基于嵌入式-Web服务器的视频监控系统设计

1基于Web的远程视频监控系统设计[摘要]对嵌入式Internet的远程监控系统进行了研究，构建了一个基于ARM处理器和Linux操作系统的嵌入式B／S模式的远程视频监控系统。系统以嵌入式Linux和嵌入式微控制器$3C2440为核心平台，通过嵌入式平台建立的Web服务器将USB摄像头采集来的视频信号经过网络传输，在用户端PC可以接收到视频图像，并根据需要来控制云台的旋转，以完成对家庭的网络视频监控。[关键词]Arm；Linux；嵌入式Web服务器；视频监控；CGIDesignofVideoMonitoringSystembasedonEmbeddedWebServer[Abstract]ThisarticlehasresearchedtheembeddedInternetlong-distancemonitoringsystemandconstructedoneembeddedB／Spatternlong-distancevideomonitoringsystemwhichbasedontheARMpPocesorandLinuxoperatingsystem．ThecoPeplatformofthesystemisembeddedLinuxsystemsandembeddedmicro-controlercope$3C2440，throughtheplatformestablishinganembeddedWebservertotPansmistthevideosignaIfromtheUSBcamera，wecabreceivethevideoonthePCattheclient-sideandcontPoItherevolutionoftheholderwhennecessary，SOast0completethevideomonitoringofthefamily．[Keywords]Arm；Linux；EmbeddedWebServer；VideoSurveilance；CGI2目录摘要及关键词...........................................................................................................................................................1目录...........................................................................................................................................................................1第一章引言...........................................................................................................................................................3第二章监控系统的体系结构...............................................................................................................................4第三章视频监控系统的工作原理.......................................................................................................................53.1Web服务器与CGI程序............................................................................................................................53.2通用网关接口cGl......................................................................................................................................5第四章系统中重要模块的设计...........................................................................................................................74.1视频图像采集模块.....................................................................................................................................74.2视频图像的MPEG压缩...........................................................................................................................84.3云台的控制.................................................................................................................................................8第五章结束语.....................................................................................................................................................10致谢..........................................................................................................................................................................11参考文献.................................................................................................................................................................123第一章引言近年来，随着网络技术、传输技术和视频压缩等相关技术的不断发展。视频监控系统在生产生活中的各个领域得到了广泛应用，视频监控系统逐渐从模拟化过渡到了数字化，并且呈现出网络化、集成化的发展趋势，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，以网络为基础的数字视频监控系统已经发展成为视频监控系统发展的主流。本文对嵌入式Internet的远程监控系统进行了研究，构建了一个基于ARM处理器和Linux操作系统的嵌入式B/S模式的远程视频监控系统。该系统把图像采集、视频压缩和Web功能集中到一个体积很小的设备内，可以直接连入局域网和Internet,达到即插即用，省掉多种复杂的电缆，安装方便，用户也无需安装任何硬件设备即可对监控现场进行监控。4第二章监控系统的体系结构该系统的整体有三部分组成，前端是用于视频采集的USB摄像头，中间部分是移植了嵌入式Linux操作系统的ARM9开发板，它的作用是对采集来的数字图像信号进行MPgG-4压缩，并内建嵌入式Web服务器和视频流媒体服务器，从而将视频传递给远端用户。第三部分是监控端，由带有浏览器的PC机组成，它用来浏览远端的视频，同时也可以通过网络对系统平台进行控制组成框图如图l所示。USB摄像头基于Linux的ARM9开发板监控端（用户PC等）usb以太网图1系统的组成框图嵌入式远程视频采集系统主要由硬件和软件两部分组成。硬件部分有USB摄像头和ARM9开发板；软件部分由系统软件(包括Bootloader、嵌入式Linux操作系统和驱动程序)和应用软件(包括Web服务器、CGI程序、视频采集、压缩编码云台控制等)。其中，软件部分是本文的设计重点。5第三章视频监控系统的工作原理在嵌入式的视频监控系统应用结构中，整个系统采用B／S(浏览器／服务器)体系结构，即由客户端通过Web向服务器提出请求，服务器对请求作出确认响应并执行相应的任务(如向客户端发送组播地址、图像格式、压缩格式等)，建立连接后就可以在客户端监控被控点，从而实现远程网络监控。服务器(WebServer)端即现场监控点的软件结构包括采集模块、压缩编码模块、网络通信模块、控制模块等。对于控制命令来说，浏览器接受用户提供的控制命令，然后形成相应的命令帧格式，发送到网络上，Web服务器对接收到的控制命令进行分析解释，并根据授权，通过控制系统驱动摄像机执行相应的命令，如云台变向、镜头变焦等，从而实现对现场的实时监控，见图2。浏览器Web服务器应用程序模块（如云台控制等）httpCGI控制图2视频监控系统的工作原理B／S(浏览器／服务器)模式的通信构架如下，用户只需在远程客户机安装一个普通的浏览器软件，其他大部分工作由Web服务器完成B／S模式开发的监控软件，降低了对系统软件的要求，避免了用户对客户端的安装和设置，实现了软件安装的简单化、自由化。3.1Web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BoaWeb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。3.2通用网关接口cGl系统对远程设备控制功能是通过cGI(通用网关接)程序和表单实现的。CGI是在HTTP服务器上运行外部程序的接口，它允许将其输出结果经HTTP服务器传送给Web浏览器。如果没有CGI，web服务器只能提供静态的文档和其他页面或服务器进行链接。有了CGI，程序就可以在后台进行各种动态的操作。根据CGI接口规范，应用程序与Web服务器之间的通讯方法包括环境变量、命令行、标准输入与标准输出。其中，使用最广泛的是环境变量，Web服务器通常要实现标准的CGI环境变量。例如云台控制，在本系统6中，当用户通过浏览器向服务器发出控制信息时，服务器守护进程启动CGI模块，CGI模块将控制命令传给串口通信程序，由该程序将控制命令转换成云台能够识别的数据报，通过RS232串口发送给云台，云台产生相应的动作。CGI使用HTML表单向嵌入式HTTP服务器发送信息，基本语法如下：＜FORMMETHOD＝get/postACTION＝URL＞＜/FORM＞其中，METHOD属性指定将数据传送到嵌入式HTTP服务器的方法输入方法有两种：GET和POST。ACTION属性定义要对表单数据进行处理的CGI脚本的URL.C