이 문서에 설계된 임베디드 네트워크 카메라 시스템은 인터넷 기반 실시간 비디오 네트워크 전송 시스템입니다. 주요 설계 목표는 원격측에서 수집한 실시간 비디오 정보의 압축 인코딩을 실현하고 임베디드 시스템 모듈을 사용하여 TCP/IP 프로토콜을 구현하고 인터넷을 통해 전송하여 수신측 시스템이 네트워크에서 실시간 비디오를 수신하여 사용자에게 다시 보여줄 수 있도록 하는 것입니다.
전체 시스템의 하드웨어 플랫폼은 주로 임베디드 프로세서 모듈, 비디오 수집 모듈, 비디오 Flash 변환 칩, 비디오 압축 모듈, 전원 클럭 모듈, 이더넷 인터페이스 칩, 플래시, SDRAM 등으로 구성됩니다.
1. 1 내장형 컨트롤러의 내장형 컨트롤러 모듈은 전체 시스템의 제어 관리 핵심이며, 주요 기능은 전체 시스템의 제어 및 일정 관리를 실현하는 것입니다. 우리가 선택한 마스터 칩은 S3C25 10A 로 삼성이 생산한 이더넷 기반 애플리케이션 시스템의 가격 대비 성능 16/32 비트 RISC 마이크로컨트롤러로 ARM 이 설계한 저전력 고성능 ARM940T 커널을 포함하고 있습니다. 내장형 10/ 100Mbps 이더넷 컨트롤러 2 개 ： 6 개의 DMA 채널 ： 32 비트 타이머 6 개 프로그래밍 가능한 I/O 포트 64 개 ： 2 고속 UART；; 또한 인터럽트 컨트롤러, DRAM/SDRAM 컨트롤러, ROM/SRAM 및 플래시 컨트롤러, 시스템 버스 중재자 및 외부 스토리지 컨트롤러도 있습니다.
1.2 비디오 캡처 모듈 비디오 캡처는 프런트 엔드 고속 카메라로 구현됩니다. 이 시스템은 모니터링 전용 컬러 카메라인 discover 시리즈의 dis-822C 통합 카메라를 사용합니다. 22 배 광학 줌 및 220 배 디지털 줌, 저조도에서 정상적으로 작동할 수 있으며, 자동 초점 기능이 뛰어나며, 전자 자동 셔터와 백색광 균형이 특징입니다. 고속 카메라는 수집된 아날로그 데이터를 비디오 A/D 변환 칩으로 전송하여 비디오 디코딩을 수행합니다. 마지막으로 비디오 압축 칩에 비디오 디지털 신호를 입력합니다.
1.3 비디오 압축 모듈 이 모듈은 전용 오디오 비디오 압축 인코딩 칩 G07007SB 를 사용하여 오디오 비디오 압축 기능을 완료합니다. G07007SB 는 미국 WIS 가 새로 출시한 멀티포맷 오디오 비디오 압축 인코딩 칩이다. G07007SB 의 고유한 인코딩 구조는 ISO/ITU 호환 오디오 비디오를 유연하게 인코딩할 수 있으며 MPEG-4, MPEG-2, MPEG- 1, H.263 및 사용자 정의 형식을 지원합니다.
1.4 비디오 네트워크 전송 모듈 이 모듈은 주로 오디오 비디오 압축 모듈에서 처리한 비디오 스트림을 S3C25 10A 패키지를 통해 UDP 패킷 또는 RTP 패킷을 생성한 다음 RJ45 인터페이스를 통해 네트워크로 전송하는 것입니다. 여기서 선택한 네트워크 인터페이스 칩은 Realtek 의 RTL820 1BL 로 l0M/ 100Mps 어댑티브 기능을 갖춘 이더넷 송수신 컨트롤러로 현재 가장 널리 사용되는 네트워크 인터페이스 칩입니다.
1.5 PTZ 렌즈 제어 모듈에는 PTZ 디코더가 임베디드 컨트롤러 및 원격 클라이언트의 제어 신호를 디코딩하고 소프트웨어의 제어 신호를 실제 동작 레벨 신호로 변환해야 합니다.
1.6 전자정보보드 전자정보보드는 LED 발광관을 사용하여 밝기를 자동으로 조절하며 200 미터에 달하는 동적 시거를 제공합니다. 하루 24 시간 운전자에게 과속 상황, 도로 정보, 특수 기후 조건을 적시에 전달해 고속도로의 서비스 기능을 부각시킬 수 있다.
