引言

　　近年來嵌入式技術(shù)與Internet技術(shù)的結(jié)合， 使嵌入式技術(shù)在遠(yuǎn)程控制、智能交通、電視會(huì)議、安防等領(lǐng)域占有越來越重要的地位。隨著人們生活水平的提高及個(gè)人財(cái)富的積累， 汽車逐漸變成了人們出行旅游的普遍的交通工具， 同時(shí)汽車被盜案例也屢見不鮮。因此如何保證個(gè)人或者集體汽車就成為迫切需要解決的問題。這就促使我們開發(fā)一種更低成本、更方便的視頻監(jiān)控設(shè)備—車載安防系統(tǒng)來滿足有車大眾的需要。

　　1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　汽車安全與防御系統(tǒng)主要由視頻采集及處理模塊、3G無線上網(wǎng)卡、嵌入式Web Server、GSM模塊及客戶端瀏覽器組成。嵌入式Web Server由Samsung公司的ARM處理器S3c2440 和網(wǎng)絡(luò)芯片構(gòu)成。其攝像頭首先將采集到的圖像數(shù)據(jù)傳給視頻處理器， 由視頻處理器進(jìn)行壓縮編碼， 然后傳遞給ARM處理器， ARM處理器再將這幀數(shù)據(jù)與前一幀數(shù)據(jù)進(jìn)行比較， 如果相同， 即表明無移動(dòng)物體， 則丟棄該幀， 以節(jié)省存儲(chǔ)空間； 如果不相同則表明有移動(dòng)的物體， 處理器會(huì)把這幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來， 并啟動(dòng)GSM模塊發(fā)送報(bào)警短信?？蛻舳巳绻爰皶r(shí)了解車中的情況， 可以通過瀏覽器訪問到嵌入式的Web服務(wù)器來查看實(shí)時(shí)視頻。

　　系統(tǒng)硬件主要有SAMSung公司的ARM處理器S3C2440， 3G無線上網(wǎng)卡， 16/32位的ARM處理器實(shí)現(xiàn)了MMU、AMBA BUS 和Harvard高速緩存體系結(jié)構(gòu)， 具有獨(dú)立的16KB指令Cache和16K B數(shù)據(jù)Cache。網(wǎng)絡(luò)芯片采用比較常用的Cs8900。

　　SDRAM 選用兩片HY57 V561620 （32M） 。NORFLASH 選用AM29LV 160DB 。NAND FLASH選用32M的K9F 1208 芯片。視頻處理部分， 采用硬件的H.264編解碼器， 具體采用美國Q pixel公司的QL202B， 它是低功耗實(shí)時(shí)單片半雙工H.264/AVC編碼器。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

　　2 軟件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括： 嵌入式Linux操作系統(tǒng)的移植、視頻采集程序和動(dòng)態(tài)檢測(cè)程序的編寫、嵌入式Web Server的實(shí)現(xiàn)以及相關(guān)驅(qū)動(dòng)程序的編寫與移植。

　　2.1 視頻采集的動(dòng)態(tài)檢測(cè)

　　視頻采集及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的原理如圖2所示。設(shè)定攝像頭視頻采集循環(huán)的周期為T， 系統(tǒng)初始化以后， 獲得的第一幀圖像就保存為背景圖像， 接下來每隔時(shí)間T采集一幀， 利用背景減除法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)。這種檢測(cè)方法是從視頻流中實(shí)時(shí)提取目標(biāo)， 檢測(cè)出圖像序列中與運(yùn)動(dòng)的三維物體相關(guān)的點(diǎn)， 濾除圖像中與運(yùn)動(dòng)對(duì)象無關(guān)的信息。

　　該軟件使用QT/E的圖像處理類庫QImage process開發(fā)。首先循環(huán)采集兩幀圖像數(shù)據(jù)， 進(jìn)行二值化處理后， 分別提取兩幅圖像的亮度作差。得到背景差分圖像后， 與設(shè)定的亮度閾值進(jìn)行比較， 如果未超過閥值則丟棄該幀。超過該值則觸發(fā)報(bào)警， 啟動(dòng)GSM模塊發(fā)送報(bào)警信息， 同時(shí)告知ARM處理器， 以便ARM處理器進(jìn)行后續(xù)的工作。

圖2 視頻采集流程圖2.2 嵌入式Web Server的軟件設(shè)計(jì)

　　嵌入式Web Server的軟件設(shè)計(jì)構(gòu)建分為兩部分：

　?。?） Linux服務(wù)器boa的配置與移植；

　　（2） 嵌入式CGI的實(shí)現(xiàn)。嵌入式Web的工作流程圖如圖3所示。

圖3 嵌入式Web server工作流程圖

　　1） boa的移植與配置

　　Boa是一種單任務(wù)的Http服務(wù)器， 性能優(yōu)越且速度快， 可以到網(wǎng)站上下載一個(gè)主流版本的boa發(fā)行包上下載源代碼， 并進(jìn)行配置與移植。由于Boa的配置與移植方法在網(wǎng)上可以很容易查到， 這里就不再贅述了。

　　2） 嵌入式CGI

　　本設(shè)計(jì)就要求Web能夠動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)顯示和交互式操作， 傳統(tǒng)的靜態(tài)網(wǎng)頁不具備這樣的功能。為解決這個(gè)問題可以引入CGI （Common Gateway Interface），它是外部應(yīng)用擴(kuò)展應(yīng)用程序與WWW服務(wù)器交互的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口， 能實(shí)現(xiàn)Web的客戶端與服務(wù)器之間進(jìn)行交互式操作。通過CGI可以提供許多靜態(tài)的HTML網(wǎng)頁無法實(shí)現(xiàn)的功能， 比如搜索引擎、遠(yuǎn)程監(jiān)控、基于Web的數(shù)據(jù)庫訪問等等。它還具有運(yùn)行速度快， 支持多種編程語言，與瀏覽器兼容等優(yōu)點(diǎn)。CGI實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)器交互的過程如圖4所示。

圖4 HTTP調(diào)用CGI過程圖

　　3 結(jié)束語

　　本系統(tǒng)只需打開任何一個(gè)瀏覽器輸入IP號(hào)就可以登錄嵌入式服務(wù)器， 觀看實(shí)時(shí)、或歷史車內(nèi)情況。其視頻截取圖片如圖5所示。

圖5 視頻截取圖

　　本文所介紹的這種車載安防系統(tǒng)的方案具有便于安放的優(yōu)點(diǎn)， 因此， 在汽車安放領(lǐng)域內(nèi)具有非常廣闊的市場(chǎng)前景， 只是有需要完善的地方，比如存儲(chǔ)的視頻的容量有限， 由于每臺(tái)機(jī)器都有一個(gè)獨(dú)立的I P， 比較占用I P 資源， 再者視頻信息量非常大， 3G無線上網(wǎng)卡傳輸率有限， 傳輸時(shí)會(huì)有幾秒的時(shí)延， 相信不久的將來， 隨著壓縮算法的技術(shù)和3G無線上網(wǎng)卡傳輸?shù)陌l(fā)展， IPV6協(xié)議的普及等問題都將迎刃而解。