基于嵌入式web的网络视频监控系统的设计与实现

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1、基于嵌入式WEB的网络视频监控系统的设计与实现摘  要：本文介绍了一个基于嵌入式WEB技术的网络视频监控系统的设计与实现，重点阐述其嵌入式服务器软硬件部分的设计思想和体系架构，并对其中涉及的若干关键技术进行了较为详细的介绍。 关键词：嵌入式系统 网络视频监控 LINUX WEB MPEG-4 1 基于嵌入式WEB技术的网络视频监控系统概述     目前，以网络为基础的数字视频监控系统是视频监控系统发展的主流，而随着微处理器技术、计算机网络技术的进步，基于嵌入式WEB的网络视频监控系统逐渐得到了人们的广泛关注，其主要原理是：嵌入式视频服务器采用嵌入式实时操作系统，内置嵌入式

2、WEB服务器，摄像机传送过来的视频信号经高效压缩芯片压缩后，通过内部总线传送到内置的WEB服务器。用户在监控端可以直接通过浏览器观看WEB服务器上的摄像机视频图像，授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作。本文所述的监控系统的原理图如图1所示。     本系统由摄像机、嵌入式WEB服务器、传输网络和监控端组成。摄像机用来采集监控现场的视频。嵌入式WEB服务器是整个监控系统的核心，有硬件和软件两个部分，详细结构将在下面分别介绍。其主要功能包括：为监控端提供WEB访问页面；对监控端的访问进行有效性、安全性检查；响应监控端的请求，为监控端提供所需要的视频图像；接收监控端的控制信息

3、，经过软硬件转换后对摄像机进行控制。每个服务器有自己的IP地址，在监控端可以通过浏览器界面访问服务器。监控端的功能则是显示现场视频，并根据需要向服务器发送视频请求以及对摄像机的控制信号。 2 嵌入式 WEB 服务器的硬件结构     嵌入式WEB服务器的硬件结构如图2所示。其主要由CPU芯片、MPEG-4音视频编码芯片、Flash芯片、SDRAM内存、以太网络接口、大容量硬盘组成。其中CPU采用MOTOROLA公司的PowerPC系列嵌入式通信处理器MPC8250。MPEG-4音视频编码芯片完成对从摄像头传送过来的视频数据的压缩和编码。根据网络带宽、拓扑结构以及对图像质量

4、的要求，本系统选用基于MPEG-4标准的分层可扩展性编码方案。压缩后的视频数据根据需要，可以存储在大容量硬盘中，或者通过以太网进行网络传输。为了实现视频存储功能，需要采用大容量的硬盘。 图 2 嵌入式 WEB 服务器的硬件结构3 嵌入式 WEB 服务器的软件系统     嵌入式WEB服务器的软件设计与实现是本系统实现的关键之一，包括嵌入式操作系统与应用软件两大部分。     3.1 嵌入式操作系统     嵌入式操作系统是支持嵌入式系统应用的操作系统软件，是在系统实时性、硬件相关性、软件固态化等方面有着突出特点的专用操作系统。本系统采用嵌入式LINUX操作系统，它是在根据

5、系统需要对LINUX操作系统进行小型化裁剪与实时化的基础上实现的。使用LINUX的优势在于：其操作系统的源代码是开放的，可根据需要进行定制；系统内核小，因而对硬件的要求相对要低；支持多任务多进程，能提供较好的实时性。     3.2 应用软件     服务器的应用软件结构如图3所示。其主要由WEB服务器、CGI程序、嵌入式数据库mSQL、视频调度与传输模块、存储管理与调度模块、摄像机控制模块等几个重要部分组成。     3.2.1 WEB服务器与CGI程序     WEB服务器通过HTTP协议与监控端浏览器软件进行信息交互，提供其他应用程序模块的接口以及视频数据浏览界面和

6、摄像机控制界面。此外，它还要对监控端的访问权限进行控制，过滤监控端的请求和控制信息，处理多个监控端的请求和控制的同步和优先级问题。 本系统选择适合于嵌入式系统的Boa WEB服务器。Boa是一个单任务的HTTP服务器，支持能够实现动态WEB技术的CGI技术，源代码开放、性能高。同时服务器程序本身所占空间很小，因而十分适用于嵌入式系统。 同时，本系统采用了CGI（公用网关接口） 来实现动态WEB技术，CGI规定了WEB服务器调用其他可执行程序（CGI程序）的接口协议标准。WEB服务器通过调用CGI程序实现和浏览器的交互，也就是CGI程序接受浏览器发送给WEB服务器的信息，进

7、行处理，将响应结果再回送给WEB服务器及浏览器。原则CGI程序可以用任何程序设计语言编写，但是用C语言编写的CGI程序具有执行速度快、安全性高等特点。 图3 嵌入式 WEB 服务器的应用软件结构    3.2.2嵌入式数据库mSQL     在本系统中，用户信息的存储，用户的登录登出，视频设备参数的存储与查询，视频文件的存储与查询等，都需要一个嵌入式数据库。综合考虑，本系统使用mSQL（MiniSQL）作为本系统的后台数据库。mSQL是一款优秀的嵌入式数据库，体系结构小巧，占用系统资源少，特别适合在嵌入式Linux系统中使用。