0 引言
i.Mx27多媒體應(yīng)用處理器是飛思卡爾半導(dǎo)體DragONBall家族的最新成員，片內(nèi)集成H.264/MPEG4/H.263全雙工硬件編解碼視頻處理單元，可廣泛應(yīng)用于視頻監(jiān)控、數(shù)字錄像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)廣告機(jī)、V2IP可視電話、IPTV機(jī)頂盒、智能手機(jī)、便攜式多媒體播放器、移動(dòng)電視、車載多媒體產(chǎn)品等。
設(shè)計(jì)了一種基于i.MX27的移動(dòng)視頻監(jiān)控終端，應(yīng)用于公交視頻監(jiān)控系統(tǒng)中。終端采集的視頻數(shù)據(jù)和GPS位置信息可以實(shí)時(shí)傳輸?shù)焦徽{(diào)度監(jiān)控中心，在網(wǎng)絡(luò)不佳的情況下也可以在本地保存視頻數(shù)據(jù)和GPS位置信息，在公交車到站后通過WIFI無線網(wǎng)絡(luò)集中高速傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
1 公交視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成及功能描述
1.1 系統(tǒng)組成
整個(gè)系統(tǒng)分為前端車載監(jiān)控系統(tǒng)、通訊線路、監(jiān)控平臺(tái) 前端車載監(jiān)控系統(tǒng)又包括車載硬盤錄像機(jī)、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、監(jiān)聽頭、報(bào)警按鈕、報(bào)警閃燈、液晶顯示屏、對(duì)講耳機(jī)、GPS等 通訊線路包含前端移動(dòng)傳輸（EDGE/CDMA 1X）和后臺(tái)指揮中心以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò) 監(jiān)控平臺(tái)包含監(jiān)控軟件及GIS、流媒體、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用服務(wù)器等一系列服務(wù)群，可以根據(jù)需要在公交分局、市公安局、派出所等單位建設(shè)多極監(jiān)控平臺(tái)，級(jí)別的邏輯關(guān)系根據(jù)需求可靈活配置，系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性。
系統(tǒng)組成的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
1.2 系統(tǒng)功能描述
（1）視頻監(jiān)控功能。車載設(shè)備最多支持4個(gè)攝像頭，可分別監(jiān)控前后車門、車廂前后；
（2）GPS定位功能。視頻監(jiān)控設(shè)備應(yīng)該從GPS設(shè)備獲取當(dāng)前時(shí)間、經(jīng)緯度信息，并以時(shí)間標(biāo)簽形式嵌入錄制的視頻文件或視頻流中（即字幕方式）；GPS的信息（每秒1條）同時(shí)寫入日志文件，用于后期的增值處理：視頻設(shè)備內(nèi)部保存的視頻文件與此GPS日志文件一一對(duì)應(yīng)；
（3）成批通訊功能。當(dāng)車輛位于停車場(chǎng)、站等有WIFI/WinMax等高速無線網(wǎng)絡(luò)的位置時(shí)，可隨時(shí)進(jìn)入后臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸工作模式。傳輸?shù)膬?nèi)容包括視頻文件與GPS日志；
（4）實(shí)時(shí)通訊功能。當(dāng)終端安裝有GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)通訊模塊功能時(shí)，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)和GPS位置信息的傳輸。
2 移動(dòng)視頻監(jiān)控終端硬件設(shè)計(jì)
移動(dòng)視頻監(jiān)控傳輸終端采用i.MX27為核心器件，外擴(kuò)了GPS模塊、WIFI模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)移動(dòng)視頻的采集、存儲(chǔ)、無線傳輸功能。同時(shí)通過GPS信息可以準(zhǔn)確地定位移動(dòng)設(shè)備的實(shí)時(shí)位置。
系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。
3 移動(dòng)視頻監(jiān)控終端軟件設(shè)計(jì)
終端系統(tǒng)采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，以提高服務(wù)的可靠性和系統(tǒng)效率。軟件主流程框圖如圖3所示。
3.1 終端應(yīng)用軟件
3.1.1 視頻采集、編碼、存儲(chǔ)
視頻編碼采用H.264標(biāo)準(zhǔn)，以較少的數(shù)據(jù)提高更高的視頻清晰度。視頻本地存儲(chǔ)采用大容量SD卡或U盤。不采用移動(dòng)硬盤，以避免公交車運(yùn)行中因震動(dòng)而造成移動(dòng)硬盤的損壞。
3.1.2 無線網(wǎng)絡(luò)傳輸
