前視頻監(jiān)控的發(fā)展動向

根據(jù)知名分析機構(gòu)DATAMONITO啪報告，在安防產(chǎn)業(yè)中，數(shù)字視頻監(jiān)控是成長速度最快的項目之一，其市場總值已由2003年的13億美元成長到2007年的74億美元。

當(dāng)前中國的視頻監(jiān)控產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，從政府的平安城市。到各行業(yè)及企業(yè)的集中監(jiān)控，乃至中國電信的全球眼。視頻監(jiān)控的應(yīng)用無處不在。

傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)必須在控制中心配置大型監(jiān)控畫面，并以緊盯屏幕的方式來進(jìn)行影像監(jiān)控，在攝影機布建數(shù)目大幅增加的情況下，也對后端監(jiān)控人員造成極大的負(fù)擔(dān)。另一方面，目前的視頻安全監(jiān)控大多屬于被動式的錄像方式，只能在事后提供查證，已無法滿足大多數(shù)使用者期待通過安全系統(tǒng)提升到“事發(fā)”當(dāng)下實時告警，或滿足“事前預(yù)警”的需求。智能視頻監(jiān)控就是在不需要人為干預(yù)的情況下，系統(tǒng)能夠24小時保持清醒地運行，有效地控制著監(jiān)控范圍內(nèi)的所有動靜，將監(jiān)控人員從監(jiān)視器前解放出來。可以預(yù)先發(fā)現(xiàn)一些潛在的安全事項。這項技術(shù)還省去了回看錄像帶的過程，假警報的數(shù)量也最大限度地減小，同時節(jié)省了人力資源的支出。

在監(jiān)控領(lǐng)域增加圖像智能識別是發(fā)展的趨勢，因為這樣可以給人們帶來更多方便。如走廊里面有時候沒有人，這時監(jiān)控攝像頭仍然會不斷地存儲視頻到硬盤中，而且監(jiān)控人員在監(jiān)控中心也要不斷地去查看是否有人，這些是完全沒有必要的。耍宴現(xiàn)智能監(jiān)控，只要有物體運動的時候才會把視頻存儲到硬盤中，并且立刻發(fā)送提示信息給監(jiān)控人員，可根據(jù)不同的場合由用戶自行調(diào)節(jié)靈敏度。

用戶通過手機設(shè)置家里的監(jiān)控提醒器處于布防狀態(tài)。那么當(dāng)檢測有物體移動時。通過GSM向用戶手機上報異常狀態(tài)的信息。同時進(jìn)行錄像。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能視頻監(jiān)控提醒器，包括攝像、圖像移動檢測、錄像和短信處理四部分。

其主要功能有：

·實時視頻編碼，圖像分辨率35Z×288、30幀／秒(MPEG4編碼)；

·局域網(wǎng)TCP／IP通信：

·運動物體檢測并存儲視頻：

·短信提示。

i.MX21多媒體處理芯片

i.MX21(MC9328MX21)是Freescale公司針對便攜式市場所設(shè)計的一款微處理器。其內(nèi)部為ARM926CPU，工作頻率一般是266MHz和350MHz，內(nèi)部集成了便攜式手持設(shè)備所需要的大部分模塊：視頻加速器、LCD控制模塊、USB接口、CMOs攝像頭接口等豐富的接口和模塊，如圖1所示。和其它類似的ARM9系列芯片相比，LMX21的獨特優(yōu)勢在于多了eMMA(Enhanced Multimedia Accelerator，增強型多媒體加速器)，可實現(xiàn)CIP分辨率(3S2×288)的H.263和MPEG－4編碼和解碼。

GSM模塊

TC35i新版西門子工業(yè)GSM模塊是一個支持中文短信息的工業(yè)級GSM模塊。工作在EGSM900和GSMl800雙頻段，電源范圍為直流3.3～4.8V，電流消耗一一休眠狀態(tài)為3.5mA，空閑狀態(tài)為25mA，發(fā)射狀態(tài)為300mA(平均)，2.5A峰值；可傳輸語音和數(shù)據(jù)信號，功耗在EGSM900(4類)和GSMl800(1類)分別為2w和1W，通過接口連接器和天線連接器分別連接SIM卡讀卡器和天線。SIM電壓為3V／1.8V，TC35i的數(shù)據(jù)接口(cMOS電平)通過AT命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)，可選波特率為300bit／s～115kbit／s，自動波特率為1.2kbit／s～115kbit／s。它支持Text和PDu格式的SMS(short Message Service，短消息服務(wù))，可通過AT命令或關(guān)斷信號實現(xiàn)重啟和故障恢復(fù)。

嵌入式的視頻編碼

嵌入式系統(tǒng)作為一類特殊的計算機系統(tǒng)，一般包括以下三個方面：硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。硬件設(shè)備包括嵌入式處理器和外圍設(shè)備。其中的嵌入式處理器(CPU)是嵌入式系統(tǒng)的核心部分，它與通用處理器最大的區(qū)別在于，嵌入式處理器大多工作在為特定用戶群所專門設(shè)計的系統(tǒng)中，它將通過處理器中許多由板卡完成任務(wù)集成到芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)在設(shè)計時趨于小型化，同時還具有很高效率和可靠性。

