多路MPEG-4監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：介紹了一個(gè)基于PCI總線的多路MPEC-4數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)將采集到的多路音、視頻數(shù)據(jù)以MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮編碼，將編碼后的數(shù)據(jù)碼流通過(guò)PCI總線傳送至計(jì)算機(jī)，并進(jìn)行存儲(chǔ)、回放和檢索等處理。詳細(xì)介紹了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，同時(shí)介紹了板卡與主機(jī)之間實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)制。本系統(tǒng)可在單機(jī)上實(shí)現(xiàn)16-32路的音、視頻監(jiān)控，具有很高的性價(jià)比。

    關(guān)鍵詞：數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng) MPEC-4 高速數(shù)據(jù)傳輸

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了模擬監(jiān)控和數(shù)字監(jiān)控兩個(gè)階段。與模擬監(jiān)控系統(tǒng)相比，數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和檢索等處理，而且還具有抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、圖像質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)也可以和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)系

統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，易于維護(hù)和管理。因此，數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)正逐步取代模擬監(jiān)控系統(tǒng)，具有良好的應(yīng)用前景。

目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中單機(jī)的監(jiān)控能力一般不超過(guò)16路，每路的圖像壓縮碼率的調(diào)節(jié)范圍較小，而且圖像格式主要以CIF為主[5～6]。本文介紹的系統(tǒng)在單機(jī)上最多可以達(dá)到32路的監(jiān)控能力，而且可以保證音、視頻的嚴(yán)格同步。同時(shí)，本系統(tǒng)支持CIF和QCIF等多種圖像格式，壓縮碼率調(diào)節(jié)范圍較大，可以滿足多種場(chǎng)合的監(jiān)控需求。

圖1

1 多路MPEG-4監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)采用基于PCI總線板卡的架構(gòu)，一塊板卡可以監(jiān)控4路音、視頻數(shù)據(jù)。系統(tǒng)視頻輸入支持NTSC和PAL制式，采用MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)對(duì)輸入的多路音、視頻信息進(jìn)行壓縮編碼、解碼，并提供運(yùn)動(dòng)檢測(cè)等附加功能。在工控機(jī)上，利用軟件可以很方便地對(duì)采集到的音、視頻信息進(jìn)行存儲(chǔ)、檢索和回放。系統(tǒng)利用高速PCI總線與微機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)和控制碼流的傳輸。整個(gè)硬件系統(tǒng)由攝像和云臺(tái)模塊、電源模塊、視頻采集模塊、視頻預(yù)處理模塊、EPLD控制模塊、音頻編碼模塊、MPEG-4多媒體壓縮編碼模塊和PCI總線控制模塊組成，其連接框圖如圖1所示。

多路視頻采集模塊對(duì)輸入的視頻信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。該模塊支持復(fù)合視頻輸入，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后的輸出信號(hào)是符合ITU-656標(biāo)準(zhǔn)的4:2:2的數(shù)字視頻信號(hào)。同時(shí)，該模塊能夠自動(dòng)識(shí)別輸入信號(hào)的制式。其支持的復(fù)合視頻制式有NTSC、PAL和SECAM三種。

視頻預(yù)處理模塊通過(guò)對(duì)模塊中芯片的內(nèi)部寄存器進(jìn)行設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻輸出的亮度、對(duì)比度和色度的調(diào)整，以及對(duì)視頻圖像尺寸、子圖的大小、位置等的控制。

EPLD控制模塊主要根據(jù)控制流信息將視頻預(yù)處理模塊輸出的ITU-656數(shù)字視頻進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，并輸出到MPEG-4壓縮編碼模塊中。同時(shí)，它也提供行、場(chǎng)等同步信號(hào)。EPLD控制模塊還根據(jù)后向控制流為音頻編碼模塊提供多路幀同步信號(hào)。

音頻編碼模塊對(duì)輸入的音頻進(jìn)行μ律PCM

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