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基于網(wǎng)絡(luò)的嵌入式MPEG-2遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

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【基于網(wǎng)絡(luò)的嵌入式MPEG-2遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)】南京郵電學(xué)院; 王海波; 李 賓
一、系統(tǒng)介紹
Vstar MPEG-2系列遠(yuǎn)程數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一個基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的嵌入式遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)，采用嵌入式設(shè)計方案MPEG-2和視頻壓縮技術(shù) 。該系統(tǒng)具有以下特點：圖像高清楚、系統(tǒng)穩(wěn)定性高，畫質(zhì)可達(dá)DVD效果，能夠?qū)崿F(xiàn)單畫面輪流監(jiān)看和1-16個畫面同頻監(jiān)看，支持遠(yuǎn)程和本地云臺控制，支持多任務(wù)工作方式，而且圖像存儲、監(jiān)看、遠(yuǎn)程控制可同步進(jìn)行，監(jiān)控距離隨網(wǎng)絡(luò)延伸而不斷加長 。該系統(tǒng)分為遠(yuǎn)程現(xiàn)場、通信網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控服務(wù)三部分 。
遠(yuǎn)程現(xiàn)場部分和監(jiān)控服務(wù)部分都安裝了MPEG-2圖像處理設(shè)備和有線網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備，軟件結(jié)構(gòu)采用Client/Server結(jié)構(gòu)，在遠(yuǎn)程現(xiàn)場的有線網(wǎng)絡(luò)接口上運(yùn)行的是服務(wù)器端軟件，監(jiān)控中心運(yùn)行客戶端軟件 。遠(yuǎn)程現(xiàn)場的軟件在系統(tǒng)啟動后要向監(jiān)控中心注冊，作為一個監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)該具有監(jiān)控點的名稱和監(jiān)控點的特性描述內(nèi)容 。監(jiān)控中心在認(rèn)證該監(jiān)控點之前，為了避免與已經(jīng)存在的監(jiān)控點名稱相同而造成混淆，必須先檢測網(wǎng)上是否已經(jīng)存在名稱相同的監(jiān)控點，假如是則會提醒用戶更換名稱 。在通過權(quán)限認(rèn)證后Client端可以通過網(wǎng)絡(luò)與Server端建立TCP/IP連接，兩端的通信包括圖象數(shù)據(jù)和控制指令通信，Client端可以在權(quán)限答應(yīng)范圍內(nèi)根據(jù)需要通過監(jiān)控中心來調(diào)節(jié)Server端的參數(shù)設(shè)置和工作方式，Server端則向Client端發(fā)送經(jīng)過編碼處理后的MPEG-2視頻碼流 。
客戶端軟件運(yùn)行在監(jiān)控中心的PC上，提供相應(yīng)的用戶控制接口 。用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)和Server端建立不同類型的連接，從而獲取不同的服務(wù) 。Server端軟件運(yùn)行在遠(yuǎn)程現(xiàn)場PC104上，它的功能比較豐富，包括硬件的驅(qū)動控制、通信線路治理、圖象數(shù)據(jù)傳輸、系統(tǒng)控制、攝像頭/云臺調(diào)節(jié)等等 。
二、系統(tǒng)硬件設(shè)計
硬件核心部分是MPEG-2視頻處理設(shè)備的設(shè)計，圖2中簡單介紹了MPEG-2硬件視頻壓縮處理的結(jié)構(gòu) 。MPEG-2視頻采集壓縮模塊以富士通MB86390芯片為核心，完成對標(biāo)準(zhǔn)視頻信號（PAL或NTSC信號）的A/D轉(zhuǎn)換、MPEG-2壓縮以及與PC104主機(jī)之間的通信功能 。圖2中視頻解碼A/D把從攝像頭輸入的模擬視頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻信號，然后進(jìn)行編碼預(yù)處理，編碼預(yù)處理是將接收的視頻信號處理為規(guī)定的格式，即把視頻解碼輸出的CCIR601格式的信號轉(zhuǎn)化為編碼器可以處理的CIF或QCIF格式，然后再進(jìn)行MPEG-2壓縮編碼 。圖中的SRAM用來做編碼所需的幀存和存儲編碼完成后的碼流數(shù)據(jù) 。PC104上的軟件則通過總線接口單元來控制編碼器的參數(shù)設(shè)置和讀取編碼壓縮后的碼流數(shù)據(jù) 。該模塊包括以下功能單元：以SAA6252為核心的視頻A/D單元，以MB86390為核心的MPEG-2視頻壓縮單元，以AT89C51與EPM7128(EPLD) 為核心構(gòu)成的控制邏輯和總線接口單元 ?？偩€接口單元是在EPLD中實現(xiàn)的，它是本模塊與主機(jī)（PC104）進(jìn)行交互的通道，可以和主機(jī)進(jìn)行視頻碼流和控制數(shù)據(jù)的交換 ?？刂七壿嬍且曨l采集壓縮模塊的核心，它控制并協(xié)調(diào)各模塊的工作，提供控制信號，通過EPLD編程實現(xiàn)系統(tǒng)各模塊所需要的選通、緩沖、讀/寫使能、數(shù)據(jù)總線和地址總線的切換等等 。
鏡頭云臺控制是通過PC104主機(jī)的RS232接口進(jìn)行的，答應(yīng)用戶根據(jù)自己的要求調(diào)節(jié)系統(tǒng) 。用戶可以通過調(diào)節(jié)鏡頭的景深（Zoom）、焦距（Focus）以及光圈（Iris）來調(diào)整圖像質(zhì)量，還可以通過云臺的上下左右調(diào)節(jié)來獲取不同角度的圖像 。由監(jiān)控中心的Client端軟件通過SOCKET網(wǎng)絡(luò)接口，把調(diào)整信息發(fā)送給Server端，Server接收到控制指令后，進(jìn)行指令識別，然后向?qū)?yīng)的RS232接口發(fā)送指令去控制云臺，完成調(diào)整任務(wù) 。

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