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基于嵌入式的远程视频监控系统的研究综述

时间:2011-06-23 22:15来源:知行网www.youyuan-chem.com 编辑:麦田守望者

摘要

视频监控系统是安全防范系统的组成部分,它是一种防范能力较强的综合系统。视频监控以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近年来,随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展,视频监控技术也有长足的发展,由传统的模拟视频监控发展到现在的数字视频监控,其中又以基于网络的嵌入式数字视频监控技术发展最快、最具推广应用前景。
以往的基于远程视频监控的嵌入式系统多采用AMR和DPS的双核体系结构,ARM芯片在嵌入式系统中主要用于控制和少量的数据处理,DSP芯片主要用于对数字信号的处理。但双核系统有一个缺点就是AMR和DPS之间的通信和协调机制较复杂,系统开销较大。本论文课题研究开发了一种新的基于远程视频监控的嵌入式系统,该系统采用单核结构,使用专用集成电路实现MPEG4的编码,结构简单,性能稳定,大大降低了系统的复杂性。因此本文主要讨论了视频监控系统的发展动态、嵌入式系统的发展动态并分析了基于远程视频监控的嵌入式系统的关键技术,再介绍基于嵌入式远程视频监控系统上的进一步研究方向。
关键词:嵌入式系统 视频监控系统 发展动态 关键技术 研究方向

Abstract
The video monitor system is an important part of security
Defense system, which is a skillful integrated defense system.
Video monitor system is widely used in a lot of occasion,for
Its intuition and convenience.Recently, Video monitor system
Has been well developed along with a very fast speed development
Of the technology for modern digital technology.Embedded digital video monitor system.
The embedded system based on video monitor designed ago is
Mostly based on the ARM and DSP dual-core architecture. The ARM
core is mainly used in digital processing. But the mainly drawback of this dual-core architecture is very complexity since there are s lot of communication and correspond between the dual-core. The overdraw of the system is really large.This thesis develops a new embedded system based on single core architechture which use the ASIC implementing the coding of the MPEG-4. The architechture of this system is very simple and stable. This article discusses the developments in video surveillance systems, embedded systems and analyzes developments in remote video surveillance based on the key technologies for embedded systems, and later embedded remote video surveillance system based on further research.
Keywords: Embedded system,Video monitor system,Developments,
Key technology developments, Research.


