基于USB摄像头的嵌入式远程视频监控系统

嵌入式系统应用 中文核心期刊《微计算机信息》(嵌入式与80C)2007年第23卷第2-2期 文章编号：1008—0570(2007)02—2-0012-02 基于USB摄像头的嵌入式远程视频监控系统 RemoteVideoSurveillanceSystembyUSBCamera 呲京理工大学机电一体化中心)杨颖陈之龙黄杰黄宛宁 YANGYINGC：HENZHILONGHUANGJIEHUANGWANNING 摘要：介绍一种用USB摄像头作为采集终端的视频监控系统，用户在远程端可以监控USB摄像头获取实时视频，并能够控 制云台进行转动。整个系统能够独立完成实时视频的采集、处理及传输功能，可广泛应用在远程监控系统、可视电话、工业 控制等领域。 关键宇：USB摄像头；频监控系统；嵌入式；云台 中图分类号：TP277 文献标识码：A Abstract：ThepaperintroduceavideosurveillancesystembasedonUSBcamera．Theuserscangetreal—timevideostreambyUSB cameraandcontrolthepan／tilttoturn．Thesystemimplementscapture，processingandtransmissionofreal—timevideoindependently， canbewidelyusedinremotemonitoringsystem，videophone，andindustrycontrolfield． Keyword：USBCameral，VideoSurveillanceSystem，Embedded，Pan／Tilt 随着人们对社会安全的重视．视频监控系统已经开始广泛 的应用到各个领域。社会各行各业需要实施远程视频监控的 范围已逐步扩大，由传统的安防监控向管理监控和生产经营监 控发展．对远程视频监控系统的要求也日益增高，往往需要与 网络系统相结合．实现对大量视频数据实时的和无地域性阻碍 的传输，从而达到资源共享，为各级管理人员和决策者提供方 便、快捷、有效的服务。本文提出了一套实施可靠方便的监控 系统的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，可以应用于银行、写字楼、远程教育、视频会议等 多种领域。 1系统的整体结构和功能概述 本文的视频监控系统是由USB摄像头、云台、嵌入式 $3C2410开发板和服务器组成的。按照功能模块又可以分为视频 采集传输模块和云台远程控制模块。整体硬件结构如图1所以。 看功能。通过如图2所示的结构，用户就可以通过浏览器看到 USB摄像头采集到的实时图像。匾M蛩牢二， 图2视频采集传输模块 2)G台远程控制模块：云台系统通过串口与开发板相连，并 通过开发板实现控制其转动的功能。服务器负责接收用户发来 的指令．通过网络将指令通知开发板进而控制云台的正确运 动。通过如图3所示的结构，用户就可以通过浏览器实时的控 制云台进行各个角度的转动。 图3石台远程控制模块 31服务器的功能：一方面作为总的控制中心，接收图像信息 并发出控制信号：另一方面作为B／S结构的WEB服务器。把服 务器从控制端独立出来具有方便维护、升级等好处，并且更容 易实现视频监控系统的社会化。 2各个模块的关键技术 11视频传输模块 USB摄像头在Linux下的驱动 选用可以被Linux驱动的0V511摄像头。编译内核make 图l整体硬件结构 menuconfig，选中Video forLinux和OV511模块。经过makedep、 11视频采集传输模块：USB摄像头通过USB接1：3与开发板 makeclean,makezImage等步骤生成了新的zImage内核映像文 相连。弄发板负责采集视频数据．然后进行处理或者网络传输。 件，将其烧写到开发板中，即完成了开发板对摄像头的驱动。 服务菇用来接收开发板发来的图像数据，为用户提供实时的查 usB摄篓头奠翌频．采霎y}de。forKnux ．，。，—— “nux系统中的视频子系统VideoforLinux为视频应用程 杨颖：硕士研究生 序提供了一套统一的API，视频应用程序通过标准的系统调用 国家自然科学基金(60274035) 即可操纵各种不同的视频捕获设备。VideoforLinux向虚拟文 一12—360元，年邮局订阅号：82—946 万方数据 愿两琵瑟霞葫丽丽罚稠 嵌入式系统应用 件系统注册视频设备文件，应用程序通过操作视频设备文件实 seLParity(intfd，intdatabits，intstopbits，intparity)； 现对视频设备的访问。 ／／databits为数据位，取值7或8；stopbits为停止位，取值l Linux下视频采集流程如图4所示。 或2；parity为校验类型，取值N、E、0、S 图像的压缩和网络传输 c．读写串口 摄像头采集到的原始图像是BMP格式的，按照320x240发送数据：charbuffer[1024]；intLength；intnByte；nByte= 象素每帧来计算，则每采集一副图片的大小是320x240x3=write(fd，buffer。Length)； 230400字节，即225K。那么如果按照20fps的帧率来计算，每秒读取数据：charbuff[1024]；intLen；intreadByte=read 钟需要通过网络传输的数据量是225×20=4500K。这么大的传(fd，buff,Len)； 输量是普通网络无法负荷的。所以必须要对图像进行压缩。本 在云台控制系统中，根据云台控制 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 发送串口数据包即 文采用的是NJPEC,(Motion-JPEG)的视频编码方式。就是把每一可以控制云台进行相应的运动。 