1 引言

　　在危險(xiǎn)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)等應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)施圖像監(jiān)控的意義十分重大。圖像監(jiān)控技術(shù)從模擬圖像監(jiān)控到數(shù)字圖像監(jiān)控是監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)，是數(shù)字化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。嵌入式圖像監(jiān)控系統(tǒng)屬于數(shù)字圖像監(jiān)控系統(tǒng)，能夠很好滿足客觀現(xiàn)狀對(duì)圖像監(jiān)控系統(tǒng)的要求，達(dá)到多方位遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。數(shù)字圖像監(jiān)控系統(tǒng)不僅符合信息產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展趨勢(shì)，而且代表了監(jiān)控行業(yè)的未來發(fā)展方向，蘊(yùn)藏著巨大的商機(jī)和經(jīng)濟(jì)效益，基于小波壓縮的嵌入式圖像監(jiān)控系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，面向工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、交通、金融、商業(yè)等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　2 圖像監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展概況

　　2.1 本地模擬圖像監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題

　　圖像監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)主要階段：模擬圖像監(jiān)控技術(shù)，基于pc的數(shù)字圖像監(jiān)控技術(shù)和基于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)字圖像監(jiān)控技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)還較多地使用本地模擬圖像監(jiān)控系統(tǒng)，即采用由攝像機(jī)、視頻矩陣、監(jiān)視器和錄像機(jī)組成的監(jiān)控系統(tǒng)，使用視頻線、控制線等電纜連接。雖然本地模擬圖像監(jiān)控系統(tǒng)能夠保證采集得到的圖像清晰、不失幀，但在許多方面都存在著明顯的局限：

　　(1) 輸距離小，只能實(shí)現(xiàn)本地監(jiān)控，而且圖像質(zhì)量隨傳輸距離的增加而明顯下降;

　　(2) 系統(tǒng)的可擴(kuò)展性差，由于電視或計(jì)算機(jī)與攝像頭的接口數(shù)目是有限的，因此擴(kuò)展性差，無法形成復(fù)雜的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò);

　　(3) 后期處理能力不強(qiáng)，無法利用先進(jìn)的數(shù)字圖像處理技術(shù)，而且由于存儲(chǔ)介質(zhì)限制，無法實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的大容量存儲(chǔ);

　　(4) 無法利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)，必須重新鋪設(shè)專用線路，存在重復(fù)投資等問題。

　　2.2 對(duì)圖像監(jiān)控系統(tǒng)的要求

　　隨著技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，客觀上對(duì)圖像監(jiān)控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、有效性和方便性提出了更高的要求，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

　　(1)需要實(shí)施圖像監(jiān)控的范圍更加廣闊，由傳統(tǒng)的安防監(jiān)控向管理監(jiān)控和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)監(jiān)控發(fā)展，而且對(duì)同一套系統(tǒng)的覆蓋面和實(shí)施距離也提出了更高的要求，達(dá)到點(diǎn)多面廣的監(jiān)控效果;

　　(2)要求監(jiān)控系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)大量圖像數(shù)據(jù)的壓縮存儲(chǔ)、傳輸和自動(dòng)處理，從而達(dá)到資源共享，為各級(jí)管理人員和決策者提供方便、快捷和有效的服務(wù)。

　　數(shù)字圖像監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以克服模擬圖像監(jiān)控系統(tǒng)的局限性，而且能夠很好地滿足客觀現(xiàn)狀對(duì)圖像監(jiān)控系統(tǒng)的高要求。第一代數(shù)字圖像監(jiān)控系統(tǒng)是以pc機(jī)為核心，以大容量硬盤作為存儲(chǔ)介質(zhì)，使用pc機(jī)處理圖像信號(hào)，利用計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力與顯示器的高清晰度，將視頻信號(hào)通過視頻采集卡采集到計(jì)算機(jī)中、并由顯示器顯示，大大提高了圖像的質(zhì)量，利用通信接口卡，可以通過通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息在一個(gè)多個(gè)監(jiān)控中心的共享，很好地體現(xiàn)了數(shù)字圖像監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。但同時(shí)也存在缺點(diǎn)：一是無法實(shí)現(xiàn)“無人值守”，系統(tǒng)需要專人看護(hù);二是穩(wěn)定性較差，整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性依賴于pc機(jī)的性能，而且功耗相對(duì)較大。新一代的數(shù)字圖像監(jiān)控系統(tǒng)以嵌入式處理器為核心，開發(fā)以太網(wǎng)接口直接實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)經(jīng)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)傳輸，授權(quán)用戶在任何地方都可以通過普通的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器查看監(jiān)控終端的圖像，工程費(fèi)用大大降低，而且系統(tǒng)可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

