摘  要： 闡述了嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計以及系統(tǒng)的功能性能設(shè)計，并概要敘述了系統(tǒng)硬件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計方案,。核心部分是基于B/S模式的客戶端瀏覽,，軟件的設(shè)計與實現(xiàn)基于組件化的技術(shù)，把對攝像機的管理和控制操作封裝成ActiveX控件,，然后將控件嵌入到監(jiān)控頁面中,，用戶通過對頁面上ActiveX控件的操作即可實現(xiàn)對嵌入式網(wǎng)絡(luò)攝像機的監(jiān)控和管理操作。
關(guān)鍵詞： 嵌入式,；視頻監(jiān)控；ActiveX,；客戶端瀏覽

    隨著計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展,，嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)將先進的嵌入式技術(shù)與視頻傳輸技術(shù)有效地結(jié)合在一起，成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢,。在監(jiān)控現(xiàn)場,，利用嵌入式技術(shù)采用專用芯片和實時操作系統(tǒng)，把視頻壓縮和網(wǎng)絡(luò)傳輸功能集成到一個嵌入式網(wǎng)絡(luò)攝像機內(nèi),，可以直接連入以太網(wǎng),，有效地提高系統(tǒng)的實時性和穩(wěn)定性。在監(jiān)控終端,，一方面,，遠(yuǎn)程監(jiān)控人員通過在IE瀏覽器內(nèi)輸入攝像機的IP，即可訪問到網(wǎng)絡(luò)攝像機,，進行監(jiān)控現(xiàn)場的瀏覽[1],；另一方面,，監(jiān)控人員也可通過專用的監(jiān)控終端軟件進行現(xiàn)場監(jiān)控，這兩種方式都無需安裝特殊的硬件設(shè)備即可方便地對監(jiān)控現(xiàn)場進行實時遠(yuǎn)程監(jiān)控,，大大降低了系統(tǒng)的成本,，極大地方便了整個監(jiān)控系統(tǒng)的操作和維護。
    嵌入式網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控技術(shù)有效地改善了基于PC的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的缺陷,，可以很好地解決基于PC的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中存在的問題,，如視頻數(shù)據(jù)量大[2]、直接存儲和傳輸將耗費大量的資源,、實現(xiàn)圖像實時存儲和網(wǎng)絡(luò)傳輸困難等,。
1 基于Web的嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
    基于Web的嵌入式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)主要由嵌入式網(wǎng)絡(luò)攝像機硬件、嵌入式軟件（采集端）和遠(yuǎn)程管理軟件（瀏覽端）三部分組成,。
    在嵌入式的視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)中視頻處理和Web 服務(wù)器高度集成[3],。監(jiān)控系統(tǒng)由安裝在現(xiàn)場的嵌入式網(wǎng)絡(luò)攝像機從攝像頭獲得原始的視頻信號, 通過視頻編碼器，將模擬視頻數(shù)字化后壓縮成MPEG4視頻數(shù)據(jù),，然后通過流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)換成流媒體格式,，從以太網(wǎng)接口實時地傳送到計算機網(wǎng)絡(luò)；實時監(jiān)控客戶端連接到計算機網(wǎng)絡(luò)上,，從嵌入式視頻監(jiān)控模塊獲得MPEG4視頻數(shù)據(jù)[4],，直接通過瀏覽器即可觀看攝像機的圖像，授權(quán)用戶還可以控制攝像機,、云臺,、鏡頭的動作或?qū)ο到y(tǒng)配置進行操作，并且該系統(tǒng)支持多客戶端同時監(jiān)控,。
2 系統(tǒng)的主要功能
    系統(tǒng)提供兩種用戶監(jiān)控界面：IE瀏覽器的監(jiān)控界面,，能夠提供1路視頻的現(xiàn)場瀏覽、錄像,、遠(yuǎn)程控制（對攝像機云臺和鏡頭進行控制）和系統(tǒng)配置（報警設(shè)置,、解碼器設(shè)置等）；專用程序控制界面,，能夠提供1～6路網(wǎng)絡(luò)攝像機的圖像瀏覽,、錄像及遠(yuǎn)程控制。
    系統(tǒng)具有基于圖像分析的異常報警功能,，攝像機提供IO信號實現(xiàn)與其他報警設(shè)備的聯(lián)動,，報警方式可以通過電子郵件傳送給指定的接收人，同時攝像機能夠?qū)缶瘯r刻拍攝的照片發(fā)送到指定的ftp服務(wù)器上,。
    系統(tǒng)具有帶寬自適應(yīng)功能,，能夠在Internet上自適應(yīng)調(diào)整編碼速率，實現(xiàn)最佳的音視頻質(zhì)量控制,。
3 硬件設(shè)計
