基于DM642DSP的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

　　摘要：基于B/S架構，開發(fā)一種應用于安防的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)由攝像機、視頻監(jiān)控服務器、客戶端瀏覽器等組成。客戶通過網(wǎng)絡瀏覽器輸入IP地址，訪問遠程的視頻監(jiān)控服務器。視頻監(jiān)控服務器作為系統(tǒng)的核心，利用TMS320DM642 DSP采集前端攝像機視頻信號，并通過JPEG壓縮后，以Web網(wǎng)頁形式傳輸給客戶端瀏覽。
　　關鍵詞：遠程視頻監(jiān)控；DM642；視頻監(jiān)控服務器
　　中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2012）28-6798-03
　　基于B/S架構的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，充分利用IP網(wǎng)絡的優(yōu)勢，實現(xiàn)實時遠程的視頻監(jiān)控，在當代社會生活中起著非常重要的作用，對于安全防范、智能管理等有著重要的意義?；贒M642 DSP的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)成本低廉，安裝方便，安全可靠。其重要意義在于能促進“平安城市”的監(jiān)控系統(tǒng)升級為具備“大腦”功能的下一代嵌入式遠程監(jiān)控系統(tǒng)。
　　1 系統(tǒng)總體結構
　　采用視頻監(jiān)控服務器作為系統(tǒng)核心，其采用德州儀器公司（TI）的數(shù)字信號處理器TMS320DM642 DSP作為核心圖像處理器，完成對一路攝像機輸出的模擬視頻信號進行采集，和 JPEG壓縮，再將壓縮后的視頻信號嵌入到DSP內部運行的WEB網(wǎng)頁中。客戶端可以是連接在本監(jiān)控網(wǎng)絡中的任意一臺計算機，通過在客戶端上打開瀏覽器，完成對系統(tǒng)的監(jiān)控、維護、升級和管理等功能。系統(tǒng)總體功能結構圖如1） 監(jiān)控攝像機
　　監(jiān)控攝像機完成對前端監(jiān)控環(huán)境的圖像采集，得到的圖像信號為PAL制的720*576圖像
　　格式。視頻圖像信號通過視頻同軸電纜輸送給智能視頻監(jiān)控服務器。
　　2） 視頻監(jiān)控服務器
　　視頻監(jiān)控服務器接收來自監(jiān)控攝像機的圖像信號，首先通過視頻編碼芯片將PAL制式圖像信號BT656標準流轉化成4：2：2格式的YUV圖像信號。TMS320DM642 DSP圖像芯片接收到YUV圖像信號后首先轉成作為視頻處理的4：2：0YUV格式原始圖像。然后將原始圖像進行JPEG壓縮送給網(wǎng)絡WEB服務設置，作為嵌入式WEB網(wǎng)頁的JPEG圖像，可在客戶端以網(wǎng)頁形式監(jiān)控。
　　3） 網(wǎng)絡控制模塊
　　智能視頻監(jiān)控服務器和客戶端監(jiān)控軟件之間的數(shù)據(jù)交換都通過網(wǎng)絡控制模塊中轉?？稍诰钟蚓W(wǎng)內，也可在廣域網(wǎng)中進行網(wǎng)絡傳輸和訪問。
　　4） 網(wǎng)絡客戶端監(jiān)控軟件
　　WEB監(jiān)控軟件是通過在網(wǎng)絡瀏覽器的地址欄中輸入IP地址，則可打開遠端的監(jiān)控畫面，并能通過輸入壓縮質量來調整畫面效果。
　　2 系統(tǒng)設計
　　2.1 視頻監(jiān)控服務器硬件平臺
　　本系統(tǒng)中的智能視頻監(jiān)控服務器是一款專為各種數(shù)字媒體（音頻和視頻）應用而開發(fā)的，帶10/100M以太網(wǎng)接口的獨立模塊，其上包含：專用于數(shù)字媒體應用的高性能32-位定點DSP TMS320DM642，其工作主頻高達720MHz； 4路PAL/NTSC制標準復合或Y/C模擬視頻輸入，1路PAL/NTSC制標準復合或Y/C模擬視頻輸出， 8路數(shù)字輸入、8路數(shù)字輸出，用于云臺控制和環(huán)境監(jiān)控；標準的ATA硬盤接口，方便本地存儲，實現(xiàn)數(shù)字視頻錄像機功能。
　　2.2 DM642設計流程
　　1） 程序采用RF-5（參考設計框架5）來整合JPEG編碼庫。程序使用了四個任 務模塊。在進入DSP/BIOS 的調度程序之前，程序初始化了多個要使用的模塊，包括：處理器和系統(tǒng)板的初始化、RF-5模塊的初始化、建立攝入和顯示通道、建立編碼解碼運算實例。