正文

随着国民经济的快速发展,科技的日新月异,各行各业都开始对原有的系统
进行升级换代,以使其适应经济和社会发展的需要,数字化、网络化就是发展趋
势。嵌入式系统就是在这一大趋势下应运而生的。嵌入式系统以其体积小、效率
高、性能稳定、成本低得到了广大用户的喜爱,在各行各业大显身手。嵌入式系
统就是把计算机直接嵌入到应用系统中,它融合了计算机软/硬件技术、通信技
术和半导体微电子技术,是信息技术IT(Information Technology)的高端产
品。嵌入式系统是由嵌入式处理器、嵌入式操作系统和嵌入式应用软件组成。嵌
入式系统早期主要是应用于军事及航空航天领域,以后逐步广泛应用于工业控
制、仪器仪表、汽车电子、通信和家用电器等领域。当今,嵌入式系统带来的工
业年产值己经超过了1万亿美元,1997年来自美国嵌入式系统大会(Embedded
System Conference)的报告指出,未来5年仅基于嵌入式计算机系统的全数字
电视产品,就将在美国产生一个每年1500亿元的新市场。美国汽车大王福特公
司的高级经理也曾宣称,“福特出售的‘计算能力’己超过了IBM”,由此可以想象嵌入式系统工业的规模和广度〔划。在需求推动,技术拉动之下,嵌入式系统也由8位系统发展到了32位系统。随着技术进步,32位系统的价格也不比8位系统高多少,有些系统使用32位机整体成本甚至比8位机还低,这样更使32位系统得到广泛应用。目前在32位市场上,AMR扮演着8位市场上的8051的角色。在本课题中,我也使用的是A枷处理器。与此同时,视频监控系统以其直观、方便、信息内容详实被广泛应用于生产管理,保安等场合。经过多年的发展,视频监控系统取得了长足的进步,已由模拟视频监控进入了数字视频监控。数字视频监控又有基于PC的数字视频监控和基于嵌入式系统的数字视频监控。综合比较之后,我们认为基于嵌入式系统的数字视频监控更有发展前景。
一 视频监控系统的发展动态
视频监控系统是一门集计算机技术、通信技术和数字视频技术于一体的综合
系统,它是安全防范系统的重要组成部分,是一种防范能力较强的综合系统。视
频监控系统以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于工业生产、交通、电力、
银行、智能办公大楼等许多场合。
近年来,随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展,视频监控
技术也有长足的发展,由传统的模拟视频监控发展到现在的数字视频监控。视频
监控技术的发展大致可分为三个阶段:
(一) 基于模拟视频监控的工业电视系统
从摄像机、电视机出现的那天起,原始的视频监控系统就己经诞生。它被广
泛应用于保安、生产管理等场合。本地模拟图像监控系统主要由摄像机、视频矩
阵、监视器、录像机等组成,由视频线、控制线缆等连接。采用视频电缆(少数
采用光纤),传输距离不能太远,主要应用于小范围内的监控,如大楼监控等。
监控图像一般只能在本地控制中心观看。而且,传统的模拟视频监控系统有几个
致命缺陷:
1 布线复杂:传统的视频监控主机通常放置在总监控室中,现场的每一
个摄像头都要拉一根很长的同轴电缆到总监控室。传感器信号量和报
警器控制信号也需要分别布线到总监控室。
2 设备庞杂:传统的视频监控系统每一个监视器只能固定监视某一个摄
像头的画面,因此总监控室通常需要摆放上十台甚至更多监视器,即
使是做画面切割,一个监视器也只能固定监视某四个摄像头的画面,
而这样又要添加昂贵的分屏器。此外,系统还需要解码器和电源等设
备。
3 智能化低:传统的视频监控系统视频和报警实际上是分开来的,报警
后需要人的干预,不可能自动做一些智能化的反应;例如根据报警状
况决定关闭某电源或是启动某装置,通常视频总是要每天24小时录象
才能保证记录到事故发生的过程。
4.监控质量不高:由于模拟信号容易受干扰,所以监控质量不高。
.监控的范围有限:由于模拟线路不可能很长,所以信号传输距离有限,
且无法联网,仅限于同一建筑物或工厂那。
(二) 基于多媒体PC的本地、远程视频监控系统
90年代中后期,计算机网络开始普及并得到迅猛发展,视频技术的发展也日新月异,这些技术的发展特别是视频压缩技术的出现和发展,使数字视频的存储和传输成为可能。计算机技术的成熟和微机的普及,也为基于多媒体CP的视频监控系统的发展创造了条件。
基于多媒体CP的监控系统一般采用下面的结构:在远端监控现场,有若干
个摄像机、各种检测、报警探头与数据设备,通过各自的传输线路,汇接到多媒
体监控终端上,多媒体监控终端可以是一台CP机,也可以是专用的工业机箱组
成多媒体监控终端。
由于数字信号传输的可靠性高,而且数字化的视频流数据可以通过各种方式
被连接在网络上的计算机共享,所以与模拟视频监控系统相比,基于CP的多媒
体监控系统具有传输距离远,图像质量好,数据保存成本低等优点。而且监控人
员无需在监控现场就可以监控现场进行实时监控,大大提高了监控工作效率和灵
活性。因此,基于多媒体PC的监控系统自出现后得到了广泛应用,占据了监控
系统的主要市场并逐步取代了模拟视频监控系统。
但基于CP的多媒体监控系统还存在许多问题:监控系统需要专人职守,维护繁琐。实时性不高,稳定性较差。.成本较高。可扩展性差:采用专用的压缩卡和解压卡对视频数据进行压缩和解压,只能支持一种编码格式,无法提供对其他编码方式的支持。
(三)基于嵌入式技术的视频监控系统
目前虽然基于多媒体CP的监控系统仍然占据监控系统的主要市场,但是它具有:结构复杂,可靠性、稳定性不高,价格昂贵,操作繁琐等缺陷。特别是很多场合需要在一个监控现场安装多个摄像头,并需要在监控终端同时对多个监控现场进行实时监控。对于这种需求,如果仍然采用基于多媒体CP的监控系统,
利用专用的压缩卡和解压卡对视频数据进行压缩和解压,就需要大量的压缩解压
卡,使整个系统更加复杂,稳定性和可靠性更低,整个系统的成本也更高。

二 嵌入式系统的发展动态
(一)嵌入式系统的定义
嵌入式系统被定义为:以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可剪裁,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统,嵌入式系统是硬件和软件的有机结合体,并以硬件的形式表现出来
(二)嵌入式系统的发展趋势
在当前数字信息技术和网络技术高速发展的后CP(Post一CP)时代,嵌入式系统己经广泛地渗透到科学研究、工程设计、军事技术、各类产业和商业文化艺术以及人们的日常生活等方方面面中。随着国内外各种嵌入式产品的进一步开发和推广,嵌入式技术越来越和人们的生活紧密结合,并取得了巨大发展。为了满足应用功能的升级,设计师们一方面采用更强大的嵌入式处理器如32位、64位R工SC芯片或信号处理器DSP增强处理能力;同时还采用实时多任务编程技术和

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