基于CDMA的無線網絡視頻監控系統的設計

1 引言

　　隨著寬帶和無線網絡的普及和進一步發展、人們對視頻通信、視頻播放等數字媒體服務的要求越來越多，而網絡視頻監控就是在這樣的市場環境下應運而生。該系統整合了FPGA數字視頻信號處理技術、CDMA網絡和Internet網絡的優勢，無論您身在何處、任何時間，都可以迅速接入系統，隨時隨地的進行遠程監控管理。 CDMA無線網絡視頻監控系統可以和其他的有線/無線網絡多媒體視頻監控系統兼容，便于用戶在不同網絡環境下的使用。

2 系統整體構成

　　系統整體框圖如圖1所示。

圖1 系統整體框圖

　　本文實現的視頻監控系統主要分為兩部分：第一部分，利用硬件描述語言實現視頻采集，視頻VGA顯示，視頻壓縮，視頻緩沖存儲。第二部分，在FPGA中嵌入NiosⅡ軟核，通過Nios Ⅱ軟核控制，將緩沖區的壓縮好的視頻數據通過CDMA無線模塊傳輸到遠端服務器。

系統整體框圖各部分功能如下：

　　視頻采集部分；將攝像頭采集進來的模擬視頻數據轉換為數字視頻數據，并獲取相應視頻控制信號。視頻格式轉換部分；將采集模塊輸出的視頻數據轉換成需要的視頻格式。視頻緩存部分；將視頻數據暫存在FIFO中，然后由FIFO轉存在SDRAM中。CDMA模塊部分；將壓縮好的視頻數據通過CDMA傳輸到遠端服務器。VGA視頻顯示部分；將攝像頭采集進來的視頻通過VGA接口，在本地顯示器顯示。NiosⅡ控制部分；當監控系統發現異常現象時，Nios Ⅱ控制系統控制視頻壓縮、視頻緩存和CDMA模塊三部分協調工作，將壓縮好的視頻數據由CDMA傳輸給遠端服務器。遠端服務器將CDMA傳送回來的圖像數據在上位機上解壓以圖片方式顯示，并記錄事件發生時間。

　　用戶端將CDMA傳回的數據經由提供的解碼記錄軟件，在PC機顯示，并記錄事件發生時間。

3 系統設計與實現

　　本系統設計主要包括以下模塊：圖像采集模塊，圖像處理模塊，VGA顯示模塊，CDMA無線傳輸模塊，遠端服務器。

3.1 圖像采集模塊

　　采集模塊是整個系統非常重要的前端，采集質量的好壞將直接影響整個系統的識別效果，同時采集的速度也是整個系統設計速度的瓶頸所在。

　　本設計中采用了ADV7181來完成視頻處理。ADV7181對視頻信號進行采樣解碼后，得到與CCIR656標準兼容的YCrCb 4:2:2格式的輸出編碼。要對YCrCb 4:2:2格式的數字圖像數據進行后續處理。

　　彩色CCD攝像頭采集到的模擬視頻信號，經過ADV7181芯片的解碼得到數字視頻信號。ADV7181芯片通I2C總線控制，I2C控制模塊是由自定義外設實現的，SOPC提供的IP核只需對其參數進行配置便可加入到該系統中。圖像采集模塊如圖2所示。

圖2 圖像采集模塊

　　2C20通過I2C來控制ADV7181B對視頻信號的采樣。ADV7181B芯片產生的數字視頻信號、控制信號和狀態信號送入控制芯片FPGA中，即把場同步信號VREF、行同步信號HREF、奇偶場標志信號RTS0、片選信號CE、垂直同步信號VS、象素時鐘信號LLC2以及數字視頻信號VPO等管腳連接到FPGA芯片，以獲知各種采集信息。