采集终端。视频采集设备为USB摄像头，通过摄像头采集到视频数据之后传到嵌入式芯片处理。系统方案中选用MPEG-4压缩标准来完成视频的编解码。之后通过RPT/RTCP无线网络传输协议从采集端传到监控端。监控端由LCD显示器和S3C2440构成，监控端收到压缩过的视频数据之后，再次利用MPEG-4进行解码。最后，用户便能够随时通过LCD监视现场的情况。
图2.无线视频监视系统功能框图
图3.系统总体结构图
2.无线视频监控系统硬件体系结构
在硬件体系结构的设计之前，根据用户的应用需求，首先选择合适的嵌入式处理器以及扩展外围设备。我们需要对现有的硬件设备进行对比，从性能、成本等方面综合考虑，硬件设备的选型得当直接影响着系统的成败。根据上面所提到到，我们需要为嵌入式处理器、视频采集设备、无线收发设备、视频显示设备等进行选择、设计。
2.1嵌入式处理器的选择
近些年，嵌入式处理器发展飞快。目前比较知名的嵌入式处理器有：摩托罗拉的68000/Coldfire、IBM的PowerPC、Sun的spare和ARM的ARM系列等。
无线视频监控系统的开发过程中，如何选择这些不同型号的产品十分重要。在整个系统中，嵌入式处理器相当于整个系统的心脏，它需要参与到采集图像、编解码以及网络传输等多种工作中。因此从性能、稳定性、扩展性以及性价比多方面原因。目前，ARM处理器的应用广泛，并且拥有庞大的客户群和完善的文档系统，因此本文选择ARM处理器中SAMSUNG的S3C2440作为本次开发的嵌入式处理器，同时选择友善之臂的MINI2440作为搭载此处理器的开发板。S3C2440内核为ARM920T，具有16/32位RISC结构，其CPU运行频率为400MHz，最高可达533Mhz，其性能完全可以实现图像采集、传输以及播放等工作需要。板载64MB的SDRAM内存，32bit数据总线，SDRAM时钟频率高达100MHz，ARM920T处理器内置MMU(内存管理单元)，能够对虚拟存储进行管理，支持WindowsCE、Linux等嵌入式操作系统，该处理器采用的是AMBA总线结构，提高了硬件的性能。该处理器最大支持256K色的TFT液晶显示屏，完全能够支持无线视频监控系统的功能需求。该处理器还提供了CMOS摄像头接口并可以外接USB设备。三星公司的S3C2440芯片市场价格只有50元左右，成本较低也是本文选择此芯片的一个原因。
2.2视频显示设备
根据无线视频监控系统自身的特点，由于其便于携带、灵活的特性，视频播放设备不可以太大，而太小的屏幕也无法清晰的使用户观看到监控现场。所以本文选择了NEC7.0寸TF以及T电容式触摸屏，它可以较好的完成分屏播放功能，显示色彩为256K，大小为800X480。并且根据用户的需要，只需更改一些参数便可以更换成更为小巧的NEC3.5寸全新真彩LCD，其大小为240x320，以支持掌上设备。
3.系统硬件体系结构的设计
在核心嵌入式处理器以及外围设备选择完毕后，需要根据所选择硬件设备的特点以及工作方式对整个系统进行硬件体系结构的设计。无线视频监控系统硬件体系结构图如图4.所示。
图4.无线视频监控系统硬件体系结构图
4.无线视频监控系统软件体系结构
无线视频监控系统之前，同样需要像选择硬件设备一样，为软件系统在稳定性、安全性、运行效率、容错性等方面做一系列的比较以及取舍。在软件体系结构中，操作系统是核心。操作系统是管理计算机硬件资源，控制其他程序运行并为用户提供交互操作界面的系统软件的集合。操作系统是计算机系统的关键组成部分，负责管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本任务。之后，在操作系统以及硬件设备的支持上，选择合适的视频采集技术、视频编解码技术、无线网络传输技术、多线程技术等。
5.无线传输技术
对于监控的实时性有较高的要求，除了对采集到的时间进行压缩之外，还需要配合一个好的无线传输技术来满是系统的实时性。RTP是目前为解决流媒体实时传输的一个较好方法。过去的网络传输协议由于功能的需要，一直在可靠性与安全性方面受到较高的重视，而RTP协议则更加倾向于实时性。RTP协议一般与RTCP控制协议一起使用。在嵌入式Linux系统环境中有一些开源的库可以使用，如LIBRTP、JRTPLIB等，我们在开发程序时可以方便的使用这些函数进行开发。
结束语
當今这个计算机技术、网络技术、信息技术飞速发展的时代，视频监控系统已经发展到了以嵌入式为基础的第三代视频监控技术。无线视频监控系统作为第三代视频监控系统的一个分支，具有无需布线、携带方便、使用灵活等优点。
参考文献：
[1]罗微.网络视频监控系统的自适应传输技术研究[D].吉林大学,2012.
[2]孙卫.高速公路视频光传输平台研究与实现[D].长安大学,2011.
