基于嵌入式web的網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現

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1、基于嵌入式WEB的網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現摘??要：本文介紹了一個基于嵌入式WEB技術的網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現，重點闡述其嵌入式服務器軟硬件部分的設計思想和體系架構，并對其中涉及的若干關鍵技術進行了較為詳細的介紹。?關鍵詞：嵌入式系統(tǒng)?網絡視頻監(jiān)控?LINUX?WEB?MPEG-4?1?基于嵌入式WEB技術的網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)概述?????目前，以網絡為基礎的數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)是視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的主流，而隨著微處理器技術、計算機網絡技術的進步，基于嵌入式WEB的網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)逐漸得到了人們的廣泛關注，其主要原理是：嵌入式視頻服務器采用嵌入式實時操作系統(tǒng)，內置嵌入式

2、WEB服務器，攝像機傳送過來的視頻信號經高效壓縮芯片壓縮后，通過內部總線傳送到內置的WEB服務器。用戶在監(jiān)控端可以直接通過瀏覽器觀看WEB服務器上的攝像機視頻圖像，授權用戶還可以控制攝像機云臺鏡頭的動作。本文所述的監(jiān)控系統(tǒng)的原理圖如圖1所示。?????本系統(tǒng)由攝像機、嵌入式WEB服務器、傳輸網絡和監(jiān)控端組成。攝像機用來采集監(jiān)控現場的視頻。嵌入式WEB服務器是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心，有硬件和軟件兩個部分，詳細結構將在下面分別介紹。其主要功能包括：為監(jiān)控端提供WEB訪問頁面；對監(jiān)控端的訪問進行有效性、安全性檢查；響應監(jiān)控端的請求，為監(jiān)控端提供所需要的視頻圖像；接收監(jiān)控端的控制信息

3、，經過軟硬件轉換后對攝像機進行控制。每個服務器有自己的IP地址，在監(jiān)控端可以通過瀏覽器界面訪問服務器。監(jiān)控端的功能則是顯示現場視頻，并根據需要向服務器發(fā)送視頻請求以及對攝像機的控制信號。?2?嵌入式?WEB?服務器的硬件結構?????嵌入式WEB服務器的硬件結構如圖2所示。其主要由CPU芯片、MPEG-4音視頻編碼芯片、Flash芯片、SDRAM內存、以太網絡接口、大容量硬盤組成。其中CPU采用MOTOROLA公司的PowerPC系列嵌入式通信處理器MPC8250。MPEG-4音視頻編碼芯片完成對從攝像頭傳送過來的視頻數據的壓縮和編碼。根據網絡帶寬、拓撲結構以及對圖像質量

4、的要求，本系統(tǒng)選用基于MPEG-4標準的分層可擴展性編碼方案。壓縮后的視頻數據根據需要，可以存儲在大容量硬盤中，或者通過以太網進行網絡傳輸。為了實現視頻存儲功能，需要采用大容量的硬盤。?圖?2?嵌入式?WEB?服務器的硬件結構3?嵌入式?WEB?服務器的軟件系統(tǒng)?????嵌入式WEB服務器的軟件設計與實現是本系統(tǒng)實現的關鍵之一，包括嵌入式操作系統(tǒng)與應用軟件兩大部分。?????3.1?嵌入式操作系統(tǒng)?????嵌入式操作系統(tǒng)是支持嵌入式系統(tǒng)應用的操作系統(tǒng)軟件，是在系統(tǒng)實時性、硬件相關性、軟件固態(tài)化等方面有著突出特點的專用操作系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用嵌入式LINUX操作系統(tǒng)，它是在根據

5、系統(tǒng)需要對LINUX操作系統(tǒng)進行小型化裁剪與實時化的基礎上實現的。使用LINUX的優(yōu)勢在于：其操作系統(tǒng)的源代碼是開放的，可根據需要進行定制；系統(tǒng)內核小，因而對硬件的要求相對要低；支持多任務多進程，能提供較好的實時性。?????3.2?應用軟件?????服務器的應用軟件結構如圖3所示。其主要由WEB服務器、CGI程序、嵌入式數據庫mSQL、視頻調度與傳輸模塊、存儲管理與調度模塊、攝像機控制模塊等幾個重要部分組成。?????3.2.1?WEB服務器與CGI程序?????WEB服務器通過HTTP協(xié)議與監(jiān)控端瀏覽器軟件進行信息交互，提供其他應用程序模塊的接口以及視頻數據瀏覽界面和

6、攝像機控制界面。此外，它還要對監(jiān)控端的訪問權限進行控制，過濾監(jiān)控端的請求和控制信息，處理多個監(jiān)控端的請求和控制的同步和優(yōu)先級問題。?本系統(tǒng)選擇適合于嵌入式系統(tǒng)的Boa?WEB服務器。Boa是一個單任務的HTTP服務器，支持能夠實現動態(tài)WEB技術的CGI技術，源代碼開放、性能高。同時服務器程序本身所占空間很小，因而十分適用于嵌入式系統(tǒng)。?同時，本系統(tǒng)采用了CGI（公用網關接口）?來實現動態(tài)WEB技術，CGI規(guī)定了WEB服務器調用其他可執(zhí)行程序（CGI程序）的接口協(xié)議標準。WEB服務器通過調用CGI程序實現和瀏覽器的交互，也就是CGI程序接受瀏覽器發(fā)送給WEB服務器的信息，進

7、行處理，將響應結果再回送給WEB服務器及瀏覽器。原則CGI程序可以用任何程序設計語言編寫，但是用C語言編寫的CGI程序具有執(zhí)行速度快、安全性高等特點。?圖3?嵌入式?WEB?服務器的應用軟件結構????3.2.2嵌入式數據庫mSQL?????在本系統(tǒng)中，用戶信息的存儲，用戶的登錄登出，視頻設備參數的存儲與查詢，視頻文件的存儲與查詢等，都需要一個嵌入式數據庫。綜合考慮，本系統(tǒng)使用mSQL（MiniSQL）作為本系統(tǒng)的后臺數據庫。mSQL是一款優(yōu)秀的嵌入式數據庫，體系結構小巧，占用系統(tǒng)資源少，特別適合在嵌入式Linux系統(tǒng)中使用。