終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)有WIFI高速無線網(wǎng)絡(luò)和GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合。在WIFI熱點(diǎn)遍及的地方采用WIFI無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸，其他情況下可以通過GPRS/CDMA無線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。
無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)涵蓋的范圍很廣，既包括允許用戶建立遠(yuǎn)距離無線連接的全球語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，也包括為近距離無線連接進(jìn)行優(yōu)化的紅外線技術(shù)及射頻技術(shù)。通常用于無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備包括便攜式計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、手持計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理 （PDA）、移動(dòng)電話、筆式計(jì)算機(jī)和尋呼機(jī)。無線技術(shù)用于多種實(shí)際用途。例如，手機(jī)用戶可以使用移動(dòng)電話查看電子郵件。使用便攜式計(jì)算機(jī)的旅客可以通過安裝在機(jī)場(chǎng)、火車站和其他公共場(chǎng)所的基站連接到 Internet。在家中，用戶可以連接桌面設(shè)備來同步數(shù)據(jù)和發(fā)送文件。無線網(wǎng)絡(luò)傳輸機(jī)制無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的信息傳輸機(jī)制。
3.1.3 GPS信息及其他信息的采集和處理
終端系統(tǒng)每秒保存實(shí)時(shí)GPS信息，并實(shí)現(xiàn)和視頻數(shù)據(jù)的時(shí)間同步。同時(shí)還定時(shí)采集其他一些報(bào)警檢測(cè)等周邊信號(hào)，供系統(tǒng)處理。
3.2 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理
3.2.1 視頻實(shí)時(shí)傳輸處理機(jī)制
在網(wǎng)絡(luò)帶寬不穩(wěn)定或者較差的情況下，為了盡量保證網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器傳輸?shù)椒⻊?wù)器的視頻數(shù)據(jù)的完整性和實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)采用了雙重處理機(jī)制：
（1）單位時(shí)間內(nèi)比較視頻歷史緩沖中的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)大于500包，則執(zhí)行清除歷史緩沖操作，并重新關(guān)閉打開編碼器來編碼出一個(gè)新的IDR幀用于傳輸；
（2）定時(shí)比較當(dāng)前編碼幀的時(shí)間與待發(fā)送的數(shù)據(jù)包的時(shí)間的差值，如果時(shí)間大于5s，則執(zhí)行清除歷史緩沖的操作，并重新關(guān)閉打開編碼器來編碼出一個(gè)新的IDR幀用于傳輸；
（3）另外為了保證對(duì)帶寬的充分利用，保證傳輸?shù)椒⻊?wù)器端的碼流可以正常播放，現(xiàn)在在清除歷史緩沖的時(shí)候增加了I幀的完整性判斷，必須保證當(dāng)前傳輸?shù)囊曨l數(shù)據(jù)非I幀才執(zhí)行清除歷史緩沖的操作；
3.2.2 視頻捕獲和編碼部分的具體實(shí)現(xiàn)
（1）設(shè)置編碼頭序列參數(shù)，返回緩沖區(qū)地址和大小
encHeaderParam.headerType=SPS RBSP;
vpu_EncGiveCommand(handle,ENC_PUT_AVC_HEADER,
&encHeaderParam)
bsBuf0=encHeaderParam.buf
size0=encHeaderParam.size;
codecparam.len=0
(2)取得參數(shù)存入編碼參數(shù)緩沖區(qū)
bitstream addr=virt_stream_buf+bsBuf0
bit_steam_buf.phy_addr
memcpy(codecparam.buf+codecparam.len,(char
*)bitstream_addr,size0);codecparam.len+=size0;
(3)設(shè)置編碼頭圖象參數(shù)，返回緩沖區(qū)地址和大小
encHeaderParam.headerType=PPS_RBSP;
vpu_EncGiveCommand(handle,ENC_PUT_AVC_HEADER,
&encHeader.Param);
4 結(jié)束語
本文闡述了基于i.MX27的移動(dòng)視頻監(jiān)控終端的實(shí)現(xiàn)原理以及在公交調(diào)度監(jiān)控中的應(yīng)用，著重介紹了移動(dòng)視頻監(jiān)控終端的設(shè)計(jì)方案和實(shí)現(xiàn)方法，并對(duì)其中的一些關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)作了詳細(xì)的描述。該系統(tǒng)已經(jīng)在公交監(jiān)控中試運(yùn)行，并取得了良好的使用效果。