[3]姜繁.流媒体传输技术在网络视频监控系统中的研究与应用[D].武汉理工大学,2013.
[4]李海涛.铁路视频监控系统的研究与实现[D].电子科技大学,2013.
[5]朱璐璇.数字视频监控系统及其网络传输改进策略研究[D].电子科技大学,2013.
关键词：视频监控；传输技术；研究
中图分类号：TN941文献标识码： A
引言
随着现代科技的不断发展，计算机技术、网络技术、多媒体技术等已经得到了广泛的应用。其中，视频监控作为一种防范能力较强的安全防范综合系统就是这些技术的综合体现。该系统有着远程图像采集、远程传输以及实时监控等功能。以方便、直观、实时性强等优点被广泛应用于许多领域，借助视频监控系统，人们可以实现对一些重要地点布置采集设备，并利用远端的监控设备查看现场的情况，以方便人们快速的根据实际情况来做出相应的处理。由于计算机技术的增强、网络传输传输速率的加快、嵌入式技术的发展以及图像处理技术的进步，视频监控技术也得到了长足的发展。
一、无线视频监控系统
目前，视频监控正向着便携化、数字化、以及集成化发展。在网络视频监控系统的基础上，结合无线网络技术，出现了一个新的分支：无线视频监控系统。无线视频监控系统有着更高的集成度、灵活度，同时有着更强的携带性，这种系统建立于嵌入式远程视频监控系统之上，整个系统不需要布线，各种信号都由网络传输。目前，这类系统已经成为视频监控中的热点研究对象。
无线视频监控系统的应用领域十分广泛。在某些特定的环境下，如：要搭建监控的系统不便于布线或不可能布线，例如在港口，旷野或山区等地区，布线的成本相当昂贵甚至无法实施，这时便可以采用无线视频监控系统，省去了布线所带来的困难，同时完成了视频信号的传输。可以看出无线视频监控系统的搭建相对有线监控要便捷很多，并且成本更低。
无线视频监控系统基本分为三个部分组成：采集端、传输系统、监控端。采集端将视频信息采集到嵌入式板中，利用数字图像处理技术将信息数字化并压缩后交由传输系统，通过无线网络技术将信息传导监控端，监控端可以为嵌入式设备或PC机等，接收无线信号后利用图像处理技术处理之后便能够在显示屏上播放监控画面。
在视频采集端，目前较为流行的是采用嵌入式处理器加数字摄像头的组合。而监控端方面，人们可是使用各种智能设备作为接收端，如掌上电脑、智能手机、笔记本等。在传输系统中，无线网络技术有很多种，如：WIFI、3G通信技术、通用分组无线业务、蓝牙以及Zigbee技术。WiFi是WirelessFidelity的简称，指的是“无线相容性认证”，同时这也是一种属于无线联网范畴的技术，是一种与蓝牙技术一样的应用于家庭与办公室的短距离无线技术，在此之前的联网方式都是通过网线连接电脑，而现在则是通过无线电波来连网。从本质上来说wifi是一种商业性的认证，其产品符合IEEE802.11a/b/g/n无线网络规范，它是当前全世界范围内应用最为广泛的无线局域网络标准，其工作频段一般都是2.4Ghz。时至今日，IEEE802.11这个标准已经被业界统称作为WiFi。从实际应用的层面上来说来说，WIFI技术可以帮助用户访问电子邮箱、网站和主流媒体，也就是说它为其使用用户提供了一种访问互联网的较为方便的无线途径。WIFI的组建方法简单，没有布线的需要，特别适合需要移动办公的用户。相对于同样的短程无线技术作用半径更大。当前世界上一直最新的WiFi其作用半径半径最远可以达到三百米左右左右，而蓝牙的电波半径却只有区区十五米左右。Wifi的最高传播速度可以达到37.5Mbit/s，丝毫不逊于现有的无线网络，可以满足现在的绝大多数个人、家庭或则社会信息化的基本需求。
二、无线视频监控系统的体系结构
1.无线视频监控系统的总体结构设计
无线视频监视系统总体结构主要分为图像采集端、视频图像接收端两部分，这两部分通过无线网络传输技术实现信息的互通，系统组成如图1.所示。由USB摄像头采集视频数据后，将视频数据存放于ARM板上的存储器中，随后利用视频处理技术将视频数据进行编码压缩，压缩后能够更快的将数据在无线网络中传递到接收端。接收端接收到视频数据后将其进行解码处理后，便可以再LCD显示器上实现播放。
图1.无线视频监视系统构成
将无线视频监视系统按照功能实现来划分，可将系统划分为：视频图像压缩功能、视频流解压功能、视频图像采集功能、以及视频播放功能。如图2.所示。
整个系统的工作流程与工作原理如图3.所示，S3C2440微处理器和USB摄像头构成了整个系统的视频采集终端。视频采集设备为USB摄像头，通过摄像头采集到视频数据之后传到嵌入式芯片处理。系统方案中选用MPEG-4压缩标准来完成视频的编解码。之后通过RPT/RTCP无线网络传输协议从采集端传到监控端。监控端由LCD显示器和S3C2440构成，监控端收到压缩过的视频数据之后，再次利用MPEG-4进行解码。最后，用户便能够随时通过LCD监视现场的情况。