　　2） 在完成初始化工作之后，系統(tǒng)進入DSP/BIOS 調度程序管理下的四個任務系統(tǒng)。四個任務通過RF-5 的SCOM模塊互相發(fā)送消息。
　　輸入任務從輸入設備驅動程序獲得視頻圖像。它使用驅動程序提供的FVID_exchange調用從輸入設備獲得一幀最新視頻圖像。獲得的圖像是YUV 4：2：2格式的，它被重采樣成YUV 4：2：0。輸入任務接著發(fā)送消息到處理任務，消息中包含圖像數(shù)據(jù)指針。接著等待輸出任務發(fā)送來的消息以繼續(xù)處理。
　　處理任務對圖像數(shù)據(jù)預處理，即送輸出模塊。JPEG壓縮送給HTTP網(wǎng)絡訪問模塊。處理任務通過RF-5通道實現(xiàn)視頻的編碼和顯示。編碼單元均注冊于RF-5通道中。處理任務一直等到接收到輸入任務發(fā)送來的，包含輸入圖像的消息，才開始激活運行。RF-5 通道首先運行編碼單元產(chǎn)生編碼碼流，處理任務接著發(fā)送消息到輸出任務，處理任務接下來等待輸入任務發(fā)來的新消息才能繼續(xù)運行。
　　輸出任務將圖像顯示在顯示設備上。它使用輸出驅動程序提供的FVID_exchange調用實現(xiàn)圖像的顯示。它得到的圖像的格式是YUV4：2：0，需要重新采樣成YUV4：2：2格式。接著發(fā)送消息到輸入任務。然后任務等待處理任務發(fā)來的消息以繼續(xù)運行。
　　網(wǎng)絡任務完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。在完成HTTP網(wǎng)絡訪問設置，并啟動網(wǎng)絡任務。接著發(fā)送消息到處理任務。然后任務等待處理任務發(fā)來的消息以繼續(xù)運行。
　　2.3 WEB網(wǎng)絡服務功能設計
　　Web服務器是Web 的內容提供者。Web瀏覽器則是Web 的客戶端。瀏覽器和服務器使用HTTP建立連接。所有的客戶及Web 服務器統(tǒng)一使用TCP/IP，統(tǒng)一分配IP?？蛻舻恼埱笸ㄟ^Web 服務器的CGI （Common Gateway Interface，公共網(wǎng)關接口）可以很好地與后臺的各種類型數(shù)據(jù)接口。
　　Web服務器通過CGI接口和其他方法，可以在HTML文件或表格中運行代碼，供RAM讀/寫數(shù)據(jù)。HTML頁面內容一般是通過存儲ROM中的壓縮文件，由快速運行的代碼動態(tài)產(chǎn)生的，可以利用Java，JavaScript等技術在客戶端生成應用代碼，而在服務端只是發(fā)布網(wǎng)頁，以減少在服務器的代碼和容量，提高服務器端的性能。
　　為了加速其高檔DSP的網(wǎng)絡化進程，TI公司聯(lián)合其C6000系列芯片推出了TCP/IP NDK （Network Developer’s Kit）開發(fā)套件。
　　HTML編寫網(wǎng)頁后，通過下面2個函數(shù)增加網(wǎng)頁文件：
　　2.4 JPEG壓縮
　　本設計的視頻壓縮方案采用JPEG數(shù)據(jù)壓縮方案。 JPEG壓縮的方法：首先把原始圖像分成多個8*8的小數(shù)據(jù)模塊，然后針對每一個小數(shù)據(jù)塊通過DCT編碼器進行正向離散余弦
　　變換（FDCT）、量化、熵編碼，最后形成壓縮后的圖像信息。
　　C6000CCS2.2環(huán)境中采用RF5架構，調用TI的JPEG程序庫，在進行JPEG參數(shù)配置后完成JPEG編碼。
　　3 測試結果
　　B/S客戶端為客戶終端IE等網(wǎng)絡瀏覽器，通過在IE瀏覽器地址欄中輸入智能視頻監(jiān)控服務器IP地址：192.168.0.220，則訪問http：//192.168.0.220，此即為智能視頻監(jiān)控服務器的HTTP訪問，打開監(jiān)控的HTML格式WEB網(wǎng)頁，網(wǎng)頁內容包括文字信息，jpg視頻圖像，以及壓縮質量控制部分，如圖2所示。
　　參考文獻：
　　[1] TMS320DM642 Video/Imaging Fixed-Point Digital Signal Processor Data Manual，Literature Number. SPRS200B. Texas Instruments Incorporated.2003.
　　[2] 畢文斌.基于Web視頻服務器的監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].現(xiàn)代有線傳輸，2002，6（2）：42-46.
　　[3] 張移山.CGI程序設計指南[M].北京：中國水利水電出版社，1998.