引言
近年來嵌入式技術與Internet技術的結合， 使嵌入式技術在遠程控制、智能交通、電視會議、安防等領域占有越來越重要的地位。隨著人們生活水平的提高及個人財富的積累， 汽車逐漸變成了人們出行旅游的普遍的交通工具， 同時汽車被盜案例也屢見不鮮。因此如何保證個人或者集體汽車就成為迫切需要解決的問題。這就促使我們開發一種更低成本、更方便的視頻監控設備—車載安防系統來滿足有車大眾的需要。
1 系統硬件設計
汽車安全與防御系統主要由視頻采集及處理模塊、3G無線上網卡、嵌入式Web Server、GSM模塊及客戶端瀏覽器組成。嵌入式Web Server由Samsung公司的ARM處理器S3c2440 和網絡芯片構成。其攝像頭首先將采集到的圖像數據傳給視頻處理器， 由視頻處理器進行壓縮編碼， 然后傳遞給ARM處理器， ARM處理器再將這幀數據與前一幀數據進行比較， 如果相同， 即表明無移動物體， 則丟棄該幀， 以節省存儲空間； 如果不相同則表明有移動的物體， 處理器會把這幀數據存儲起來， 并啟動GSM模塊發送報警短信。客戶端如果想及時了解車中的情況， 可以通過瀏覽器訪問到嵌入式的Web服務器來查看實時視頻。
系統硬件主要有SAMSung公司的ARM處理器S3C2440， 3G無線上網卡， 16/32位的ARM處理器實現了MMU、AMBA BUS 和Harvard高速緩存體系結構， 具有獨立的16KB指令Cache和16K B數據Cache。網絡芯片采用比較常用的Cs8900。
SDRAM 選用兩片HY57 V561620 （32M） 。NORFLASH 選用AM29LV 160DB 。NAND FLASH選用32M的K9F 1208 芯片。視頻處理部分， 采用硬件的H.264編解碼器， 具體采用美國Q pixel公司的QL202B， 它是低功耗實時單片半雙工H.264/AVC編碼器。系統硬件結構圖如圖1所示。
圖1 系統硬件結構框圖
2 軟件設計
本系統的軟件設計包括： 嵌入式Linux操作系統的移植、視頻采集程序和動態檢測程序的編寫、嵌入式Web Server的實現以及相關驅動程序的編寫與移植。
2.1 視頻采集的動態檢測
視頻采集及動態監測的原理如圖2所示。設定攝像頭視頻采集循環的周期為T， 系統初始化以后， 獲得的第一幀圖像就保存為背景圖像， 接下來每隔時間T采集一幀， 利用背景減除法進行運動目標檢測。這種檢測方法是從視頻流中實時提取目標， 檢測出圖像序列中與運動的三維物體相關的點， 濾除圖像中與運動對象無關的信息。
該軟件使用QT/E的圖像處理類庫QImage process開發。首先循環采集兩幀圖像數據， 進行二值化處理后， 分別提取兩幅圖像的亮度作差。得到背景差分圖像后， 與設定的亮度閾值進行比較， 如果未超過閥值則丟棄該幀。超過該值則觸發報警， 啟動GSM模塊發送報警信息， 同時告知ARM處理器， 以便ARM處理器進行后續的工作。
圖2 視頻采集流程圖2.2 嵌入式Web Server的軟件設計
嵌入式Web Server的軟件設計構建分為兩部分：
（1） Linux服務器boa的配置與移植；
（2） 嵌入式CGI的實現。嵌入式Web的工作流程圖如圖3所示。
圖3 嵌入式Web server工作流程圖
1） boa的移植與配置
Boa是一種單任務的Http服務器， 性能優越且速度快， 可以到網站上下載一個主流版本的boa發行包上下載源代碼， 并進行配置與移植。由于Boa的配置與移植方法在網上可以很容易查到， 這里就不再贅述了。
2） 嵌入式CGI
本設計就要求Web能夠動態實現顯示和交互式操作， 傳統的靜態網頁不具備這樣的功能。為解決這個問題可以引入CGI （Common Gateway Interface），它是外部應用擴展應用程序與WWW服務器交互的一個標準接口， 能實現Web的客戶端與服務器之間進行交互式操作。通過CGI可以提供許多靜態的HTML網頁無法實現的功能， 比如搜索引擎、遠程監控、基于Web的數據庫訪問等等。它還具有運行速度快， 支持多種編程語言，與瀏覽器兼容等優點。CGI實現客戶端與服務器交互的過程如圖4所示。
圖4 HTTP調用CGI過程圖
3 結束語
本系統只需打開任何一個瀏覽器輸入IP號就可以登錄嵌入式服務器， 觀看實時、或歷史車內情況。其視頻截取圖片如圖5所示。
圖5 視頻截取圖
本文所介紹的這種車載安防系統的方案具有便于安放的優點， 因此， 在汽車安放領域內具有非常廣闊的市場前景， 只是有需要完善的地方，比如存儲的視頻的容量有限， 由于每臺機器都有一個獨立的I P， 比較占用I P 資源， 再者視頻信息量非常大， 3G無線上網卡傳輸率有限， 傳輸時會有幾秒的時延， 相信不久的將來， 隨著壓縮算法的技術和3G無線上網卡傳輸的發展， IPV6協議的普及等問題都將迎刃而解。