基于Web的嵌入式视频监控系统的设计与实现

基于Web的嵌入式视频监控系统的设计与实现
张莉;柳松
【摘要】Firstly, it introduces the whole system structure design, the definition of functions and capabilities, and it describes the system＇s hardware structure and design. The design of long-distance monitoring client is the core of this thesis, which consists of long-distance monitoring client based on B/S. The design of long-distance monitoring client based
on B/S ground on component technology. Encapsulate management and control of network camera into ActiveX component, and then embed the ActiveX component into web. The user can manage or control the network camera by operating the ActiveX component.%阐述了嵌入式监控系统的总体结构设计以及系统的功能性能设计，并概要叙述了系统硬件的结构和设计方案。

核心部分是基于B／S模式的客户端浏览，软件的设计与实现基于组件化的技术，把对摄像机的管理和控制操作封装成ActiveX控件，然后将控件嵌入到监控页面中，用户通过对页面上ActiveX控件的操作即可实现对嵌入式网络摄像机的监控和管
理操作。

【期刊名称】《微型机与应用》
【年(卷),期】2012(031)018
【总页数】3页(P82-83,86)
【关键词】嵌入式;视频监控;ActiveX;客户端浏览
【作者】张莉;柳松
【作者单位】浙江长征职业技术学院计信系,浙江杭州310023;浙江长征职业技术学院计信系,浙江杭州310023
【正文语种】中文
【中图分类】TP393.08
随着计算机技术以及网络技术的迅速发展，嵌入式网络视频监控系统将先进的嵌入式技术与视频传输技术有效地结合在一起，成为视频监控系统的一个发展趋势。

在监控现场，利用嵌入式技术采用专用芯片和实时操作系统，把视频压缩和网络传输功能集成到一个嵌入式网络摄像机内，可以直接连入以太网，有效地提高系统的实时性和稳定性。

在监控终端，一方面，远程监控人员通过在IE浏览器内输入摄像机的IP，即可访问到网络摄像机，进行监控现场的浏览[1]；另一方面，监控人员也可通过专用的监控终端软件进行现场监控，这两种方式都无需安装特殊的硬件设备即可方便地对监控现场进行实时远程监控，大大降低了系统的成本，极大地方便了整个监控系统的操作和维护。

嵌入式网络化视频监控技术有效地改善了基于PC的视频监控系统的缺陷，可以很好地解决基于PC的视频监控系统中存在的问题，如视频数据量大[2]、直接存储和传输将耗费大量的资源、实现图像实时存储和网络传输困难等。

1 基于Web的嵌入式监控系统的总体结构
基于Web的嵌入式网络监控系统主要由嵌入式网络摄像机硬件、嵌入式软件（采集端）和远程管理软件（浏览端）三部分组成。

在嵌入式的视频监控系统应用结构中视频处理和Web服务器高度集成[3]。

监控系统由安装在现场的嵌入式网络摄像机从摄像头获得原始的视频信号,通过视频编码器，将模拟视频数字化后压缩成MPEG4视频数据，然后通过流媒体服务器转换成
流媒体格式，从以太网接口实时地传送到计算机网络；实时监控客户端连接到计算机网络上，从嵌入式视频监控模块获得MPEG4视频数据[4]，直接通过浏览器即
可观看摄像机的图像，授权用户还可以控制摄像机、云台、镜头的动作或对系统配置进行操作，并且该系统支持多客户端同时监控。

2 系统的主要功能
系统提供两种用户监控界面：IE浏览器的监控界面，能够提供1路视频的现场浏览、录像、远程控制（对摄像机云台和镜头进行控制）和系统配置（报警设置、解码器设置等）；专用程序控制界面，能够提供1～6路网络摄像机的图像浏览、录像及远程控制。

系统具有基于图像分析的异常报警功能，摄像机提供IO信号实现与其他报警设备的联动，报警方式可以通过电子邮件传送给指定的接收人，同时摄像机能够将报警时刻拍摄的照片发送到指定的ftp服务器上。

