基于达芬奇平台的网络视频监控系统的研究

方案，能为视频设备制造商提供集成处理器、软件、工具和支持，以简化没计进程，加速产品创新.近些年来，随着人们在日常生活和工作中需要进行实时远程监控的需求日益增长，人们对于达芬奇技术和达芬奇平台的应用热情也逐渐升温.日常生活和工作中，由于监控地点往往涉及到一些高危险区或者无人区，更重要的足要求在家里或者相距较远的地方进行一些必要的实时监控，人们对基于达芬奇平台的网络视频监控系统十分青睐，为其充分发展提供了更加广阔的空问.

从处理器的成本而言，达芬奇处理器系列包括经优化的、高度可扩展可编程的信号处理、加速器和外设装置，能够充分满足各种视频终端设备的性价比与特性需求，从而大大降低了处理器的成本.该文笔者将采取北京达盛科技有限公司开发的低成本，高集成度的高性能视屏信号处理开发平台TechvDM3ss；该板卡可以开发仿真达芬奇系列应用程序，同时方便灵活的接口提供了良好的开发环境.

摄像头作为监控系统的一个信息收集端，该文采用了标清PAL制摄像头；四路视频终端的功能包括视频数据的采集、编码和发送，视频终端最多可接收四路视频输入，视频终端将采集来的模拟视频信号转化为数字信号.接下来对数字信号进行编码.编码结束后，通过网络设备将数据发送至服务器端.视频终端采用TMS320DM355或TMS320DM365作为处理芯片.使用rrMS320DM3ss的设备可以对视频进行MPFG-4编码，使用TMS320DM365的设备可以对视频进行MPEG-4和H.264编码，

该文运用到的系统远程模块为GCI（CommonGateway lnterface）公共网关接口技术，BOA服务器技术，HTML网页编程技术等，实现远程登录和视屏共享，在嵌入式的Linux中，由于软硬件资源的限制，该系统采用了CGI技术来实现动态WEB页面.CGI程序是独立于 WEB Server的一个外部程序，经编译成可执行文件在服务器端运行CGI使得浏览器和服务器之间具有交互性.浏览器将用户发送的没备控制信息发送到WEB服务器，WEB服务器与CGI程序通过STDIN、STDOUT方式实现交流，最后WEB服务器再将结果送州浏览器显示给用户.

2 开发目的和实验流程

该课题项目的研究是基于对现实问题的解决，主要是为厂对作者实验室在放假期间能够实现远程监控，起到对仪器运转状态实时监控和一部分的防盗功能，作者希望通过对该系统的设计和开发，能够使管理员通过远程登录网络服务器进行实时监控实验室.管理人员可以登录预定网络服务器查看当前实验室情况同时采取相对应的处理.能够很好的解决我们不需要出门就能看到实验室的具体情况，同时也要时刻检测是否有非法人员闯入实验室，一旦有人闯入，则通过CSM短信的方式发送给相关负责人，并且通过报警器提醒值班保安人员，而且还可以检测实验室是否发生火灾等，

该项目完成后可以应用于各高校实验室监控、校园监控、住房监控、以及解决各企业的各办事处的日常办公状况等问题.它是基于计算机网络技术与视频监控技术，还可应用于远程视频考勤、远程现场视频实时查看、历史视频数据管理、无人值守防盗报警等多场合.以上就是该课题研究的意义和目的，至于具体的研究步骤和开发流程，则任下文中进行详细的阐述.

2.I 达芬奇平台上的视频网络监控系统总体布局

该次研究和开发的基于达芬奇平台的网络坚实系统主要有视频终端、网络设备、服务器、管理终端四部分组成，总体结构如图1所示.

根据图l所示的监控系统总体结构图，可以对下位的结构框图（视频终端等）进行如图2的描述.

2.2 系统各部分硬件电路的设计

2.2.1达芬奇平台处理器

处理器往往是一个系统的大脑，处理器的质量往往决定了一个系统运行的质量，在陔课题中就是关乎到整个系统是否能够顺利完成的关键所在.经过慎重考虑，该课题采用了北京达盛科技有限公司开发的低成本，高集成度的高性能视屏信号处理开发平台TechvDM355，这主要是考虑到本课题的经费有限，并且这款处理器能够仃效地应用于达芬奇平台，在衔接上不会出现人的问题.TechvDM355可提供216MHz或270MHZ的时钟速率，因而能够实现可扩展的产品系列。开发人员能够重复利用强大稳建的达芬奇技术系列IP，或利用ARM处理器丰富的开放源代码资源加速开发.此外，TechvDM355迩可应用在如医学成像、超低成本数码摄像机以及便携式测试设备等大众化产品.

