基于ARM9的GSM视频监控与运动检测系统的设计与实现外文翻译资料

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基于ARM9的GSM视频监控与运动检测系统的设计与实现

I.S.S. DIVYA1, K. SOMASEKHAR RAO2

1PG Scholar, Dept of ECE, Geethanjali College of Engineering amp; Technology, Hyderabad, India, Email: saisantoshdivya@gmail.com. 2Professor, Dept of ECE, Geethanjali College of Engineering amp; Technology, Hyderabad, India, Email: gcetmcesd@gmail.com

摘要：本文介绍了一种基于ARM平台和HTTP协议的嵌入式远程视频监控系统的设计方案。特点是视频采集，运动检测，短消息服务和客户端视频监控。video4 Linux是用来获取摄像头的视频数据，该数据传送到Web服务器和数据是客户端浏览器上显示。该系统还可以与手机相连，使用GSM模块就可以控制设备。该系统可应用于各种视频监控系统。与基于数字信号处理器（DSP）的视频采集系统相比，该系统具有模块少、成本低、智能化程度高、系统稳定性高、安全性高等优点。视频数据从USB摄像头压缩成MJPEG格式捕获，通过ARM9芯片的控制下的TCP / IP网络传输；然后，客户端将接收压缩数据帧视频图像调整和重组。该系统可应用于各种视频监控系统。

关键词：视频采集;运动检测; GSM 模块; VIDEO4 的 Linux，HTTP。

1. 引言

随着宽带计算机网络的发展和图像处理技术的视频拍摄已经广泛应用于图像采集，安防，医疗，智能小区，报警，交通运输等。但它也有不少问题，如成本高，智力低下，稳定性差和薄弱的安全性。为了解决这些问题，S3C2440 电子（Samsung Electronics），微处理器在此嵌入式视频采集系统，采用这与 Linux 操作系统梳理。视频捕捉由video4 Linux 实现。 Linux 内核提供编程接口和数据接口功能的API的各种设备。它具有强大的网络优势功能，系统的稳定性和高安全性。该短信报警和控制功能使系统能够更广泛的发展前景看好。随着计算机的发展网络技术和多媒体通信技术，视频监控系统正在向前推进其他许多先进方向[5]。这些系统成为数字化，网络化和智能化。

除了传统的安防市场和行业市场，视频监控系统已经逐渐增加了民用市场。特别是视频监控的应用正获得越来越多的关注在一些民用市场如小商店，家庭等视频监控系统中发挥着越来越重要的作用，保持社会保障。它已被广泛地应用于这样的许多领域如金融，公安，银行和家庭。传统视频监控一般能达到近的距离通过使用 PC 作为监视器主机监控，监控主机连接摄像头，支持同轴电缆。随着时代的发展 IT 技术，特别是在快速发展的开放式Linux系统的嵌入式CPU，视频会议，远程监控和海量数据处理

字段可以应用嵌入技术[6]。这个嵌入式监测系统克服了周分传统的视频监视系统，如复杂的结构，稳定性差，而且价格昂贵成本。这其间，它拥有一定的优势，然后其他的。例如硬件和软件可以被切割，紧凑构建体，便携式，低功耗和更适合长距离传输。

1. 系统硬件设计

S3C2440 的功能，如 ARM920T 内核，一个 16 位/ 32 位 RISC 处理器用于提供手持设备并具有成本效益，低功耗的一般应用和在小尺寸规格高性能的微控制器解决方案。该 S3C2440 包括一个独立的 16 KB 指令和 16KB 数据缓存，MMU 处理虚拟内存管理，LCD 控制器，3-通道 UART，4 通道的 DMA，RTC，8 通道 10 位 ADC，触摸屏界面，摄像头接口，AC97 音频编解码器的接口，IIC-BUS 接口，IIS-BUS 接口，USB 主机，USB 设备，SD 卡多媒体卡接口，2 路 SPI，PLL 用于时钟当中，最适合这种应用[1]。 图1显示了该项目的框图。不但能够得到高性能的同时也获得根据好成绩我们的要求。 GSM（全球移动系统通信）使用了开放式，数字蜂窝技术用于发送移动语音和数据服务。 GSM（全球移动通信系统）是一种数字移动电话系统，该系统被广泛应用于欧洲和在世界其他地区。 GSM 使用时分多址（TDMA），并且最广泛使用的三个数字无线电话技术（TDMA，GSM 和 CDMA）。

