张怀凯++李向月++杨涛++陈丽

[摘 要]本文在研究嵌入式技术与无线图像传输技术的基础上，设计一种应用嵌入式平台实现图像检测与监控报警功能的系统，方案以ARM11开发板为核心，连接USB高清摄像头与无线网卡模块为硬件平台，同时辅以Linux操作系统为软件平台，实现图像的采集与远程监控。经过测试该系统具有实时性好、灵敏度高和稳定性好等优点。

[关键词]ARM11；图像检测；图像监控；Linux

中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0375-01

0 引言

随着科技的发展，图像检测技术的应用越来越广泛，而传统上多采用PC 机作为图像检测的通用平台，这不但对工作环境要求高，而且系统体积庞大、不利于维护、成本高，更难满足某些领域对实时移动方面的要求。嵌入式技术的快速发展，使得将嵌入式技术与图像检测技术结合得以实现，基于上述思想，本文利用嵌入式ARM11 处理器，结合无线传输技术和嵌入式开发技术，设计出了一种具有图像检测与监控功能的智能系统。

1 系统总体概述

本系统由硬件和软件组成，硬件电路基于ARM11核心板而搭建，软件基于Linux系统而开发，客户端与嵌入式Web服务器客之间是基于HTTP协议的B/S模式的信息交换过程[1]，用户使用浏览器作为交互平台，利用CGI与嵌入式系统进行交互，实现用户与嵌入式Web服务器的数据交互[2]。

2 系统硬件设计

本设计采用模块化的设计方法，系统硬件平台由核心板和底板构成：（1）核心板由处理器（三星S3C6410），电源与复位电路，时钟电路，SDRAM（256M），NAND Flash（1G）构成一个ARM最小系统；（2）底板根据本系统的需要而设计，配备了一些专用的外设接口，包括1 个 RS232接口，1 个SD卡接口，1个USB接口，1 个无线路由器模块接口，其硬件结构图和实物图如下所示：

本系统选用三星公司的S3C6410作为系统处理器，S3C6410是一款低功耗，高性价比的RISC处理器，它是基于ARM11内核，工作主频在667MHZ，支持丰富的外设设备，选用256M的DDR存储器，1G存储容量的NAND Flash存储单元，该存储单元主要用于存放系统启动运行所需要的文件，SD卡用于Linux系统的烧写和图片/视频资源的存储。选用USB摄像头实现视频图像采集，选用M370做为无线路由模块。

3 系统软件设计

3.1 Linux下的图像采集实现

在Linux环境下，进行视频图像采集所使用的接口函数是Vedio4Linux2（V4L2）提供的数据结构、编程接口，V4L2是Linux中关于采集设备的内核驱动。在Linux中，采集设备是设备文件，可以像访问普通文件一样对其进行读写，摄像头在/dev/video0下。

V4L2采用了分层架构，应用程序接口为上层，而下层则是采集设备的驱动程序，通过编程接口来控制采集设备完成相应的操作和功能。V4L2视频图像采集的主程序由几个子程序组成，主程序主要由打开采集设备、获取采集设备的信息、检查采集设备支持的标准、设置采集设备捕获图像的格式、为将要采集的图像分配内存、开始采集数据、获取并且记录上一步req缓存的物理空间、处理采集到的数据、停止数据的采集、关闭采集设备10个分开的子程序构成，而有些子程序则还有子程序，经过层次化的程序设计，最后组成主程序，实现图像采集。

3.2 移动图像监控程序

移动图像监控程序选用一款小巧、轻型但又功能强大的开源应用软件Motion，它可以用来在Linux上操控监控摄像头。Motion能够与任何支持Linux的摄像头协同运行，包括所有的V4L网络摄像头、许多IP摄像头以及安迅士（Axis）摄像头，它还可以控制平移和倾斜功能。Motion可以录制使用JPEG、PPM和MPEG等格式的短片和快照，Motion的内置HTTP服务器，可以在Web浏览器中远程查看捕捉到视频与图片。

4 运行和测试

4.1 测试嵌入式播放器Madplay的功能

嵌入式播放器用于播放音乐和视频，当USB摄像头捕捉到移动物体时，嵌入式系统会调用Madplay播放设定的音乐，进行告警，提示有移动物体。Madplay正常运行需要声卡驱动，tiny6410上的声卡驱动（snd-soc-tiny-wm8960.ko和snd-soc-ac97.ko）[4]，tiny6410系统启动时已经加载了声卡驱动，故这里不再需要手动的安装声卡驱动。

4.2 库文件与二进制可执行程序的拷贝与配置

1.将madplay运行所需要的库文件拷贝开发板的/lib/目录下；将motion运行需要的动态库文件也拷贝/lib/目录下。

2.将/home/Motion/motion-3.2.12/_install/etc/motion-dist.conf 拷贝到开发板/etc/motion/ （/etc/下并没有motion文件夹，自己手动创建）。

3.将/home/Motion/madpaly-0.15.2b/_install/bin/madpaly 拷贝到开发板/usr/local/sbin/ ； 将/home/Motion/motion-3.2.12/_install/bin/motion也拷贝到开发板/usr/local/sbin/ 。

4.修改配置文件，打开motion的配置文件，修改下列选项：

videodevice /dev/video2 usb设备文件

v4l2_palette 2 图像采用MJPEG的格式

framerate 15 一秒钟采集图像的帧数

threshold 1500 两幅图像之间变化的像素点

target_dir /sdcard/www/sd 图片及视频存放目录

on_motion_detected madplay 123.mp3 摄像头捕捉到移动图像调用 madplay播放123.mp3，发出告警

5.结语

本文选用嵌入式linux硬件平台，辅以移动图像监控程序Motion，结合现在图像检测和通信传输技术，设计出了移动图像监控报警系统， 该系统能快速准确的捕捉到移动物体变化的每一个细节，同时辅以告警系统，提示用户监控区域有物体移动。捕捉到的视频/图片保存在硬件平台上的sd卡中，方便简单，用户与硬件平台建立网络连接后，可以在客户端（PC端/移动终端）的Web浏览器中远程查看捕捉到视频与图片。

参考文献：

[1] 李君毅，李刚.Linux在嵌入式系统中的应用[J].计算机时代，2007（7）：32-33.

[2] 梁娜娜.浅谈嵌入式系统[J].中国科技信息，2010，23：84-86.

[3] 赵国安，郁斌，薛林强，基于Linux嵌入式原理与应用开发[M]，北京：清华大学出版社，2011.10.

[4] 王莉，周伟.嵌入式ARM的嵌入式Web服务器设计[J].计算机工程与应用，2012，48（14）：90-93.

作者简介：

张怀凯（1990—） 男，陕西省安康市，研究生，计算机技术。