2.2.2终端数据收集设备

在网络视频监控系统中，对于视频信号、音频信号等电子信号的收集主要是靠摄像头来完成，在该文章中，采用了标清PAI.制摄像头.现场通过多台摄标清PAL制像头进行全方位无死角的视频录制，最终模拟信号在视频终端通过软件转换为数字信号并对数字信号进行转码和传输，最终将收集到的视频信号储存到服务器当中，服务器与互联网相连，这样管理就可以在任何的地方通过远程操作来提取服务器中的视频资源或者通过远程控制来对这些终端设备摄像头进行角度、景深等的调节，视频终端采用TMS320 DM355或TM5320DM365作为处理芯片，这些芯片最大的特点就是有专门的视频图像子系统VPSS，用于处理视频数据，其视频处理子系统VPSS包括视频前端输入接口VPFE和视频未端输出接口VPBE，视频前端输入接口用于接收外部传感器或视频译码器等输入的图像信息，视频末端输出接口输出图像到显示屏进行显示另.外，高性能、低功耗的TMS32DM355 Davinc技术器件由于内部无DSP内核的多媒体处理器，采用协处理器MJCP实现多媒体数据编解码，使得能耗大大降低，两节AA电池就可以录制80 min的高清视频，使HD产品电池寿命延长了一倍.

2.2.3其他辅助设备

基于达芬奇平台的网络视频监控系统中除了处理器和终端的信号收集部分标清PAL制摄像头以外，还包含了一些其他必要的辅助设备，其中包括触摸屏、电子电路、报警系统和GSM模块等，用来组成一整套完整的视频监控系统.触摸屏是为为了满足本系统人机交互功能的实现，通过对触摸屏上的显示界面进行人工设定，对系统的各项参数进行修正，对于系统默认的报警条件以及信息储存位置和报警电话号码进行设定，使得系统更好的运作.另外，由于该系统采用的DM355处理器的I/O口电压为3.3v 无法实现对外部控制器的控制，如无法对常见的继电器进行控制.为此需要进行电平转换，本篇文章中我们采用SN74LVC4245进行3.3V与5V电平之间的转换，常见的报警系统为声光报警，也是监控系统的重要组成部分，一旦设备出现异常或者监控区域有陌生人出入，那么系统就会发出声光的警报并且将数据传输到存储器当中，同时向原先预设定的电话号码发送之前设定好的手机短信.事实上，在报警系统的设置上，本课题采用了SIM300GSM彩信模块，这样在进行报警的同时，系统自动将信息以文字和图片的形式编辑成为彩信发送给管理人员，能够帮助实验室管理人员更好地对报警的状况进行判断以采取相应的措施，另外就是一些网络和设备间的一些端口，在这里就不一一进行介绍了.

2.2.4登陆系统

该监控系统特别制作了一个登陆系统，以保证实验室管理人员能够获得相应的权限对系统进行管理，同时也保证了信息的安全，登陆系统作为本视频监控系统的一个子系统，将系统的信息通过网络客户端的形式呈现在管理人员眼前.实验室管理人员通过远程客户端的登陆来进行监控信息的凋取和查阅.在该课题的系统方案中，管理者可以一次性的同时观察6个视频终端发送来的共24路摄像头拍摄到的场景.同时，登陆后的管理界面均采用全中文图形化界面，简单实用，易于操作，运行稳定，VC++开发，平台对用于接入没有限制，支持大规模的用户接入.通过这样简洁有效的登陆系统，使得本网络视频监控系统能够更加有效并且简便的为操作者提供各种便利.

2.3 网络视频监控系统的开发和实现流程

2.3.1 配置Codec Server

Codec Server的配置是系统实现的第一步，本系统的书写语言为C++，通过makefile的方式生成.C的文章，相应的链接文件就成了.xdl.系统运行具体的实现途径如下面的语言描述.