图1。通用框图。

1. 系统软件设计

在 mini2440 的开发板自带基于 Qtopia 的文件根据与 Linux 内核 2.6.32 Qt 的框架工作体系我们的董事会执行操作系统任务。由于我们的开发板的基于 Linux 的操作系统运行系统中，我们使用基于相似类型的操作系统Linux 内核为我们的应用程序的开发和跨编译的目的。

1. Video 4 LINUX

Linux 操作系统是基于自由和开放源码软件。尽管存在着许多不同品种的 Linux，都是类 Unix。基于 Linux 内核的操作系统系统内核首先由 Linus 发布于 1991 年 10 月 5日，托瓦尔兹。 Video4Linux 的或 V4L 是一个视频捕捉应用程序编程接口的 Linux 版本。 Video4Linux 的与 Linux 内核紧密结合。许多 USB 网络摄像头，电视调谐器和其他设备的支持。 Video4Linux 的是视频的 Windows（这是后命名有时简称“V4W”），但在技术上并不相关给它。 V4L2是V4L的第二个版本。原来V4L天色已晚引入的2.1.x版本的开发周期 Linux 内核。 Video4Linux2 修正了一些设计缺陷和开始出现在 2.5.X 内核。 Video4Linux2 驱动包括对 1 的 Video4Linux 应用程序兼容模式。

1. ARM-LINUX-GCC-4.4.3

这是一个交叉编译工具链适用于基于 ARM 处理器。此工具链包括 GNU 的binutils，编译器集（GCC）和调试器（适用于 Windows 和 Linux 中，只有 GDB 适用于Mac OS）。Newlib 是用于 C 图书馆。该工具链，包括 C 和 C 编译器，这是生成过程的细节。

图2。用户空间和内核空间的框图。

1. MJPG-Streamer Design

MJPG-Streamer 是一个命令行应用程序流JPEG文件在从摄像头到基于IP的网络浏览器如 Firefox，Cambozola 和 VLC，一个 Windows

图3。对MJPG - Streamer 设计流程图。

移动设备或移动电话具有一个 Web浏览器。 它可以利用一定的网络摄像头硬件压缩的，为了减少服务器的 CPU 周期。这使得一个针对嵌入式设备的光线和更少的 CPU 饥饿解决方案和普通的服务器，不应该花费大部分计算能力用于压缩视频帧。

MJPG-Streamer 如下：

1.头文件，其中包括标准的头和所需的流文件头。

2.帮助功能是用来显示日志消息时发生错误。

信号处理函数，它是为停止信号定义并清理线程。

1. HTML design for video streaming

HTML页面的设计过程由图4中的流程图所示。HTML页面的中心模块包含帧源，它提供了链接到IP地址，HTML页面和专用HTTP端口的视频流从各自的网络摄像头。

图4。视频流的HTML设计流程图

1. 实现视频拍摄和运动检测

视频采集系统主要基于 S32C2440 微处理器，其与所述 SDRAM 的连接，NAND。闪光，DM9000 网卡，摄像头，和 GPIO 端口构造一个硬件平台能够支持嵌入式 Linux操作系统和网络。此外，根据该公司的 ZC0301 芯片的 USB 摄像头命名 VIMICRO。对于 Linux 版本 2.6.16 的内核以上，摄像机的驱动程序称为 GSPCA。 和此系统将与2.6.37 内核选择 Linux 的[2]。 所以，摄像机的驱动程序可以通过燃烧来实现这是由编译的内核生成的图像文件 GSPCA 的程序到 NAND 闪存。

1. 视频数据采集

V4L2 是 Linux 内核的一组规范开发音视频采集设备的驱动程序，它提供了一个清晰的模型和 API 的统一接口驾驶员“的发展。同时，它主要是用来做一些操作的视频设备，如安装，收集，关闭等操作。当系统的服务器移栽后的 USB 摄像头连接摄像头驱动程序，该系统是 Linux 将产生自动目录下的设备文件节点：为/ dev / video0 的。然后，很容易访问和操作视频装置就像是一个普通的文件

