基于嵌入式平台的网络视频服务器的制作方法

专利名称：基于嵌入式平台的网络视频服务器的制作方法
技术领域：
本发明属于远程视频监控领域，特别涉及一种基于嵌入式平台的网络远程视频监控系统。
背景技术：
随着计算机技术的高速发展，数字技术越来越多地用于视频监控系统中，极大地提高了 系统的性能，使得监视、多功能自动报警、多媒体数据检索、多画面高清晰显示成为现实， 大大地推广了其应用范围，功能在不断地增加，成本也在不断地降低。因此，数字化、网络 化、智能化已成为视频监控领域的一种发展趋势，数字视频监控系统也逐步进入大规模商业 应用阶段。
在数字化技术不断发展的进程中，新的视频压縮标准不断推出。MPEG标准是由运动图 像专家组制定的一种用于数字存储、传输的运动图像编码方法，由于这个压縮标准综合了多 种压縮技术，因此具有适用性强、压縮率高、图像质量好等特点，已经广泛用于视频监控系 统中。MPEG-4是在继MPEG國1禾B MPEG-2之后，制订的又一个ISO/IEC标准，即 ISO/IEC14496。它能够获得更高的音/视频压縮率，具有基于内容的交互能力。其核心思想是 采用了基于对象的现代图像编码方法，利用人眼视觉特性，抓住图像信息传输的本质，从轮 廓、纹理的思路出发，将图像合理地划分成物体、背景等与实际景象信息相对应的对象平面 然后对各对象平面的形状、纹理和运动进行编码，从而获得了比传统编码划分质量更好、码 流更小的解决方案。目前，数字视频压縮的解决方案主要有两种， 一为软件方案，二为硬件 方案。前者一般使用数字信号处理器(DSP)或高性能的嵌入式处理器来实现，这种设计方 案在一定程度上会减低设计成本，但由于算法的合理设计及系统资源的合理应用将会使整个 开放周期增加。后一种方法为利用一个MPEG-4专属解码芯片，来实现MPEG-4视频标准的 编解码，这将有效的縮短产品的开发周期，同时由于高性能集成芯片的开发，己经大大降低 了系统的开发成本。
运动检测是视频监控系统中极有实用价值的技术，对及时报警和录像有重大意义。数字 技术的应用使得不用附属设备(比如红外探测)进行运动检测成为可能，通过对数字的视频流 的分析就可以检测到摄像镜头内是否有物体运动并及时进行报警和录像。在数字化视频监控 系统中， 一般由视频压缩卡对从摄像头过来的模拟视频信号进行数字化，并压縮成MPEG流。 如果把MPEG流解压縮成一帧一帧的图像再进行运动检测，将会有很大的运算量，得不偿失； 因此在这种情况下，需要利用MPEG编码域的一些特殊性来进行运动检测，使得运动检测快 速、高效。近些年，数字视频监控系统经历了飞速的发展，九十年代末到目前为止，数字视频监控 系统可以分为两种 一种是利用计算机多媒体技术来实现视频的数字化远程监控和存储，这 样的系统以接入Internet的通用计算机为核心，在其上装有视频数据采集卡，通过采集卡对摄 像头采集到视频数据进行压縮，然后进行存储或者发送到远程监控终端。另一种是利用嵌入 式技术来实现视频数据的数字化监控和存储，这样的系统称为数字化本地视频监控系统，它 只可以实现视频数据的压縮存储以及本地监控等功能，不能实现实时远程监控。然而随着时 代的发展，简单快捷的远距离跨区域监控成为人们的迫切需要，而第一种方法又需要在监控 现场安装通用计算机等设备，且布线复杂，不易维护，显得十分复杂与笨重， 一种新的方便 快捷的全数字化远程视频监控系统亟待人们去研究和实现。

发明内容
针对现有嵌入式技术只能监控本地视频监控系统，不能远程监控的问题，本发明提供了 一种基于嵌入式平台的网络视频服务器。
视频监控系统由安装在被监控区域的网络视频服务器和设立在监控中心的远程监控终端 两部分组成。远程监控终端包括连接在Internet上的计算机、交换机等，主要用于通过其浏览 器对视频服务器进行访问，查看即时监控信息或回放前段时间的监控录像，并根据需要进行 快进快退等操作，并可把远程服务器上的录像文件传送回监控终端的计算机上，方便的进行 保存。
所述的网络视频服务器包括视频数据采集与编解码单元、视频数据压縮与解压单元、视 频数据存储单元、网络单元、控制单元和供电单元。其中视频数据编解码单元是由CCD摄像 头、视频编码模块与视频解码模块组成，视频数据编码模块的输入接口与摄像头相连，输出 接口与视频数据压缩/解压模块的输入接口相连，主要负责对摄像头采集到的模拟视频数据进 行模/数转换，视频解码模块的输入接口与视频压縮/解压单元的输出相连接，视频解码模块 的输出与液晶屏相连，主要负责对解压后的视频数据进行数/模转换，从而实现本地回放；所 述视频压縮与解压单元主要包括视频压縮/解压模块以及它的外围电路，经过视频数据编码模 块数字化了的视频数据输入到视频压縮/解压模块的视频输入接口 ，压縮/解压模块的输出接口 与解码模块的输入相连接；所述的网络单元通过总线扩展的方式与控制单元相连；所述的视 频数据存储单元是通过USB主机接口外接移动硬盘、U盘或SD / MMC接口外扩SD卡来实 现的；所述的供电单元对其他几个单元供电；所述的控制单元以嵌入式微处理器为核心，利 用32位总线外扩FLASH, SDRAM，通过视频压缩/解压芯片的外部主机接口对该芯片进行