图2.无线视频监视系统功能框图
图3.系统总体结构图
2.无线视频监控系统硬件体系结构
在硬件体系结构的设计之前，根据用户的应用需求，首先选择合适的嵌入式处理器以及扩展外围设备。我们需要对现有的硬件设备进行对比，从性能、成本等方面综合考虑，硬件设备的选型得当直接影响着系统的成败。根据上面所提到到，我们需要为嵌入式处理器、视频采集设备、无线收发设备、视频显示设备等进行选择、设计。
2.1嵌入式处理器的选择
近些年，嵌入式处理器发展飞快。目前比较知名的嵌入式处理器有：摩托罗拉的68000/Coldfire、IBM的PowerPC、Sun的spare和ARM的ARM系列等。
无线视频监控系统的开发过程中，如何选择这些不同型号的产品十分重要。在整个系统中，嵌入式处理器相当于整个系统的心脏，它需要参与到采集图像、编解码以及网络传输等多种工作中。因此从性能、稳定性、扩展性以及性价比多方面原因。目前，ARM处理器的应用广泛，并且拥有庞大的客户群和完善的文档系统，因此本文选择ARM处理器中SAMSUNG的S3C2440作为本次开发的嵌入式处理器，同时选择友善之臂的MINI2440作为搭载此处理器的开发板。S3C2440内核为ARM920T，具有16/32位RISC结构，其CPU运行频率为400MHz，最高可达533Mhz，其性能完全可以实现图像采集、传输以及播放等工作需要。板载64MB的SDRAM内存，32bit数据总线，SDRAM时钟频率高达100MHz，ARM920T处理器内置MMU(内存管理单元)，能够对虚拟存储进行管理，支持WindowsCE、Linux等嵌入式操作系统，该处理器采用的是AMBA总线结构，提高了硬件的性能。该处理器最大支持256K色的TFT液晶显示屏，完全能够支持无线视频监控系统的功能需求。该处理器还提供了CMOS摄像头接口并可以外接USB设备。三星公司的S3C2440芯片市场价格只有50元左右，成本较低也是本文选择此芯片的一个原因。
2.2视频显示设备
根据无线视频监控系统自身的特点，由于其便于携带、灵活的特性，视频播放设备不可以太大，而太小的屏幕也无法清晰的使用户观看到监控现场。所以本文选择了NEC7.0寸TF以及T电容式触摸屏，它可以较好的完成分屏播放功能，显示色彩为256K，大小为800X480。并且根据用户的需要，只需更改一些参数便可以更换成更为小巧的NEC3.5寸全新真彩LCD，其大小为240x320，以支持掌上设备。
3.系统硬件体系结构的设计
在核心嵌入式处理器以及外围设备选择完毕后，需要根据所选择硬件设备的特点以及工作方式对整个系统进行硬件体系结构的设计。无线视频监控系统硬件体系结构图如图4.所示。
图4.无线视频监控系统硬件体系结构图
4.无线视频监控系统软件体系结构
无线视频监控系统之前，同样需要像选择硬件设备一样，为软件系统在稳定性、安全性、运行效率、容错性等方面做一系列的比较以及取舍。在软件体系结构中，操作系统是核心。操作系统是管理计算机硬件资源，控制其他程序运行并为用户提供交互操作界面的系统软件的集合。操作系统是计算机系统的关键组成部分，负责管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本任务。之后，在操作系统以及硬件设备的支持上，选择合适的视频采集技术、视频编解码技术、无线网络传输技术、多线程技术等。
5.无线传输技术
对于监控的实时性有较高的要求，除了对采集到的时间进行压缩之外，还需要配合一个好的无线传输技术来满是系统的实时性。RTP是目前为解决流媒体实时传输的一个较好方法。过去的网络传输协议由于功能的需要，一直在可靠性与安全性方面受到较高的重视，而RTP协议则更加倾向于实时性。RTP协议一般与RTCP控制协议一起使用。在嵌入式Linux系统环境中有一些开源的库可以使用，如LIBRTP、JRTPLIB等，我们在开发程序时可以方便的使用这些函数进行开发。
结束语
當今这个计算机技术、网络技术、信息技术飞速发展的时代，视频监控系统已经发展到了以嵌入式为基础的第三代视频监控技术。无线视频监控系统作为第三代视频监控系统的一个分支，具有无需布线、携带方便、使用灵活等优点。
参考文献：
[1]罗微.网络视频监控系统的自适应传输技术研究[D].吉林大学,2012.
[2]孙卫.高速公路视频光传输平台研究与实现[D].长安大学,2011.
[3]姜繁.流媒体传输技术在网络视频监控系统中的研究与应用[D].武汉理工大学,2013.
[4]李海涛.铁路视频监控系统的研究与实现[D].电子科技大学,2013.
[5]朱璐璇.数字视频监控系统及其网络传输改进策略研究[D].电子科技大学,2013.