1. 视频压缩

视频数据压缩采用MPEG-4编码压缩标准[ 3 ]。在视频监控系统中，大量的数据通过网络实现传输，为了保证传输的质量和实时性，需要在传输前进行编码压缩，以减少数据量。当浏览器请求内容呈现系统IP时，输出http。所以插件将执行。此插件是一个功能齐全的HTTP 1 Web服务器。它可以服务文件从一个文件夹，它可以执行某些命令。例如，它可以作为一个单一的输入插件的JPEG文件，或根据现有的M-JPEG标准流。通过从文件夹中提供文件，它使您能够设计自己的网页，嵌入了摄像头图像和流。工作和时尚的这样一个网页的例子是对MJPG-streamer包的一部分。此插件的多个实例可以并行启动，因此服务器线程可以使用不同的密码和布局或命令限制。除了以上两个插件外，还有一个输出插件叫做输出文件。此插件用于在指定文件夹中存储输入插件的JPEG图像。它可以用来抓取图像，并存储它们，或转发到FTP帐户执行命令后，存储图片。以这种方式完成执行现场视频流。

图5。视频捕捉。

在这里，我们正在实施像多了一个应用程序除了现场流系统是要观察目标检测或

移动侦测视频。该软件此实现中存在的 HTML 浏览器文件名为运动 detection.html。每

当我们从调用浏览器基于的 JavaScript API 这个 HTML 文件被执行，即运行和比较功

能。 运行功能不断从插头读取的图像和在像素格式结构变量存储。这样，我们正在采取两个图像有很小很小的时间间隙和我们已经采取了两个图像和此搜索 IMAGE2。

这是完全有所有像素这两个图像图像的值。当我们调用比较功能，将通过这两个

图像，高度，宽度和阈 RGB 范围作为此函数参数。在此函数中的每个第一图像的像素

与的像素值相比较第二图像。而我们计算的所有三个像素参数如 R，G，B 和与缺省的

alpha 值。该对两个图像这些像素值的差异是计算，并与阈值的 RGB 范围进行比较; 在

这个应用程序，我走的是RGB的阈值是50[4]。还有，如果象素差值大于阈值范围，结

果值是其他0.In255以这种方式，我比较两个图像的所有像素值，最后我会得到的像素的数目有差异和它们的值。

1. 运动检测运动检测是检测一个变化的过程

对象相对其周围或一个的位置更改。在相对于物体的周围。在运动与现有的图像即相比以前的检测图像两个图像的像素在该比较这里比较如果没有差异表明没有出现，然后我们看到绿色的颜色，如果有什么区别的存在表示事情是存在，那么我们看到系统中的绿色。

图6。运动检测

1. GSM 短信系统如果它们具有不同的像素数

一个图像到其他超过5，那么我得出的结论是有一些变化，从向此搜索IMAGE2发生。这个我表示作为检测对象或检测到运动视频。这就像“短信”的命令后，被传输到系统。当我们的系统收到该指示的“短信”。该系统将初始化UART1与9600波特率率，8 位，无奇偶校验和一个停止位属性。 UART1 的接口采用 SIM300 GSM 模块。

1. GSM 模块

这 GSM 调制解调器可以接受任何 GSM 网络运营商 SIM 卡和行为就像一个手机有自己的唯一的电话号码。使用这种调制解调器优势会是，你可以使用它的 RS232 端口进行通信，并开发嵌入式应用。应用如 SMS 控制，数据传输，远程控制和记录可以是轻松开发。调制解调器可以被连接到个人计算机串口直接或任何微控制器。它可用于发送和接收短信或拨打/接听语音电话。 它可以 GPRS 模式下也可以用来连接到互联网，做许多应用程序的数据记录和控制。在GPRS模式还可以连接到任何远程FTP服务器，上载数据记录文件。这个GSM调制解调器是一个高度灵活的即插即用的四频GSM调制解调器直接与易于集成到RS232应用。支持功能如语音，短信，数据/传真，GPRS和集成 TCP/ IP 堆叠。

图8。GSM网络结构

1. GSM 命令

在GSM 可以与 AT 命令。因此，每当得到从插件的命令，系统初始化GSM和发送短信给有关人士，号码已经存在于系统中。

图7。GSM调制解调器。

命令总是与 AT（这意味着注意力）开始并以lt;CRgt;字符结束。信息反应和结果代

码。响应启动和lt;CRgt; lt;LFgt;结束，除了 ATV0 DCE 响应格式）和 ATQ1（结果代码抑制）

命令。

如果命令语法不正确，返回

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