控制以及读取压縮视频流，利用fc总线接口控制编码芯片和解码芯片。
视频服务器和监护中心的通信方法采用了客户端/服务器的体系结构，服务器端为网络视 频服务器，客户端为监护中心，网络视频服务器通过接入Internet或局域网和监护中心进行数据通信，采用的是TCP/IP协议。视频编码模块对摄像头采集来的模拟视频信号进行模/数转 换，得到数字视频信号，然后再通过视频/压縮解压模块对数字视频信号进行压縮，得到MPEG 格式的视频数据流。用户只需要在PC浏览器中输入该服务器的IP地址，登陆到该视频服务 器的主页上，进行身份验证，下载安装ActiveX控件后就可以完成相应的操作。若用户需要 通过网络进行远程监控，则经过压縮得到的MPEG格式的视频数据流会以流媒体形式通过网 络发送给客户。若用户需要本地存储，则该视频数据流会在控制单元的控制下，存储到通过 USB接口外扩的存储单元之中。本系统也具有本地监控的功能，若用户需要对本地存储的视 频监控录像进行本地回放，控制单元则会读取USB外扩存储器中的视频数据，进而对其进行 解压、解码的操作，最终在液晶屏上显示出来。
网络视频服务器的视频数据编码模块处理的是摄像头采集到的NTSC/PAL/SECAM格式 视频信号，产生符合视频压縮/解压单元视频接口标准的数字视频信号。在外部主CPU的控 制下，该数字视频数据由压縮/解压芯片进行硬件压縮编码，产生的编码数据流通过芯片内部 集成的MuxFIFO接口输出，在控制单元的控制下，对其进行USB存储器处理，处理后的视 频数据可以存储在物理介质上，以便在需要时通过键盘操作进行回放。网络视频服务器的解 压缩编码是压缩编码的逆过程，需要解压的数据流通过视频压縮解压芯片内部集成的Demux FIFO接口输入，解压缩编码过程是压縮编码的逆过程。本系统中的几个重要外设都是通过总 线扩展的方式与处理器相连接的。其中读写控制信号是每个外设共用的，为了保证它们之间 不会产生相互干扰，应将不同的信号挂载在处理器不同的片选端口。
网络视频服务器的数据编解码单元是基带模拟视频信号和视频压縮/解压单元之间的一 个接口电路，它包括一个视频编码芯片和一个视频解码芯片，主要负责视频数据的模/数和数 /模转换，以及数字视频信号格式的转换。
网络视频服务器的视频数据压缩/解压单元是以视频压缩/解压芯片为核心，该芯片通过其 主机接口与控制单元相连接，同时该芯片还需要外扩大容量、高速SDRAM来缓存待处理的 视频信息流。
网络视频服务器的视频数据存储单元是通过USB外扩存储器来实现的，随着大容量USB 存储设备的问世，更多用户都愿意选择这种方式。
网络视频服务器的网络单元是以网络芯片为核心，控制单元通过地址、数据、控制线以 及片选信号线对网络芯片进行控制和通信。
网络视频服务器的控制单元是以嵌入式微处理器为核心，通过总线外扩了 SDRAM、 NAND FLASH,并通过I2C总线控制视频编、解码单元。
网络视频服务器的供电单元采用了稳压线性电源，由外部输入的12V直流电源，经过直 流稳压芯片，分别降到5V、 3.3V和1.8V,供给电路的不同部分使用。
8网络视频服务器的工作原理如下视频编码模块对摄像头采集来的模拟视频信号进行模/
数转换，得到数字视频信号，然后再通过视频/压縮解压模块对数字视频信号进行压縮，得到
MPEG格式的视频数据流。用户只需要在PC浏览器中输入该服务器的IP地址，登陆到该视
频服务器的主页上，进行身份验证，下载安装ActiveX控件后就可以完成相应的操作。若用
户需要通过网络进行远程监控，则经过压縮得到的MPEG格式的视频数据流会以流媒体形式
通过网络发送给客户，在客户的浏览器页面上进行显示。若用户需要本地存储，则该视频数
据流会在控制单元的控制下，存储到通过USB接口外扩的存储单元之中，按照时间命名各个
视频文件。本系统也具有本地监控的功能，若用户需要对本地存储的视频监控录像进行本地
回放，控制单元则会读取USB外扩存储器中的视频数据，进而对其进行解压、解码的操作，
最终在液晶屏上显示出来，并可以进行如快进、快退等操作。
网络视频服务器的软件部分主要运行在控制单元中的嵌入式微处理器中，主要由7个功 能模块组成具体介绍如下
(1)网络视频服务器的控制模块网络视频服务器的控制模块负责控制该服务器的各个
模块对视频处理芯片的的配置，接受视频流数据并利用USB存储设备进行存储，同时配置
网络接口建立起完善的网络功能。从开机开始运行，按下列步骤执行各个模块，直到关机其执行。
步骤l:开机上电，运行系统初始化模块进行对各个模块的参数配置；