本方案采用的是i.MX21平臺，該平臺系32hit ARM926EJ-S內(nèi)核，標(biāo)稱工作頻率系266MHz。通過各種接口實現(xiàn)了強大的擴展性。通過該處理器來完成視頻和語音信號的處理、編碼、解碼和再處理，它所支持的音視頻格式和功能包括H.263、MPEG4、JPEG、音頻編解碼、鏡像、縮放和旋轉(zhuǎn)等。由于視頻編解碼要處理大量數(shù)據(jù)特別是對于編碼，如一般的PC機對于ClP分辨率的MPEG4軟件編碼都難于滿足實時的要求，而i.MX21的優(yōu)勢是其內(nèi)部具有硬件的編解碼模塊，也就解決了這樣的難題。

芬蘭知名的移動視頻廠商Hantro(編者注：已被On2 Technologles公司收購)提供智能型手機設(shè)計的多媒體引擎。包括MPEG-4／H.263視頻編譯碼器實現(xiàn)的軟硬件，以及H.264譯碼器，JPEG編譯碼器等。Freescale為其i.MX21處理器選擇7Hantro編澤碼器，就在于它具有處理MPEG－4全雙工CIF分辨率，30fps的能力。

基于視頻編碼的運動物體檢測

視頻圖像中運動物體的運動對視頻編碼的壓縮率有較大影響，特別是當(dāng)有新的物體進(jìn)入圖像中時。目前幾乎所有常用的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)在編碼后得到的數(shù)據(jù)當(dāng)中，占比例最大的是殘差和運動矢量數(shù)據(jù)，當(dāng)有新物體進(jìn)人視頻圖像中時，編碼后得出來的殘差數(shù)據(jù)和運動矢量數(shù)據(jù)自然就更多，因為殘差是指前后不同視頻圖像中相匹配塊的像素差，然后經(jīng)過DCT和熵編碼后再傳輸?shù)臄?shù)據(jù)：而運動矢量反應(yīng)了視頻圖像中相匹配塊之間的距離關(guān)系。

當(dāng)有新物體進(jìn)入畫面中時，編碼器把整幅圖像分塊后，以塊為單位在前后緩存的圖像中搜索出最佳匹配塊后進(jìn)行相減，得到殘差和運動矢量數(shù)據(jù)，并經(jīng)DCT、量化和熵編碼后得到編碼的數(shù)據(jù)。這是編碼過程中最常用也是最有效的一種編碼方式，即運動估計。圖2所示為時間域鄰近參考幀預(yù)測模式，如果圖像運動變化太大，使得許多塊在前后緩存圖像中都找不到相匹配的塊，那么編碼器一般會把這一幅圖像以I幀的形式進(jìn)行編碼。這一特征也可以作為判斷運動物體的依據(jù)，不僅是因為通常I幀編碼后的數(shù)據(jù)大了許多，而且也是因為這一突然出現(xiàn)的I幀圖像打破了I幀出現(xiàn)的均勻性，這是由于平肘視頻圖像編碼器都會以一定間隔的時間出現(xiàn)一I幀。

GSM通訊和短信提醒

GSM模塊是一個支持中文短信息的工業(yè)級GSM模塊，工作在EGSM900和GSMl800雙頻段。

1 把模式調(diào)為PDU模式發(fā)送信息

方法：輸入指令A(yù)T+CMGF=0(0為PDU模式，1為TEXT模式。我們這里采用PDU模式)。由于發(fā)送模式為HEx模式，所以必須將其轉(zhuǎn)換為415428434D47463D30。在實際操作時要加上0d作為結(jié)束符。 實際輸入為：415428434D47463D300d

2 信息發(fā)送：

例：我們發(fā)送“火警警報”到13723727001電話：

先輸入指令：AT+CMGS=22，該指令的ASCII值為：415428434D47533D3232。在實際操作時要加上0d作為結(jié)束符。

實際輸入為：415428434D47533D32320d

然后等待響應(yīng)：AT+CMGS

有響應(yīng)后我們迅速輸入以下數(shù)據(jù)(ASCII)：

303031313030304238313331323737333732303046313030303841393038373036423842363638423636363241351A

然后等待響應(yīng)，如果響應(yīng)為：error，則發(fā)送失敗，檢查是否輸入正確的數(shù)據(jù)。如果響應(yīng)為：00110008813127737200F10008A90870688866886662AS+CMGS：43 OK，則表明發(fā)送成功。

結(jié)論

設(shè)計實現(xiàn)一種新型的智能視頻監(jiān)控提醒器。用戶通過手機設(shè)置家里的提醒器處于布防狀態(tài)，那么當(dāng)檢測有物體移動時，通過GSM向用戶手機上報異常狀態(tài)的信息，同時進(jìn)行錄像。

提出和實現(xiàn)了基于視頻圖像編碼后，以數(shù)據(jù)量大小來判斷運動物體的新方法。它利用了視頻圖像編碼后數(shù)據(jù)量大小受圖像中運動物體的運動影響這一特征，其不同于傳統(tǒng)方法。例如圖像差分法是根據(jù)原始前后兩幀圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行相差后再判斷。和傳統(tǒng)方法相比，其最大優(yōu)勢是運算量更少，因為只需對前后幀的數(shù)據(jù)量大小進(jìn)行統(tǒng)計比較，這對于資源有限的系統(tǒng)特別是非PC主機的系統(tǒng)來說是非常重要的。

圖像差分法是較以往其它算法中最簡單、運算最少的方法。但是本設(shè)計中提出的基于視頻壓縮的方法會更加簡單、運算量也將更少。這是因為差分法需對兩幅圖像的每個像素進(jìn)行差分運算，而基于視頻壓縮后圖像數(shù)據(jù)量大小的方法只需要統(tǒng)計出最近幾幅圖像的數(shù)據(jù)量大小即可。