    嵌入式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)硬件部分的核心功能是視頻數(shù)據(jù)采集,、壓縮,、傳輸和控制[5]，是監(jiān)控系統(tǒng)前端的數(shù)據(jù)處理和交互中心,。網(wǎng)絡(luò)攝像機有內(nèi)置的CCD圖像模塊,、視頻服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、Web服務(wù)器,，可提供視頻處理,、Internet接入等功能，支持TCP/IP等多種通信協(xié)議,。硬件設(shè)計基于華邦公司的芯片組,，內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    硬件設(shè)計主要包括3個模塊：視頻處理模塊,、基于嵌入式微處理器的最小系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)接入模塊,。
4 軟件設(shè)計
    從總體上講該嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)包括采集端的軟件體系結(jié)構(gòu)和瀏覽端的軟件體系結(jié)構(gòu)兩部分。結(jié)構(gòu)模型分別如圖2,、圖3所示[6],。

    從功能角度，采集端的軟件體系結(jié)構(gòu)可劃分為5個部分：(1)現(xiàn)場預(yù)覽,、運動檢測及報警部分,。原始碼流捕獲組件從代理軟卡中得到Y(jié)UV格式的視頻數(shù)據(jù)，由DirectDraw顯示組件進行多路的現(xiàn)場預(yù)覽,；運動檢測組件從捕獲的YUV數(shù)據(jù)中,，抽取Y分量，進行運動檢測,，確定是否有異常,，報警組件根據(jù)異常情況進行報警。(2)存儲部分,。壓縮碼流捕獲組件從代理軟卡中得到多路壓縮的復(fù)合媒體流,，通過存儲組件存為標(biāo)準(zhǔn)格式的多媒體文件，同時向數(shù)據(jù)庫中寫相應(yīng)的文件信息,。(3)回放部分，即多媒體播放部分,。異步源過濾器直接打開多媒體文件,，在多媒體播放控制器的協(xié)調(diào)下，完成解碼及同步的視頻顯示和音頻播放,。(4)前端設(shè)備控制功能,。設(shè)備控制器接收用戶界面發(fā)出的或網(wǎng)絡(luò)傳送來的（多用戶代理轉(zhuǎn)發(fā)的）控制命令，控制解碼器,，完成對云臺,、鏡頭等前端設(shè)備的控制,。(5)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸部分。完成現(xiàn)場多媒體數(shù)據(jù)及歷史多媒體數(shù)據(jù)的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的傳輸,，用于支持瀏覽端的現(xiàn)場預(yù)覽和記錄回放功能,。其基本過程是碼流經(jīng)碼率控制部分進行碼率調(diào)整，然后由RTP組件傳送到網(wǎng)絡(luò)中,。傳輸啟動之初組播控制器根據(jù)多用戶代理提供瀏覽端的組播策略來協(xié)商組播策略,；傳輸過程中，RTCP組件實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)狀況并反饋給決策控制器,，決策控制器控制分離器,、視頻抽幀器、音頻轉(zhuǎn)移器和碼流復(fù)合器組件,，完成碼流的動態(tài)整合,。
    從功能的角度，瀏覽端的軟件體系結(jié)構(gòu)可劃分為4個部分：(1)前端設(shè)備控制部分,。前端設(shè)備控制器接收用戶界面發(fā)出的控制命令,，通過客戶端代理發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)，完成對采集端的云臺,、鏡頭等設(shè)備的遠(yuǎn)程控制,。(2)采集端回放信息檢索部分，采集端回放檢索器通過與采集端的交互,，給出滿足限定條件（日期,、監(jiān)控地點）的歷史記錄的信息。(3)網(wǎng)絡(luò)的接收與反饋部分,。組播控制器根據(jù)客戶端代理給定的用戶的基本帶寬情況（局域網(wǎng)還是非局域網(wǎng)）及請求的任務(wù)類型（現(xiàn)場預(yù)覽還是歷史回放）,，確定該接收碼流是否基于組播策略接收。RTP組件完成碼流的接收,，RTCP組件檢測碼流的丟包率并反饋給客戶端代理,，由其反饋給采集端。(4)多媒體信息播放部分,，同步源過濾器從RTP組件得到碼流,，在控制器的協(xié)調(diào)下，完成解碼及同步的視頻顯示和音頻播放,。
    瀏覽端的ActiveX控件主要完成了視頻接收,、解碼及顯示的功能，將視頻接收和解碼程序創(chuàng)建為一個動態(tài)鏈接庫,，通過控制調(diào)用這個動態(tài)鏈接庫,，實現(xiàn)了與采集服務(wù)器的通信以及實時視頻的顯示。
    本系統(tǒng)可實現(xiàn)對監(jiān)控現(xiàn)場的瀏覽,、云臺鏡頭等的控制,、圖像參數(shù)的設(shè)置,、用戶的管理等。即插即用的設(shè)計方案靈活性強,，所有編碼,、解碼、壓縮等功能都集成在一起,，可直接接入網(wǎng)絡(luò)中的任何一個節(jié)點,，可利用已有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，省去了復(fù)雜的布線,，降低了成本,。同時提供了訪問權(quán)限的賬號管理機制，對訪問者采用權(quán)限校驗方式,，只有授權(quán)用戶才可對網(wǎng)絡(luò)攝像機進行訪問,，為系統(tǒng)的安全提供了保障。鏡頭固定,、系統(tǒng)用作安全監(jiān)視時,，可輔助值班人員自動發(fā)現(xiàn)運動對象并發(fā)出報警信息。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)運動對象后,，自動記錄運動對象出現(xiàn)的時刻和當(dāng)前幀位置作為異常事件檢索的索引,，自動存儲并可發(fā)送給指定的服務(wù)器。
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