帧都当作一个独立的静态图像来进行JPEG压缩，然后再按次d．关闭串口close(fd)； 序进行传输的编码方式。 基于网络的云台远程控制 图4视频采集流程图 21云台控制模块 目前市场上的云台有很多种，有室内的和室外的，还有水 平的和万向的等等。可以根据实际需要选择选取合适的云台。 云台系统包括云台、云台解码器、RS485／232转换器。首先，云台 需要与云台解码器相连，云台解码器再通过RS485／232转换器 与开发板的串口相连。云台控制程序的开发实际上就是针对解 码器所支持的协议进行串口编程。 Linux下云台控制程序的开发 云台解码器通常都支持多种云台控制协议。根据情况选择 一种简单好用的协议，进行串口编程。串口编程主要有以下几 个步骤： a．打开串口在Linux下串口文件是位于／dev下的，串口l 为／devhtyS0．串El2为／dev／ttySl。 intfd； fd=open(”／dev／ttyS0”，O—RDWR)； b．设置串口包括设置波特率、校验位和停止位。 set_speed(intfd，intspeed)；／／设置波特率 要实现图3所示的云台远程控制结构，就要分别在开发 板、服务器和用户机上实现三个程序。 l墨垒墨竺}·—一!!!兰!!}鲁——一!垦查墨卜—一Li!旦．j 指令 c。mr01 指令 SERVER指令chent 图5云台远程控制 如图5所示．用户利用client程序发送指令给服务器。服务 器上的SERVER程序始终处于监听状态，一旦接收到用户发来 的指令，立即将该指令发送给开发板。开发板上的control程序 也始终处于监听状态，接收到服务器发来的指令后，就立即发 送串口数据包给云台系统，进而使云台产生运动。 3结束语 本文作者的创新点就是利用了USB摄像头作为视频监控 系统的终端．较之利用普通的模拟摄像机作为终端的系统具有 结构简单、易于扩展、性价比高等特点。同时，USB摄像头和嵌 入式开发板的组合更加可以方便的实现中间数据的处理、保存 和查询等功能。整个系统可以被应用到社区监控、写字楼、工业 控制等多种领域。当然整个系统还有很大的改进空间，比如在 图像压缩上可以采用目前最为流行MPEG一4压缩方式；可以自 己制作更加简单的云台系统等。 参考文献： [1]董炜，杨士元．嵌入式Internet与家庭网关技术[J]．微计算机信 息，2005，6：222—225． BlLinux网络程序设计北京北京大学出版社2001年6月． [3]AlanCoxVide04LinuxProgramming[EB】alan@redhat．corn． [4]Linux下串口编程入门http：／／mlsx．xplore．en／read．php／163．htm． 作者简介：杨颖，女，(1979一)北京理工大学机械与车辆 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学 院机械电子工程硕士研究生；陈之龙，男，(1952一)北京理工大学 机械与车辆工程学院副教授，研究方向：远程控制；黄杰，男， (1973一)北京理工大学机械与车辆工程学院讲师，研究方向：远 程控制；黄宛宁，男，(1980一)，北京理工大学机械与车辆工程学院 机械电子工程硕士研究生。 (100081北京理工大学机电一体化中心)杨颖陈之龙黄杰 黄宛宁 (MechatronicsCenterBeijingInstitueTechnology丑eijin8, 100081)YangYingChenZhilongHuangJieHuangWanning 通讯地址：r1∞081北京市海淀区中关村南大街5号北京理工 大学机械与车辆工程学院机电一体化中心)杨颖 (收稿El期：2006．12．17)f修稿日期：2007．1．15) 翁国自控鹅邮局订阅号：82．946360元／#-一13— 万方数据 基于USB摄像头的嵌入式远程视频监控系统 作者： 杨颖， 陈之龙， 黄杰， 黄宛宁， YANG YING， CHEN ZHILONG， HUANG JIE， HUANG WANNING 作者单位： 100081,北京理工大学机电一体化中心 刊名： 微计算机信息 英文刊名： EMBEDDED SYSTEM & SOC 年，卷(期)： 2007,23(5) 被引用次数： 10次 参考文献(4条) 1.Linux下串口编程入门 2.Alan Cox Video4LinuxProgramming 3.Linux 网络程序设计 2001 4.董炜;杨士元 嵌入式Internet与家庭网关技术[期刊 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ]-微计算机信息 2005(06) 引证文献(9条) 1.程向娇.黄言态 无线视频监控关键技术研究及开发[期刊论文]-中国科技信息 2010(16) 2.苏绍兴.陈辉 智能化无补偿涡轮质量流量仪的设计[期刊论文]-科技通报 2010(4) 3.黄言态.林克钦 高职《ARM体系结构原理》课程教学改革的探究[期刊论文]-教育教学论坛 2010(19) 4.张颖.郭贤海 基于USB摄像头的公交车视频监控系统[期刊论文]-福建电脑 2010(9) 5.刘龙.张云翠.郭景富 用嵌入式系统实现中子厅的监测[期刊论文]-核电子学与探测技术 2009(4) 6.曹军.唐伦.陈前斌.李云 基于USB的加密视频客户端的设计与实现[期刊论文]-微计算机信息 2008(36) 7.黄言态.何加铭 基于Linux的无线可视门铃监控系统[期刊论文]-机电工程 2008(12) 8.詹亮.陈克力 基于嵌入式Linux的远程视频监控系统研究[期刊论文]-安防科技 2008(9) 9.詹亮.陈克力 基于嵌入式Linux的远程视频监控系统研究[期刊论文]-成都纺织高等专科学校学报 2008(3) 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