步骤2:运行本地图形界面模块；
步骤3:检测U盘是否有存储空间；
步骤4:如果U盘没有存储空间，则转到歩骤9;
步骤5:如果U盘有容量，则进入本地存储模块；
步骤6:检测网络客户端是否有连接请求；
歩骤7:如果远程客户没有请求，则转到步骤5;
步骤8:如果远程客户有请求，则发送数据包给客户，进行实时视频的显示； 步骤9:系统自动删除U盘中前一时间段的视频数据，转到步骤3。 ,(2)网络视频服务器的视频录制模块网络视频服务器的视频录制模块主要负责从摄像 头采集的模拟信号转化为MPEG-4视频模式。 歩骤l:系统上电运行；
步骤2:系统完成对音视频处理芯片的配置；
步骤3:系统完成对模数转化芯片的配置；
步骤4:执行本地存储模块的检测存储空间模块；
步骤5:检测到无空间，删除最早的视频信息，转到步骤4;步骤6:检测到有存储空间，对视频信号进行处理，然后通过音视频处理芯片的内部接 口，传输到本地存储部分进行存储。
(3) 网络视频服务器的本地存储模块网络视频服务器的本地存储模块主要负责对编码 后的MPEG格式的视频数据进行存储，以供客户进行本地回放和远程网络回放。从开机运行， 按下列步骤执行命令。
步骤l:检测U盘存储空间，并将该信息显示在显示层面上；
步骤2: U盘有存储空间，则以系统时间命名文件名进行存储，方便用户以时间顺序来査 找回放视频文件；
步骤3: U盘无存储空间，则系统自动删除最早录制的视频文件，转到步骤2;
步骤4:远程客户或本地客户有回放需求，调用存储文件发送给客户；
步骤5:检测是否有结束存储信号；
步骤6:检测到有结束信号，停止存储；
步骤7:没有检测到结束信号，继续存储，转到步骤5。
(4) 网络视频服务器的抓拍功能模块网络视频服务器提供用户抓拍图像的功能，利用
视频处理芯片所带的JPEG编码功能实现。图片是以JPEG编码形式保存，同样在保存时以系 统时间命名并在文件名后加'P'，这样是为了在回放时与视频文件进行区别。图片抓拍的实现 流程与视频编码流程基本一致，区别在于将编码模式配置为JPEG模式。按照下列步骤执行 命令。
步骤l:远程用户和本地用户请求抓拍图像； 步骤2:系统开启视频编码芯片的JEPG编码功能； 步骤3:检测系统是否有存储空间； 步骤4:系统有空间，存入或显示图像；
步骤5:系统没有空间，调用函数删除最早的视频文件，转到步骤4; 步骤6;继续显示实时视频数据。
(5) 网络视频服务器的视频回放模块网络视频服务器的回放模块是为远程或本地用户 观看以前视频数据和图像设置的，为了实现更好的人机交互能力，在视频解码回放菜单下， 主要完成以下功能，U盘文件的显示、视频文件的选择、播放时进度条的显示及视频文件解 码显示中，增添暂停、快进和快退功能。用户可以通过调用本地存储的视频数据进行操作。 进行以下步骤操作
歩骤l:远程用户和本地用户请求视频回放；
步骤2:系统开启音视频处理芯片的解码功能；
步骤3:从本地存储模块调用视频数据，发送给请求客户端。
步骤4:检测用户是否停止回放；步骤5:没有停止信号，继续执行步骤3;
步骤6:检测到停止信号，关闭音视频处理芯片的解码功能； 步骤7:继续执行显示实时视频数据的功能。
(6) 网络视频服务器的远程监控模块网络视频服务器的远程监控模块负责执行远程客 户的各种请求，在监控终端的正浏览器中输入网络视频服务器的IP地址,嵌入式网络视频服 务器根据请求，显示登陆界面，若用户身份得到确认，则服务器会将ActiveX控件发送给用户, 用户下载安装控件后，根据网页上不同的按钮，进行相应的操作，然后提交给网络视频服务 器，网络视频服务器根据用户提交的不同信息,完成不同的操作，如连接、断开、回放、快进、 快退等，具体步骤如下-
步骤l:远程用户输入视频服务器的IP地址，连接服务器； 步骤2:服务器响应远程用户的连接访问，显示登陆界面； 步骤3:远程用户登陆；
步骤4:若远程用户身份不符，则拒绝访问请求；
步骤5:若远程用户通过身份验证，则服务器发送ActiveX控件供远程用户下载安装；
步骤6:客户下载并安装ActiveX控件，开始执行各种远程操作，进行远程实时监控。
(7) 网络视频服务器的运动检测模块网络视频服务器的运动检测模块通过运动检测来
控制视频数据的存储和报警动作。开始无运动报警信号，存储模块处于等待状态；运动报警信
号到来，启动存储模块，在一定时间内如果没有继续收到运动报警信号，存储模块自动停止 工作。这样存储量比连续存盘少得多，大量无运动的视频被剪截掉了，大大提高了存盘效率,
有效地节省了存储空间，提高了视频监控系统的使用效率。具体实现步骤如下 步骤l:服务器首先设定检测区域，配置系统的参数；
步骤2:系统将从摄像机采集来的视频信进行视频压縮，压縮的码流输出到缓冲区中； 步骤3:系统检测是否有运动物体进入事先设定的区域；
步骤4:系统没有检测到运动物体，即现场欲动条件不满足发出报警信号的条件，转到 步骤2;