系统具有带宽自适应功能，能够在Internet上自适应调整编码速率，实现最佳的
音视频质量控制。

3 硬件设计
嵌入式网络监控系统硬件部分的核心功能是视频数据采集、压缩、传输和控制[5]，是监控系统前端的数据处理和交互中心。

网络摄像机有内置的CCD图像模块、视频服务应用系统、Web服务器，可提供视频处理、Internet接入等功能，支持TCP/IP等多种通信协议。

硬件设计基于华邦公司的芯片组，内部逻辑结构如图1
所示。

硬件设计主要包括3个模块：视频处理模块、基于嵌入式微处理器的最小系统和
网络接入模块。

4 软件设计
从总体上讲该嵌入式监控系统的软件结构包括采集端的软件体系结构和浏览端的软件体系结构两部分。

结构模型分别如图2、图 3所示[6]。

图2 采集端软件体系结构
图3 浏览端软件体系结构
从功能角度，采集端的软件体系结构可划分为5个部分：(1)现场预览、运动检测
及报警部分。

原始码流捕获组件从代理软卡中得到YUV格式的视频数据，由DirectDraw显示组件进行多路的现场预览；运动检测组件从捕获的YUV数据中，抽取Y分量，进行运动检测，确定是否有异常，报警组件根据异常情况进行报警。

(2)存储部分。

压缩码流捕获组件从代理软卡中得到多路压缩的复合媒体流，通过
存储组件存为标准格式的多媒体文件，同时向数据库中写相应的文件信息。

(3)回
放部分，即多媒体播放部分。

异步源过滤器直接打开多媒体文件，在多媒体播放控制器的协调下，完成解码及同步的视频显示和音频播放。

(4)前端设备控制功能。

设备控制器接收用户界面发出的或网络传送来的（多用户代理转发的）控制命令，控制解码器，完成对云台、镜头等前端设备的控制。

(5)自适应网络传输部分。

完
成现场多媒体数据及历史多媒体数据的自适应网络的传输，用于支持浏览端的现场预览和记录回放功能。

其基本过程是码流经码率控制部分进行码率调整，然后由RTP组件传送到网络中。

传输启动之初组播控制器根据多用户代理提供浏览端的
组播策略来协商组播策略；传输过程中，RTCP组件实时监测网络状况并反馈给决策控制器，决策控制器控制分离器、视频抽帧器、音频转移器和码流复合器组件，完成码流的动态整合。

从功能的角度，浏览端的软件体系结构可划分为4个部分：(1)前端设备控制部分。

前端设备控制器接收用户界面发出的控制命令，通过客户端代理发送到网络，完成对采集端的云台、镜头等设备的远程控制。

(2)采集端回放信息检索部分，采集端
回放检索器通过与采集端的交互，给出满足限定条件（日期、监控地点）的历史记
录的信息。

(3)网络的接收与反馈部分。

组播控制器根据客户端代理给定的用户的
基本带宽情况（局域网还是非局域网）及请求的任务类型（现场预览还是历史回放），确定该接收码流是否基于组播策略接收。

RTP组件完成码流的接收，RTCP 组件检测码流的丢包率并反馈给客户端代理，由其反馈给采集端。

(4)多媒体信息
播放部分，同步源过滤器从RTP组件得到码流，在控制器的协调下，完成解码及
同步的视频显示和音频播放。

浏览端的ActiveX控件主要完成了视频接收、解码及显示的功能，将视频接收和
解码程序创建为一个动态链接库，通过控制调用这个动态链接库，实现了与采集服务器的通信以及实时视频的显示。

本系统可实现对监控现场的浏览、云台镜头等的控制、图像参数的设置、用户的管理等。

即插即用的设计方案灵活性强，所有编码、解码、压缩等功能都集成在一起，可直接接入网络中的任何一个节点，可利用已有的网络系统，省去了复杂的布线，降低了成本。

同时提供了访问权限的账号管理机制，对访问者采用权限校验方式，只有授权用户才可对网络摄像机进行访问，为系统的安全提供了保障。

镜头固定、系统用作安全监视时，可辅助值班人员自动发现运动对象并发出报警信息。

当系统发现运动对象后，自动记录运动对象出现的时刻和当前帧位置作为异常事件检索的索引，自动存储并可发送给指定的服务器。

参考文献
【相关文献】
[1]李侃，廖启征.基于S3C2410平台与嵌入式 Linux的图像采集应用[J].微计算机信息，2009，
22(3-2)：125-128.
[2]梁修如，严国萍.嵌入式视频监控服务器系统典型方案及其性能分析[J].视频技术应用与工程，
2005(10)：93-96.
[3]默罕莫德·默森，夏玮玮.嵌入式视频监控服务器硬件的设计与实现[J].低压电器，2004(12)：25-28.
[4]岳峰，陈凌峰.基于流媒体技术的网络视频监控研究[J].计算机应用研究，2005(2)：215-216.
[5]王从侠，陈启美.基于B/S的带宽自适应视频监控发布系统[J].空军工程大学学报，2005，6(1)：48-51.
[6]郑国荣，熊昌镇，张彦.一种基于ARM和嵌入式 Linux的视频服务器设计[C].中国计量协会冶金分会2010年会，2010.。