基于STv0676的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)解決方案

1、基于stv0676的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)解決方案網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)相比于pc 攝像機(jī)具有在監(jiān)控和平安等諸多應(yīng)用領(lǐng)域中不行替代的優(yōu)勢(shì)，在將來將具有更廣大的進(jìn)展前景。本文介紹了基于公司stv0676 的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)系統(tǒng)組成、工作模式以及進(jìn)展趨勢(shì)。視頻流解決計(jì)劃的應(yīng)用正在快速增多，這其中一些緣由包括像sars 這樣的疾病對(duì)社會(huì)的影響、不需要出差的可視會(huì)議以及平安/監(jiān)控等應(yīng)用。視頻流計(jì)劃中攝像機(jī)是關(guān)鍵設(shè)備，過去我們?cè)犝f過pc 攝像機(jī)及網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，但其工作原理有很大的不同。事實(shí)上這兩個(gè)概念向來就與pc 攝像機(jī)相關(guān)聯(lián)，但對(duì)于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)來說，將其與pc 聯(lián)系在一起并不正確。pc 攝像機(jī)是指帶 接口的攝像機(jī)，絕大多數(shù)采納操作系

2、統(tǒng)所提供的標(biāo)準(zhǔn)軟件，用于進(jìn)行視頻會(huì)議或視頻談天。而在監(jiān)控技術(shù)方面則有兩種系統(tǒng)可用，一種是基于ccd 技術(shù)并用法模擬傳輸(pal/ntsc) 的閉路電視攝像機(jī)，而另一種則是采納ccd 或 數(shù)字傳輸?shù)男孪到y(tǒng)。認(rèn)真考察一下這兩種系統(tǒng)所采納的技術(shù)可以發(fā)覺cmos 技術(shù)對(duì)于該市場(chǎng)具有更大的優(yōu)勢(shì)：首先，cmos 攝像機(jī)不需要不同的，這意味著電源設(shè)計(jì)要容易無數(shù)；第二，cmos 攝像機(jī)最大的優(yōu)勢(shì)是集成了時(shí)序及，這意味著圖像輸出已經(jīng)數(shù)字化，這有助于降低系統(tǒng)的整體成本。而在低光芒亮度方面的性能，由意法公司提供的cmos 技術(shù)正在逐漸臨近我們目前所用法的低亮度優(yōu)化像素技術(shù)的水平。此外，已能執(zhí)行一些處理算法來協(xié)助提高

3、視頻處理器的性能。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)現(xiàn)在讓我們來看一看真正的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，或所謂的ip 攝像機(jī)。除了適合于家庭平安及家庭監(jiān)控以外，ip 攝像機(jī)將不行能取代pc 攝像機(jī)。這是由于假如我們想要通過網(wǎng)絡(luò)來傳輸視頻或視頻和音頻，則起碼需要一些像流媒體服務(wù)器這樣的設(shè)備。假如采納基于pc 的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)要求pc 24 小時(shí)開機(jī)，這意味著極大的電力鋪張以及產(chǎn)生大量噪音。此外，假如我們想要將系統(tǒng)用于家庭用法，這種應(yīng)用還會(huì)降低pc 性能。相反，真正的ip 攝像機(jī)是構(gòu)建在流媒體服務(wù)器基礎(chǔ)之上，這意味著攝像機(jī)擁有自己的流媒體服務(wù)器，而無需再用法pc，且只需插入以太網(wǎng)(集線器)，或用法無線以太網(wǎng)即可工作。在圖1 中可以發(fā)覺，

4、在客戶端僅用法了一臺(tái)pc，該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是客戶可處于世界任何地方，只要有互聯(lián)網(wǎng)銜接就可以通過攝像機(jī)觀看并舉行控制。該解決計(jì)劃將具有更多的應(yīng)用。隨著移動(dòng)電話擁有越來越多的數(shù)據(jù)通信方式可選，而且速度很快提高，未來有可能攝像機(jī)會(huì)通過運(yùn)動(dòng)檢測(cè)或噪聲檢測(cè)來發(fā)出告警，可通過發(fā)送sms 或挺直撥打手機(jī)將視頻流傳輸?shù)绞謾C(jī)。此概念同樣適用于無人值守的辦公室狀況。其它用途包括將攝像機(jī)安裝在門上，如有人按門鈴，攝像機(jī)即會(huì)撥打視頻電話，您可以通過視頻電話開門。圖1系統(tǒng)解決計(jì)劃從技術(shù)上考慮，意法半導(dǎo)體與臺(tái)灣taifatech(臺(tái)發(fā)科技)公司共同合作提供真正的一站式解決計(jì)劃(見圖2)。客戶只需修改其希翼在客戶端掃瞄器中顯示