步骤5:系统检测到有运动物体进入该区域时，即现场运动条件满足发出报警信号的条 件，并自动开启录像功能。
本发明中的网络视频服务器主要具有如下6个功能
1、 多机组网功能
本视频服务器组网方式灵活，可以支持无线网卡连接AP (Aceess Point)或者通过Ethenet 组成局域网，也可以接入Internet，实现跨区域远程监控；采用本视频服务器后，网络综合布 线代替了传统庞杂的模拟视频布线，网络摄像机即插即用，工程实施大大简化。
2、 多种视频压縮格式可供用户选择本视频服务器视频图像格式多样，用户可以根据不同的需求，进行选择，支持的编解码 协议有MPEG-1,MPEG-2，MPEG-4，H.263，M-JPEG五种；
3、 本地功能多样化
本视频服务器具有本地解压縮回放功能，给用户提供本地回放视频的选择；本视频服务 器可以通过USB端口，连接移动硬盘等存储设备，提供了本地海量存储功能，为满足某些特 定的需求，提供最大选择的灵活度；
4、 防盗报警功能
本视频服务器具有监测运动图像报警功能，即可配置为监测的区域内有图像运动即可报 警的功能；可用于银行、博物馆等对安全有特殊要求的场所。
5、 支持多用户接入
本视频服务器可以最多支持20个用户同时访问该嵌入式服务器，使用方便，可以在不同 的地点对同一场所进行监控。
6、 网络传输协议多样化
本视频服务器在网络层可同时支持面向连接的TCP协议和无连接的UDP协议，若该视 频服务器只在局域网中使用，用户可以选择可靠的面向连接的TCP协议；若该视频服务器是 用在Internet中，为了保证传输速度，用户可以选择无连接的UDP协议。
系统发送启动信号给存储设备，存储设备一接到启动信号就将缓冲区的压縮码流全部保 存下来，并接着连续存储视频压縮输出的码流，直到存储控制指示停止存盘为止。系统同时进 行报警，以达到警示运动物体的作用。
该网络视频服务器组成的监控系统的物理构成包括 一个或多个视频服务器，有线或无
线的监控终端，交换机，路由器，报警器。连接关系为视频服务器通过网线或者交换机等
设备与监控终端相连，视频服务器与报警器相连。
该监控系统主要功能为网络摄像机不仅可基于计算机局域网用于区域监控，如住宅小
区监控、办公楼、银行、商场等传统地监控；而且也能通过Internet用于新型地跨区域远程监 控及网上展示，远程儿童及老人看护、无人值守通信机房监控、旅游景点网上演播、产品网 上展览等。
本发明与现有技术比较有如下优点该系统采用USB存储设备存储视频数据，成本低、 容量大。该系统具有快速处理能力、数字信息抗干扰能力、便于快速查询记录、视频图像清 晰及单机显示多路图像等优点，而且依托网络，真正发挥了宽带网络的优势，通过IP网络， 把监控中心和网络可以到达的任何地方的监控目标组合成一个系统，真正适应了目前对视频 监控系统远程、实时、集中的需求。


图1为由本发明构成的网络视频监控系统结构框图，图2为本发明视频服务器硬件组成结构图， 图3为本发明视频服务器软件组成结构图， 图4为本发明视频服务器的软件层次图，
图5为本发明一个实施例电源模块5V, 3A输出的详细电路原理图，
图6为本发明-个实施例电源模块1.8V， 1A输出的详细电路原理图，
图7为本发明一个实施例电源模块3.3V， 1.5A输出的详细电路原理图，
图8为本发明一个实施例视频服务器的视频编码模块电路原理图，
图9为本发明一个实施例视频服务器的视频解码模块电路原理图，
图10为本发明一个实施例视频服务器的网络接口模块电路原理图，
图11为本发明一个实施例视频服务器的主控制模块的电路原理图，
图12为本发明一个实施例视频服务器的视频数据压縮与解压縮模块电路原理图，
图13为本发明一个实施例视频服务器的复位电路模块电路原理图，
图14为本发明一个实施例视频服务器的晶振电路图，
图15为本发明一个实施例视频服务器音视频处理模块系统时钟电路原理图， 图16为本发明一个实施例视频服务器的缓冲存储模块FLASH (1)电路原理图， 图17为本发明一个实施例视频服务器的缓冲存储模块FLASH (2)电路原理图， 图18为本发明一个实施例视频服务器的缓冲存储模块SDRAM电路原理图， 图19为本发明一个实施例视频服务器的本地存储模块的USB电路原理图， 图20为本发明视频服务器的视频编码执行流程图， 图21为本发明视频服务器的视频解码执行流程图， 图22为本发明视频服务器的Bootloader引导流程图， 图23为本发明视频服务器的图像抓拍编码执行流程图， 图24为本发明视频服务器的本地应用软件总体执行流程图， 图25为本发明视频服务器的运动监测执行流程图， 图26为本发明视频服务器本地控制模块软件详细执行流程图， 图27为本发明视频服务器的远程监控应用执行流程图， 图28,本发明视频服务器的网络控制模块框图。
具体实施例方式
