一種改進的嵌入式網絡視頻監控系統

基于PC的網絡視頻監控系統在20世紀90年代末得到迅速發展，目前仍然是視頻監控系統的主流，但這種系統有穩定性不夠好、功耗高、軟件開放性較差的缺點。隨著嵌入式系統的廣泛應用，出現了基于嵌入式的網絡視頻監控系統，它結合多媒體技術、圖像處理技術、嵌入式操作系統技術和網絡技術，使視頻監控技術發展到一個新階段。當前，這種嵌入式視頻監控系統正以其體積小、功耗低、成本低、穩定性高、操作簡單、軟件開放性好等優點獲得越來越多的應用。

2 嵌入式視頻監控系統總體構架

本系統由視頻監控終端和監視控制中心系統兩部分組成，如圖1所示。其中視頻監控終端由運行著視頻監控軟件的嵌入式操作系統和攝像機構成。攝像機采集視頻，采用H.263編碼，進行軟件壓縮后，采用H.263編碼，利用IP網傳送給監控中心，接收監控中心的控制命令，改變監視圖像的分辨率和幀率等參數。監控中心一般由一臺運行監控中心軟件的計算機承擔，接收來自遠程監控終端的壓縮視頻流，對其進行解碼，利用顯示模塊顯示監視畫面，同時將壓縮視頻流存儲。

3 傳統嵌入式視頻監控終端方案介紹

一般的嵌入式系統多用單ARM核的芯片作為中央處理器。ARM采用RISC指令集，它適合處理控制代碼，而不適合語音處理、視頻編解碼等實時數字信號處理。在網絡監視終端中不但有復雜的控制代碼，還有相當頻繁的視頻編碼任務，單ARM核的嵌入式系統很難勝任視頻監控終端的全部工作，用這種系統實現的視頻監控終端由于ARM核本身數字運算能力的限制，會造成視頻編碼幀率很低，不能滿足人眼對監視視頻流暢度的需求。DSP是專門為數字信號處理設計的芯片，它具備語音、視頻應用所需要的實時信號處理功能。如果利用ARM和DSP各自的優勢將視頻監控終端的任務合理分配給兩個核來完成，將會大大提高整個系統的性能。視頻監控終端的軟件系統框圖如圖2所示。

4 基于OMAP5912的改進方案設計

OMAP5912是TI公司開發的ARM+DSP雙核架構的處理器。它集成了高功效的TMS320C55x數字信號處理器(DSP)和高性能ARM9 RISC微處理器。因此，OMAP5912可提供視頻壓縮編碼所需要的算術運算集中的處理能力，同時還可提供系統層操作所需要的通用性能。DSP和ARM通過一套共享式存儲器架構，利用TI提供的DSP／BIOS Bridge的API，可方便地把需要大量運算的功能交給DSP組件，以異步方式執行，且不占用ARM處理器的核心資源。對于基于OMAP的開發，軟件開發者可利用TI獨特的DSP／BIOS Bridge快速地完成整個系統的程序開發，并不必分別替兩顆處理器書寫程序，也不必在較困難的DSP程序語言環境下工作。

根據嵌入式視頻監控終端所要執行的任務，可將視頻采集模塊、網絡傳輸模塊、界面控制模塊和操作系統交由ARM執行，而把視頻編碼模塊交由DSP單獨完成。ARM通過DSP／BIOS Bridge提供的應用程序接口控制DSP中視頻編碼任務的執行，并與DSP交換任務運行結果和狀態信息。在本系統中視頻編碼部分程序，可通過標準的多媒體應用編程接口(MM API)，使用多媒體引擎，對相關的DSP任務通過DSP API接口用DSP／BIOS Bridge來完成；最后由DSP／BIOS Bridge對數據、I／O流和DSP任務控制進行協調。改進的視頻監控終端軟件系統如圖3所示。