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网络视频监控系统是在数字化视频数据的网络实时传输和控制成为可能的情况下产生的以计算机技术、图像视频压缩技术和视频数据实时传输技术为核心的新型数字视频监控系统,具有附属设备少,造价低、操作简单、维护方便等特点。将IP网络技术、嵌入式技术和多媒体技术相结合,构建一个灵活高效、可扩展性强、可靠性高的多媒体监控系统是当前监控技术的发展趋势。本文所讨论的就是一个嵌入式的数字视频监控系统的设计与实现。本系统的监控终端的设计采用了先进的嵌入式技术,将监控终端的所有功能都集中到一块嵌入式系统板上,采用以太网作为网络传输介质,并使用TCP/IP网络协议。这种设计和早期的用工控机或者PC机做监控终端的系统相比,具有很多优点,如成本低,功耗低,体积小,安装方便,具有较高的稳定性和可靠性,系统维护方便。本文对监控终端的两种设计方案——基于单任务的系统实现和基于嵌入式操作系统(μClinux)的系统实现——分别进行了探讨。
综合考虑C/S模式和B/S模式的特点,本文提出一种混合的嵌入式监控系统体系结构。这种新型的体系结构综合考虑了系统的安全性、灵活性和易维护性。同时给出了系统在PC端软件实现中的关键技术。
本系统硬件以BlackfinDSP为核心处理器,围绕该处理器设计了DSP最小系统板和外围接口板。这种基于单DSP的硬件设计具有很高的稳定性和高性价比的特点,并且有利于进行系统功能的扩展。
本系统视频采用了MPEG-4编码协议进行编码,符合国内外视频监控标准。为了高效实时的实现BlackfinDSP上的图像编码,本文对MPEG-4的编码算法进行了优化。同时结合BlackfinDSP的特点在代码一级采取措施,有效减少了编码的运算量,使得编码系统的达到实时。
在单任务的嵌入式系统中,本文在系统硬件上成功实现了视频采集驱动、网络驱动和一个简化的TCP/IP协议栈,并在此基础上实现了单任务的主控程序。
将嵌入式操作系统μClinux成功移植到系统硬件上之后,系统的开发变得相对容易,并且其支持的功能也更加完备。本文在μClinux系统下设计了硬件设备的驱动程序和多进程的应用程序,并为进一步提高灵活性考虑设计了全新的监控系统体系结构。