由本发明基于嵌入式平台的网络视频服务器构成的视频监控系统如图1所示，视频服务 器和监护中心的通信方法采用了客户端/服务器的体系结构，服务器端为网络视频服务器，客 户端为监护中心，监护中心包括通过有线或无线网络连接在Internet上的计算机、交换机等， 网络视频服务器通过接入Internet或局域网和监护中心的监控终端进行数据通信，采用的协议 是TCP/IP协议。网络视频服务器的硬件构成如图2所示，其中的控制单元采用的是韩国三星公司生产的 ARM9核心的嵌入式微处理器S3C2410,利用32位总线外扩FLASH、 SDRAM,通过视频压 縮/解压芯片的外部主机接口对该芯片进行控制以及读取压縮视频流，利用I2C总线接口控制 编码芯片和解码芯片，本网络视频服务器中的几个重要外设都是通过总线扩展的方式与处理 器相连接的。其中读写控制信号是每个外设共用的，为了保证它们之间不会产生相互干扰， 应将不同的信号挂载在处理器不同的片选端口，其接口电路如图11所示。图8到图18,显 示了 S3C2410芯片周边电路的电路原理图。网络视频服务器的供电单元对该系统的稳定工作 起到至关重要的作用。由于本网络视频服务器中使用了模数/数模转换芯片，为使其能更有效 的工作，避免高频纹波的干扰，本网络视频服务器中使用线性电源模块，MIC4576-5.0、 MIC29150-3.3、 MIC39150-1.8。考虑到AT2042芯片的功耗，为使其能长时间的稳定的工作， 所有电源芯片都选用TO-220封状，这样在每个电源芯片后可加散热片，能保证其长时间有 效工作。网络视频服务器的视频数据编码模块采用的是TI公司的超低功耗图像解码芯片 TVP5150，如图8所示，它所处理的是摄像头采集到的NTSC/PAL/SECAM格式视频信号， 产生符合视频压縮/解压单元视频接口标准的数字视频信号。网络视频服务器所采用的压縮、 解压芯片为韩国Pentamicro公司生产的AT2042芯片,其电路如图12所示,上述的数字视频数 据由压縮/解压芯片由AT2042进行硬件压縮编码，产生的编码数据流通过芯片内部集成的 MuxFIFO接口输出，在控制单元的控制下，对其进行USB存储器处理，处理后的视频数据 可以存储在物理介质上，以便在需要时通过键盘操作进行回放。网络视频服务器的解压缩编 码是压縮编码的逆过程，需要解压的数据流通过视频压縮解压芯片内部集成的DemuxFIFO接 口输入，解压縮编码的基本原理类似于压縮编码。网络视频服务器的视频数据解码模块选用 SAA7121，它是一款专用的电视信号编码芯片，可以将输入的数字信号经过内部的D/A转化 为适于传输的模拟电视信号，通过配置相应的寄存器可以适输出信号满足S-video接口或复用 接口。
网络视频服务器的网络单元以网络接口芯片LAN91CU1为核心，其接口电路如图10所 示，主控制芯片S3C2410通过地址、数据、控制线以及片选信号线对LAN91C11网络芯片 进行控制和通信。主芯片发送信号时首先置发送使能信号，数据发送信号端TXD0 TXD1与 LAN91C11的TXD0 TXD1引脚连接，作为数据的发送通道以S3C2410的时钟信号TCK发 送数据。数据接收端RXD0 RXD1与LAN91C11的RXD0 RXD1引脚对应连接，为数据接 收通道。LAN91C11由S3C2410选通信号线AEN来选通，通过对LAN91C11 —系列寄存器 的设置，可以实现视频流的网络传输。LAN91C11的INTRQO端用来产生中断信号。以太网 控制芯片通过DMA通道进行数据的传输。首先设置好传输控制和传输地址寄存器的参数, 依次从指定的数据存储区域读取数据，送入内部发送缓冲器中，用MAC对数据进行封装发送，并同时记录己发送完的字节数，等到整个数据块发送完毕。 一组数据发送完后，请求 DMA中断，由S3C2410进行处理。
Bootloader是系统启动时执行的第一个程序，主要完成对硬件系统的初始化。具体包括-S3C2410的初始化、TVP5150功能配置、SAA7121功能配置、加载AT2042固件、以太网及 串口初始化。由于在开机时要显示开机画面，故除在Bootloader中初始化相应硬件资源外， 还应将开机画面的图片数据，传送到AT2042 SDRAM中。其工作流程如图22所示，显示开 机画面，主要通过AT2042的JPEG解码功能来实现。首先配置AT2042的JPEG解码功能， 将要显示图像先以头文件的形式添加到程序中，当需要显示时再将图像数据发送给AT2042。
图片抓拍功能所抓拍到的图片是以JPEG编码形式保存，同样在保存时以系统时间命名 并在文件名后加'P',这样是为了在回放时与视频文件进行区别。如图23所示，图片抓拍的 实现流程与视频编码流程基本一致，区别在于将编码模式配置为JPEG模式。