2 소프트웨어 설계
임베디드 운영 체제는 임베디드 시스템의 중요한 구성 요소로서 애플리케이션 개발을 위한 소프트웨어 플랫폼을 제공합니다. 전체 시스템의 개발 플랫폼으로 uClinux 를 선택합니다. UClinux 기반 개발 자원이 풍부하여 강력하고 복잡한 대규모 시스템을 구축하는 데 도움이 됩니다. 비디오 캡처 및 전처리 모듈, MPEG4-4 인코딩 모듈, RTP/ RTCP 프로토콜 전송 모듈, 구름대 제어 모듈 등 기타 기능 모듈은 Linux 운영 체제를 기반으로 합니다. 다음은 비디오 데이터 전송 모듈 및 속도 감지 모듈의 설계에 중점을 둡니다.
2. 1 데이터 전송 RTP/RTCP 기반 MPEG-4 비디오 전송 프로세스는 서버측에서 MPG-4 비디오 스트림을 각각 RTP 헤더, TCP 헤더 및 IP 헤더로 캡슐화하여 적절한 IP 패킷을 만든 다음 인터넷을 통해 IP 패킷을 수신측으로 전송하는 것입니다. 클라이언트 수신기가 IP 패킷을 수신하면 RTP 헤더와 비디오 데이터를 역순으로 추출하고 비디오 데이터를 버퍼에 배치하여 디코더가 RTP 헤더의 일련 번호를 기준으로 출력을 디코딩할 수 있도록 합니다.
2. 1. 1 비디오 데이터 캡슐화네트워크에서 비디오 데이터를 전송하려면 캡슐화하고 시간, 동기화 등의 정보를 추가해야 합니다.
2. 1.2 비디오 데이터 전송 리눅스 시스템은 소켓 프로그래밍을 통해 데이터 전송을 수행합니다. 소켓에는 SOCK STREAM, SOCK DGRAM 및 원시 소켓의 세 가지 유형이 있습니다. 시스템 브라우저/서버의 네트워크 전송 모델에 따라 서버측에서 모니터링 소켓과 제어 소켓을 설정합니다. 클라이언트에 소켓 유형의 요청 소켓과 제어 소켓을 설정하고 TCP 프로토콜을 통해 캡슐화하고 전송합니다.
2.2 속도 감지는 차량이 과속 여부를 판단하는 유일한 근거이기 때문에 속도를 얻는 방법이 이 시스템의 핵심이다. 현재 고속도로 과속 기준은 대형차와 소형차의 제한 속도에 대해 다른 규정이 있다. 현재 차량 유형을 판단하는 알고리즘이 많다. 일부는 번호판 기반 색상이고, 일부는 차량 길이를 기준으로 한다. 여기서 후자는 차량 유형을 식별하는 데 사용됩니다.
이 시스템은 링 코일 차량 탐지기를 사용합니다. 코일 차량 검사 시스템은 접지 회로와 코일 탐지기로 구성됩니다. 각 차선의 앞뒤에 각각 두 개의 코일을 포함합니다. 여기서 앞 코일은 "속도 코일" 이라고 하고 뒤 코일은 "캡처 코일" 이라고 합니다. 코일 속도 측정의 경우, 일반적으로 사용되는 방법은 차량이 두 개의 코일에 들어가는 시간을 따고, 차량이 코일을 통과하는 데 필요한 시간을 빼고, 코일의 폭과 거리에 맞춰서 차의 속도를 얻는 것이다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언) 소프트웨어 프로그래밍 프로세스는 다음과 같습니다. ① 코일 1 의 상태 변경을 감지하고 차량 진입 시간 dwStart 를 기록합니다. ② 코일의 변화와 차량이 표지판을 떠나는지 여부를 감지하고 차량이 코일을 떠나는 시간을 기록한다. dwEnd 1 ③ 코일 2 의 상태 변화를 감지하고 차량 진입 시간 dw 초를 기록한다. (4) 차속도 dbSpeed 와 차장 dbCarLength 를 계산하다. ⑤ 차량의 유형과 속도에 따라 차량이 과속인지 판단하고 일부 사진을 찍는다. ⑥ 자동차가 두 번째 코일을 떠나 파노라마 사진을 찍는다.
3 결론
고속도로 영상 감시 시스템은 첨단 정보 기술, 데이터 통신 및 전송 기술, 전자 제어 기술 및 컴퓨터 처리 기술을 고속도로 관리 시스템에 종합적으로 적용하여 실시간, 정확성, 효율성, 광범위한 범용 고속도로 통합 관리 시스템을 구축합니다. 이 문서에서는 ARM 및 Linux 기반 비디오 감시 시스템을 설계하고 구현했습니다. 현재 이 시스템은 고속도로 구간의 모니터링에 적용되어 설계 요구 사항을 충족하고 좋은 적용 효과를 거두었습니다.