5、的用戶界面即可，假如不修改，則他們能用法默認(rèn)界面并挺直應(yīng)用。我們提供的解決計(jì)劃是基于stv0676 協(xié)處理器以及我們的vga 傳感器vv6501。該套計(jì)劃允許通過usb 及所謂的“digiport (數(shù)字端口)”來傳輸視頻。我們?cè)谠摻鉀Q計(jì)劃中所用法的digiport 是一種可將并行數(shù)據(jù)傳輸給任何嵌入式系統(tǒng)的(8 位數(shù)據(jù)及2 位控制)。最大時(shí)鐘速度為1.5mhz，即每秒最多能傳輸1.5m 字節(jié)數(shù)據(jù)，這很簡(jiǎn)單就能傳輸30fps 的視頻。圖2圖3 為該解決計(jì)劃組成框圖。在圖左邊，視頻處理器挺直與傳感器相連，且用來控制全部須要的圖像處理功能，如自動(dòng)白平衡(awb)、自動(dòng)曝光(ae)、顏色變換陣列(co

6、lour shifting matrix)、曝光區(qū)加重、缺陷像素訂正及顏色模型計(jì)算等。stv0676 可以工作在下面不同的模式來將圖像數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)。圖3模式a stv0676 采納usb 模式，通過fifo(先先進(jìn)先出)挺直將圖像數(shù)據(jù)傳送至usb 端口。模式b stv0676采納主模式，且能將ccir-656 、ycrcb 及rgb 7 位顏色數(shù)據(jù)流送至digiport 。主模式意味著stv0676 能按照所選幀速率來為數(shù)據(jù)提供時(shí)鐘。在此模式下，它可以銜接外部tv 并挺直將信號(hào)傳送給電視機(jī)。模式c stv0676 通過fifo 將rgb24、yuv 及mjpeg 數(shù)據(jù)流送至digiport。此

7、模式限制1.5mhz 的數(shù)據(jù)時(shí)鐘上，但系統(tǒng)將處于從模式，外部控制器將控制全部數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)壓縮在嵌入式環(huán)境中用法stv0676，意味著在模式c 下用法我們的系統(tǒng)時(shí)可以在異步模式下從stv0676 上讀出數(shù)據(jù)，使主 具有足夠的性能來處理其他任務(wù)。該解決計(jì)劃的一個(gè)內(nèi)核是4kb 的fifo。以我們所議論的大量數(shù)據(jù)來說，此容量并不夠大，但視頻壓縮器(vc)有助于解決這個(gè)問題。vc 擁有建立動(dòng)態(tài)壓縮率挑選的功能，這意味著基于fifo 占空因子的vc 可打算壓縮率。例如，當(dāng)mcu 讀數(shù)快而fifo 逐漸騰空時(shí)，vc 壓縮削減，而當(dāng)mcu 讀數(shù)慢，fifo 逐漸滿時(shí)，vc 將盡可能多地壓縮。但全部這些都

8、無法避開fifo 溢出或空。fifo 空時(shí)將產(chǎn)生空閑告警，而當(dāng)mcu 太慢以至于不能讀數(shù)時(shí)， fifo 將浮現(xiàn)溢出，且不會(huì)發(fā)出告警，但視頻流并沒有停止。事實(shí)上這種狀況很少發(fā)生，由于系統(tǒng)可對(duì)數(shù)據(jù)率舉行計(jì)算?，F(xiàn)在讓我們來看一下數(shù)據(jù)量，按照vga 的辨別率可有以下的計(jì)算：每幀的bayer 圖案：640×480 = 307,200(像素) yuv 每幀：307,200 ×2b = 614,400b / 1024 (kb) = 600kb。例如，以非壓縮模式傳送30fps，意味著高達(dá)17.58mbps 的數(shù)據(jù)量。因此，唯一的方法是采納數(shù)據(jù)壓縮。因?yàn)閖peg 壓縮是一種動(dòng)態(tài)壓縮，故無法

9、100% 地預(yù)測(cè)大小。例如，您想以10:1 的比例來壓縮一幀，這意味著vc 試圖達(dá)到此比率，但事實(shí)上有時(shí)很簡(jiǎn)單達(dá)到有時(shí)又不能達(dá)到。值得一提的是，所計(jì)算的數(shù)據(jù)量不僅僅是在計(jì)算器上除以10 那么容易。鑒于此，vc 采納一種動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，故我們能擁有穩(wěn)定的4kb fifo。因此我們vc 的壓縮比大約最大為80:1，但是實(shí)際狀況是壓縮比為30:1 的效果可以接受，而更高則會(huì)引起太多的壓縮噪聲，是不能接受的。故根據(jù)30fpsvga 來傳輸，所需的數(shù)據(jù)量將為600kbps。本文總結(jié)上面系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)明：先通過傳感器捕捉圖像，然后stv0676 再處理并挺直將mjpeg 傳輸給tf - 520 。tf - 520 為單芯片ip 服務(wù)器，它只需存儲(chǔ)器及以太網(wǎng)phy，而像pci 接口、mac 以及用于tcp/ip 協(xié)議棧處理的特別ip 等其他部分都已集成。假如設(shè)計(jì)成無線方式，則只需將一塊minipci wlan 卡與系統(tǒng)相連，并轉(zhuǎn)變固件即可獲得一種無線解決計(jì)劃