视频编码功能主要利用AT2042来实现的。首先，配置相应的编码寄存器，例如编码模 式、编码像素点、编码帧率及设置编码流格式(PES、 PS、 TS)等等。本系统中采用MPEG-4 模式、720X576、每秒25帧及生成PES流来对视频数据进行编码。其流程图如图20所示。
视频解码回放功能是视频编码存储功能的逆过程，都是通过AT2042来实现的。首先， 将需要解码的数据按照一定的包格式打包，然后通过主机将这些数据发送到解码复用(Demux FIFO)队列，这是配置解码功能，开始解码。实现的具体流程如图21所示。
网络控制模块是外部扩展应用程序与视频服务器交互的一个模块。本系统网络控制模块 的工作过程在监控终端的IE浏览器中输入网络视频服务器的IP地址，嵌入式网络视频服 务器根据请求，将相应的控制页面即ActiveX控件反馈给IE浏览器，用户下载控件后，根据 控件上的指令，进行相应的操作，然后提交，该模块提取操作的信息，根据不同信息通过scoket 套接口与服务器进行通信来分别处理相应的事件，如调节MPEG-4相关属性、摄像头的相关 操作等。该网络控制模块的设计主要包括三部分本地嵌入式web服务器的配置、ActiveX 控件的编写、socket套接字实现服务器与监控端通信。其原理如图28所示
网络视频服务器的控制模块负责控制该网络视频服务器的启动和运行，开机开始运行， 按下列步骤执行各个模块，直到关机。其总体执行流程如图24所示，步骤如下
步骤l:初始化系统资源
步骤2:打开AT20421ive功能
步骤3:判断是否有按键操作 歩骤4:若有，执行其相应操作 步骤5:若无，继续等待 步骤6:判断是否要退出系统 步骤7:否，继续等待步骤6:是，退出系统
网络视频服务器的抓拍功能模块的执行流程如图23所示，具体步骤如下
步骤l:远程用户和本地用户请求抓拍图像；
步骤2:系统开启视频编码芯片的JPEG编码功能；
歩骤3:检测系统是否有存储空间；
步骤4:系统有存储空间，存入或显示图像；
步骤5:系统没有存储空间，则自动删除最早录制的视频文件，转到步骤4; 步骤6;继续显示实时视频数据；
网络视频服务器的远程监控模块执行流程如图27所示，具体执行步骤如下-步骤l:远程用户输入视频服务器的IP地址，连接服务器； 步骤2:服务器响应远程用户的连接访问，显示登陆界面； 步骤3:远程用户登陆；
步骤4:若远程用户身份不符，则拒绝访问请求；
步骤5:若远程用户通过身份验证，则服务器发送ActiveX控件供远程用户下载安装； 步骤6:客户下载并安装ActiveX控件，开始执行各种远程操作，进行远程实时监控。 网络视频服务器的运动检测模块执行流程如图25所示，具体实现步骤如下-步骤l:服务器首先设定检测区域，配置系统的参数；
步骤2:系统将从摄像机采集来的视频信进行视频压縮，压縮的码流输出到缓冲区中； 步骤3:系统检测是否有运动物体进入事先设定的区域；
步骤4:系统没有检测到运动物体，即现场欲动条件不满足发出报警信号的条件，跳到 步骤2;
步骤5:系统检测到有运动物体进入该区域时，即现场运动条件满足发出报警信号的条 件，并自动开启录像功能。
使用本发明的网络视频服务器系统，首先确认导联线、电源、SD卡等安装正确无误后，
可以启动网络视频服务器。打开本机电源开关后，直至液晶屏显示欢迎界面，系统启动完毕， 此时网络功能己经初始化完毕，远程用户可以通过网络来访问该服务器，在监控终端的IE浏 览器中输入网络视频服务器的IP地址，嵌入式网络视频服务器根据请求，将相应的控制页面
即ActiveX控件反馈给IE浏览器，用户下载安装控件后，用户浏览器上将会显示出视频播放 窗口和连接断开录像回放抓拍五个按钮，用户可以根据需要 进行相应的操作。
点击连接按钮，客户端将会向服务器端发出连接请求，待服务器端和客户端连接上 后，视频播放窗口将会显示即时监控画面。在这种状态下，点击录像或抓拍按钮网
络视频服务器将会进行录像或抓拍操作，得到的视频文件和图片文件保存在本地的存储介质中。点击回放按钮，视频播放窗口上将会显示出在网络视频服务器存储介质中存储的视 频文件，点击选中的文件，视频播放窗口上将会回放相应的视频文件。点击断开按钮， 客户端将和服务器端断开。
在本地，当液晶屏处在欢迎界面时按任意键，液晶屏将进入选择菜单界面，此时，界面 上将会显示出录像本地回放抓拍本地监控关闭系统五个图标。此时在 键盘上按向左键或向右键，选择光标可以在菜单中的图标上运动，按确定键选 择相应的操作。其执行流程如图26所示。
在网络视频服务器选择菜单界面上选择录像功能，视频服务器将进入录像工作状态，此 时液晶屏上会显示即时的监控画面，网络视频服务器会将AT2042产生的MPEG-4格式的视 频数据流存储到SD卡之中。若SD卡中空间不足，则系统将会自动删除最早的视频文件，然 后继续存贮。在录像工作状态下，按退出键，可以回到选择菜单界面。