其中DSPLINK_ LINUX表示使用这个工程engine的环境为Linux var VIDENC_H264=xdc.useModule中表示取得目录../codecs/中的编码器，并且给其中一个名字为VIDENC_H264，这里VIDENC_ H264必须和该目录下的VIDENC—H264. xdc同名.

2.3.2 配置Codec Engine

任何要使用Codec Engine的程序都要先对CERuntime_init（）来进行初始化，然后用Engine_open，Engine_close来打开或者关闭，部分重要代码如下：

每一个会利用到Codec Engine的线程只能利用自己实例化的句柄，通过这样的程序就从逻辑上避免了多线程环境中某个实例化engine被其他线程访问的机会，为系统的高效精准运行提供了更高的逻辑保证.

2.3.3 配置VISA VPIs

通过上面的代码将Codec Engine配置完毕后，系统中就可以进行VISA的类函数，通常可以分为8大类：VIDENC，VIDDEC，IMGENC，IMG-DEC，SPHENC， SPHDEC， AUDENC， AUDDEC.每一组可以大致分为D_Create，MOD_process，MOD一control，MOD—delete.分别用于建造，处理，控制和销毁VISA类.其中MOD为VISA APIs中大类的一种.每一个类函数都代表着某一类功能，基本能够覆盖监控系统所使用的所用功能.在该网络视频监控系统的设计和研发过程中，仅仅对其中的几个函数进行了运用，其中还分为单独应用和联合应用，为系统功能的实现提供了多种可能性，真正体现了达芬奇网络平台功能的强大.

3 网络视频监控系统的发展应用

基于达芬奇平台的网络视频监控系统在本课题中主要用来对实验室进行实时监控，并且能够进行远程的数据调取和控制.事实上，这样的一个功能仅仅是本系统功能的一个简单展示，该系统的强大之处在于能够经过变形完成更多的任务.通过项目的横展，我们可以发现基于达芬奇平台的网络视频监控系统能够在很多的情况下得到应用.

3.1 对设备进行远程操控

现代化的实验仪器已经向着智能化发展，在国外的实验室，我们已经看到这样的场景：一个科学工作者在下班之前将全部的试样装填到试样区中之后，回到家通过自己的电脑对实验的过程进行全程的监控.仪器通过自动化操作自动进行试样样片的夹取，按照既定的实验条件进行实验，实验完成后自动换样，过程中的数据通过互联网呈现在实验员眼前，而这个实验员往往并不坐在仪器的面前，目前的实验仪器设备往往已经能够实现r现代化和智能化，如果在实验的过程中，远程操作者需要进行参数的修正，只要进入到操作界面当中进行参数的修改，仪器的实验条件就会发生相应的变化，这一切的实现首先就是刈‘仪器运行状况和仪器运行参数的实时监控，这一点只要对视频网络监控系统稍加改动，将摄像头转化为仪器的控制程序，对控制程序进行远程控制，将显示界面进行远程传输就可以轻松实现.

3.2对危险地点进行监控

需要监控的原因有很多，其中一类就是需要监控的地点不适合人类前往亲自观察或者根本不可能实现人类亲自观察.例如一些高纬度的野生深林或者不适合人类长久停留的化工岗位，通过多点监控来实现无人化观察，能够实现在一个显示器上对不同仪器的运行状况和参数进行实时监控的功能.而且当情况出现反常的时候，通过对监控系统进行设定可以进行报警并且将现场状况通过文字和图像视频进行远程的传送，从这一点可以看出，基于达芬奇平台的网络视频监控系统并不是一个单纯的一个监控系统，而是通过更多的摄像头、传感器以及复杂的运算来实现对现场和仪器的监视、控制、预警和状况判断的一个综合的系统，也就是所谓的“大监控”概念.

4 结束语

通过对达芬奇平台的研究，完成了网络视频监控系统的研发和改造，使其能够在对实验室远程监控中发挥出重要的作用，为实验室管理员提供了更多的便利，但是，本系统的应用不仅仅局限于对实验室进行多点监控，通过对系统进行改进和创新，便可以发挥出更多的效用，希望在今后的工作中能够真正发挥出这个系统的更多的功能.

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