摘  要： 闡述了嵌入式監控系統的總體結構設計以及系統的功能性能設計，并概要敘述了系統硬件的結構和設計方案。核心部分是基于B/S模式的客戶端瀏覽，軟件的設計與實現基于組件化的技術，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控頁面中，用戶通過對頁面上ActiveX控件的操作即可實現對嵌入式網絡攝像機的監控和管理操作。
關鍵詞： 嵌入式；視頻監控；ActiveX；客戶端瀏覽

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

    硬件設計主要包括3個模塊：視頻處理模塊、基于嵌入式微處理器的最小系統和網絡接入模塊。
4 軟件設計
    從總體上講該嵌入式監控系統的軟件結構包括采集端的軟件體系結構和瀏覽端的軟件體系結構兩部分。結構模型分別如圖2、圖3所示[6]。

    從功能角度，采集端的軟件體系結構可劃分為5個部分：(1)現場預覽、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YUV格式的視頻數據，由DirectDraw顯示組件進行多路的現場預覽；運動檢測組件從捕獲的YUV數據中，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合媒體流，通過存儲組件存為標準格式的多媒體文件，同時向數據庫中寫相應的文件信息。(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調下，完成解碼及同步的視頻顯示和音頻播放。(4)前端設備控制功能。設備控制器接收用戶界面發出的或網絡傳送來的（多用戶代理轉發的）控制命令，控制解碼器，完成對云臺、鏡頭等前端設備的控制。(5)自適應網絡傳輸部分。完成現場多媒體數據及歷史多媒體數據的自適應網絡的傳輸，用于支持瀏覽端的現場預覽和記錄回放功能。其基本過程是碼流經碼率控制部分進行碼率調整，然后由RTP組件傳送到網絡中。傳輸啟動之初組播控制器根據多用戶代理提供瀏覽端的組播策略來協商組播策略；傳輸過程中，RTCP組件實時監測網絡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、音頻轉移器和碼流復合器組件，完成碼流的動態整合。
    從功能的角度，瀏覽端的軟件體系結構可劃分為4個部分：(1)前端設備控制部分。前端設備控制器接收用戶界面發出的控制命令，通過客戶端代理發送到網絡，完成對采集端的云臺、鏡頭等設備的遠程控制。(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、監控地點）的歷史記錄的信息。(3)網絡的接收與反饋部分。組播控制器根據客戶端代理給定的用戶的基本帶寬情況（局域網還是非局域網）及請求的任務類型（現場預覽還是歷史回放），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，在控制器的協調下，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建為一個動態鏈接庫，通過控制調用這個動態鏈接庫，實現了與采集服務器的通信以及實時視頻的顯示。
    本系統可實現對監控現場的瀏覽、云臺鏡頭等的控制、圖像參數的設置、用戶的管理等。即插即用的設計方案靈活性強，所有編碼、解碼、壓縮等功能都集成在一起，可直接接入網絡中的任何一個節點，可利用已有的網絡系統，省去了復雜的布線，降低了成本。同時提供了訪問權限的賬號管理機制，對訪問者采用權限校驗方式，只有授權用戶才可對網絡攝像機進行訪問，為系統的安全提供了保障。鏡頭固定、系統用作安全監視時，可輔助值班人員自動發現運動對象并發出報警信息。當系統發現運動對象后，自動記錄運動對象出現的時刻和當前幀位置作為異常事件檢索的索引，自動存儲并可發送給指定的服務器。
參考文獻
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[6] 鄭國榮，熊昌鎮，張彥.一種基于ARM和嵌入式Linux的視頻服務器設計[C].中國計量協會冶金分會2010年會，2010.