在网络视频服务器选择菜单界面上选择抓拍图片功能，视频服务器将进入图片抓拍工作 状态，此时，液晶屏会显示即时的视频监控画面，按抓拍键，网络视频服务器将会对及 时的监控画面进行抓拍操作，抓拍得到的图片文件将会被存储到SD卡中，此时，按退出
键，将会回到选择菜单显示界面。
在网络视频服务器选择菜单界面上选择视频回放功能，网络视频服务器将会进入视频回 放状态，液晶屏上会显示冃前己经存在的视频文件，用户可以通过按向上键或向下
键移动光标进行选择，待光标移动到选中的文件上，按确定键，系统将播放该视频文件， 这是在液晶屏上可以看到播放画面。用户可以用向左键或向右键，调节视频的播放 进度，实现快进或快退。按退出键，网络视频服务器将退出视频回放状态，回到选择菜 单界面。
在网络视频服务器选择菜单界面上选择本地监控功能，液晶屏上将会显示即时的监控视 频图像，本设计在这里加入了运动捕获功能，可以用来实现报警，若监控区域有物体运动， 网络视频服务器将会给出报警信号。若是用户需要、本网络视频服务器还可以在录像状态下 加入报警功能。
权利要求
1、一种基于嵌入式平台的网络视频服务器，其特征在于该服务器包括视频数据采集与编解码单元、视频数据压缩与解压单元、视频数据存储单元、网络单元、控制单元和供电单元，其中视频数据编解码单元是由CCD摄像头视频编码模块与视频解码模块组成，视频数据编码模块的输入接口与摄像头相连，输出接口与视频数据压缩/解压模块的输入接口相连，主要负责对摄像头采集到的模拟视频数据进行模/数转换，视频解码模块的输入接口与视频压缩/解压单元的输出相连接，视频解码模块的输出与液晶屏相连，主要负责对解压后的视频数据进行数/模转换，从而实现本地回放；所述视频压缩与解压单元主要包括视频压缩/解压模块以及它的外围电路，经过视频数据编码模块数字化了的视频数据输入到视频压缩/解压模块的视频输入接口，压缩/解压模块的输出接口与解码模块的输入相连接；所述的网络单元通过总线扩展的方式与控制单元相连；所述的视频数据存储单元是通过USB主机接口外接移动硬盘、U盘或SD/MMC接口外扩SD卡来实现的；所述的供电单元对其他几个单元供电；所述的控制单元以嵌入式微处理器为核心，利用32位总线外扩FLASH，SDRAM，通过视频压缩/解压芯片的外部主机接口对该芯片进行控制以及读取压缩视频流，利用I2C总线接口控制编码芯片和解码芯片。
2、 根据权利要求1所述的基于嵌入式平台的网络视频服务器，其特征在于所述网络视频 服务器的数据编解码单元是基带模拟视频信号和视频压缩/解压单元之间的一个接口电路，它 包括一个视频编码芯片和一个视频解码芯片，主要负责视频数据的模/数和数/模转换，以及 数字视频信号格式的转换。
3、 根据权利要求1所述的基于嵌入式平台的网络视频服务器,其特征在于所述网络视频 服务器的视频数据压縮/解压单元是以视频压縮/解压芯片为核心，该芯片通过其主机接口与 控制单元相连接，同时该芯片还需要外扩大容量、高速SDRAM来缓存待处理的视频信息流。
4、 根据权利要求1所述的基于嵌入式平台的网络视频服务器，其特征在于所述网络视频 服务器的控制单元以微处理器为核心包括以下模块控制模块、视频录制模块、本地存储模 块、抓拍功能模块、视频回放模块、远程监控模块和运动检测模块。
5、 根据权利要求书4所述的基于嵌入式平台的网络视频服务器，其特征在于所述控制模 块负责控制该服务器的各个模块对视频处理芯片的配置，接受视频流数据并利用USB存储 设备进行存储，同时配置网络接口建立起完善的网络功能，从开机开始运行，按下列步骤控制各个模块步骤l:开机上电，运行系统初始化模块进行对各个模块的参数配置； 步骤2:运行本地图形界面模块；步骤3:检测U盘是否有存储空间；步骤4:如果U盘没有存储空间，则转到步骤9;步骤5:如果U盘有容量，则进入本地存储模块步骤6:检测网络客户端是否有连接请求；步骤7:如果远程客户没有请求，则转到步骤5;步骤8:如果远程客户有请求，则发送数据包给客户，进行实时视频的显示；步骤9:系统自动删除U盘中前一时间段的视频数据，转到步骤3。
6、 根据权利要求书4所述的基于嵌入式平台的网络视频服务器,其特征在于所述视频录 制模块负责从摄像头采集的模拟信号转化为MPEG视频模式，包括如下步骤步骤l:系统上电运行；步骤2:系统完成对音视频处理芯片的配置；步骤3:系统完成对模数转化芯片的配置；歩骤4:执行本地存储模块的检测存储空间模块；歩骤5:检测到无空间，删除最早的视频信息，转到步骤4;步骤6:检测到有存储空间，对视频信号进行处理，然后通过音视频处理芯片的内部接 口，传输到本地存储部分进行存储。
7、 根据权利要求书4所述的基于嵌入式平台的网络视频服务器,其特征在于所述本地存储模块负责对编码后的MPEG格式的视频数据进行存储，以供客户进行本地回放和远程网络回放，从开机运行，按下列步骤执行步骤l:检测U盘存储空间，并将该信息显示在显示层面上；步骤2: L'盘有存储空间，则以系统时间命名文件名进行存储，方便用户以时间顺序来查 找回放视频文件；步骤3: U盘无存储空间，则系统自动删除最早录制的视频文件，转到步骤2;步骤4:远程客户或本地客户有回放需求，调用存储文件发送给客户；步骤5:检测是否有结束存储信号；步骤6:检测到有结束信号，停止存储；步骤7:没有检测到结束信号，继续存储，转到步骤5。
8、 根据权利要求书4所述的基于嵌入式平台的网络视频服务器,其特征在于所述抓拍功 能模块，是为用户提供抓拍图像的功能，利用视频处理芯片所带的JPEG编码功能实现，图片 是以JPEG编码形式保存，同样在保存时以系统时间命名并在文件名后加'P'，这样是为了在回放时与视频文件进行区别，图片抓拍功能模块，按照下列步骤执行 步骤l:远程用户和本地用户请求抓拍图像； 步骤2:系统开启视频编码芯片的JPEG编码功能； 步骤3:检测系统是否有存储空间； 步骤4:系统有空间，存入并显示图像；步骤5:系统没有空间，则自动删除最早录制的视频文件，转到步骤4; 步骤6;继续显示实时视频数据。
9、 根据权利要求书4所述的基于嵌入式平台的网络视频服务器,其特征在于所述视频回 放模块是为远程或本地用户观看以前视频数据和图像设置的，为了实现更好的人机交互能力， 在视频解码回放菜单下，主要完成以下功能，U盘文件的显示、视频文件的选择、播放时进 度条的显示以及视频文件解码显示中，所增添暂停、快进和快退功能，用户可以读取本地存 储的视频数据进行操作，其具体执行步骤如下歩骤l:远程用户和本地用户请求视频回放；步骤2:系统开启音视频处理芯片的解码功能；步骤3:从本地存储模块调用视频数据，发送给请求客户端；步骤4:检测用户是否停止回放；步骤5:没有停止信号，继续执行歩骤3;步骤6:检测到停止信号，关闭音视频处理芯片的解码功能； 步骤7:继续执行显示实时视频数据的功能。
10、 根据权利要求书4所述的基于嵌入式平台的网络视频服务器,其特征在于所述远程监 控模块负责执行远程客户的各种请求，在监控终端的IE浏览器中输入网络视频服务器的IP 地址,嵌入式网络视频服务器根据请求，显示登陆界面，若用户身份得到确认，则服务器会将ActiveX控件发送给用户，用户下载安装控件后，根据网页上不同的按钮，进行相应的操作， 然后提交给网络视频服务器，网络视频服务器根据用户提交的不同信息，完成不同的操作，如连接、断开、回放、快进、快退等，具体步骤如下步骤l:远程用户输入视频服务器的IP地址，连接服务器； 步骤2:服务器响应远程用户的连接访问，显示登陆界面； 步骤3:远程用户登陆；步骤4:若远程用户身份不符，则拒绝访问请求；步骤5:若远程用户通过身份验证，则服务器发送ActiveX控件供远程用户下载安装；歩骤6:客户下载并安装ActiveX控件，开始执行各种远程操作，进行远程实时监控。
11、根据权利要求书4所述的基于嵌入式平台的网络视频服务器，其特征在于所述运动检 测模块通过运动检测来控制视频数据的存储和报警动作，开始无运动报警信号，存储模块处 于等待状态；运动报警信号到来，启动存储模块，在一定时间内如果没有继续收到运动报警 信号，存储模块自动停止工作，这样存储量比连续存盘少得多，大量无运动的视频被剪截掉 了，大大提高了存盘效率，有效地节省了存储空间，提高了视频监控系统的使用效率，具体 实现步骤如下步骤l:服务器首先设定检测区域，配置系统的参数；歩骤2:系统将从摄像机采集来的视频信号进行视频压缩，压縮的码流输出到缓冲区中； 步骤3:系统检测是否有运动物体进入事先设定的区域；步骤4:系统没有检测到运动物体，即现场运动条件不满足发出报警信号的条件，转到 步骤2;步骤5:系统检测到有运动物体进入该区域时，即现场运动条件满足发出报警信号的条 件，并自动开启录像功能。
全文摘要
一种基于嵌入式平台的网络视频服务器，该服务器包括视频数据采集与编解码单元、视频数据压缩与解压单元、视频数据存储单元、网络单元、控制单元和供电单元，视频数据编码模块的输入接口与摄像头相连，输出接口与视频数据压缩/解压模块的输入接口相连，视频解码模块的输入接口与视频压缩/解压单元的输出相连接，视频解码模块的输出与液晶屏相连，压缩/解压模块的输出接口与解码模块的输入相连接；网络单元通过总线扩展与控制单元相连。该系统具有快速处理、抗干扰、便于查询记录、视频图像清晰及单机显示多路图像等优点，通过IP网络把监控中心和网络到达的任何地方的监控目标组合成一个系统，适应了目前对视频监控系统远程、实时、集中的需求。
文档编号G08B13/194GK101534423SQ20091001123
公开日2009年9月16日 申请日期2009年4月21日 优先权日2009年4月21日
发明者佘黎煌, 刘欣添, 石 张, 万 李, 刚 汪, 飞 王, 王明全, 胡成龙, 赵百超, 鲍喜荣, 齐晓龙 申请人:东北大学