　　數(shù)字監(jiān)控設(shè)備的核心技術(shù)在于將模擬視頻信號(hào)數(shù)字化并壓縮編碼在可利用的數(shù)字通信線路上傳輸。目前常用的圖像壓縮技術(shù)有：jpeg標(biāo)準(zhǔn)，mpeg標(biāo)準(zhǔn)、h.26x標(biāo)準(zhǔn)和小波變換等。jpeg標(biāo)準(zhǔn)是由國(guó)際圖像編碼聯(lián)合專家組于1990年最終確定的靜止圖像壓縮編碼技術(shù)，該標(biāo)準(zhǔn)包括圖像編碼和解碼以及壓縮圖像數(shù)據(jù)的編碼表示。該標(biāo)準(zhǔn)的基本編碼方式是將圖像分成8×8的子塊，分別作dct、量化，然后進(jìn)行哈夫曼(或算術(shù))編碼，無需進(jìn)行幀間編碼;mpeg標(biāo)準(zhǔn)是用于運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音壓縮與編碼的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)包括：(1)mpeg-1是面向普通家庭電視機(jī)分辨率水平的視音壓縮標(biāo)準(zhǔn)，旨在達(dá)到vcr質(zhì)量，視頻壓縮率為26:1;(2)mpeg-2是面向廣播電視級(jí)分辨率視頻的視音壓縮標(biāo)準(zhǔn)，適用于計(jì)算機(jī)顯示質(zhì)量的圖像，壓縮后的數(shù)據(jù)率為6mbps，可將視頻節(jié)目中的視頻、音頻、數(shù)據(jù)內(nèi)容等組成部分復(fù)合成單一的比特流，適合于在網(wǎng)上傳輸;(3)mpeg-4用于每秒10幀低速率和64kbps的低帶寬視頻信號(hào)傳輸，編碼系統(tǒng)開放并可隨時(shí)加入新的算法;(4)mpeg-7標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)基于內(nèi)容檢索需求的“多媒體內(nèi)容描述接口”，它將多種不同類型的多媒體信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的描述，同時(shí)為多媒體描述的不同步驟定義了一整套的方法和工具，將描述與所描述的內(nèi)容相聯(lián)系，以實(shí)現(xiàn)快速有效的搜索;h.26x標(biāo)準(zhǔn)主要是指h.261標(biāo)準(zhǔn)和h.263標(biāo)準(zhǔn)：

　　(1)h.261是于1989年制定的可視電話和電視會(huì)議的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，建議傳輸速率為p×64kbps(p=1~30)，該標(biāo)準(zhǔn)采用具有運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸g預(yù)測(cè)，然后對(duì)預(yù)預(yù)測(cè)誤差作dct、量化和霍夫曼編碼，采用向前預(yù)測(cè)使編碼延遲減小;

　　(2)h.263標(biāo)準(zhǔn)是itu-t制定的低比特率視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，采用的圖像格式為qcif(180×144)或subqcif(128×96);小波變換以其良好的空間-頻率局部特性和與人眼視覺相符的變換機(jī)制，在圖像編碼領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在小波壓縮系統(tǒng)中，有2個(gè)至關(guān)重要的因素：一是壓縮編碼算法;二是小波濾波器。壓縮編碼算法主要有shapiro的零樹編碼以及said的spiht和xiong的時(shí)頻量化等。在濾波器的選擇上一般選擇正交濾波器組，除去圖像像素之間的相關(guān)性。cohen和daubechies等人的9-7雙正交小波基不僅具有良好的數(shù)學(xué)性質(zhì)，還具有良好的壓縮性能，與小波變換相配套的零樹編碼算法以其高效性被mpeg-4采納。在圖像監(jiān)控領(lǐng)域采用小變換算法或集成小波變換功能的芯片，將使圖像的質(zhì)量得到很大幅度的提升，是一種優(yōu)良的解決方案。

　　目前國(guó)際上很多廠商遵照h.261、mpeg-i、mpeg-ii、wavelet標(biāo)準(zhǔn)研制生產(chǎn)除了單片型的視頻傳輸編解碼器，采用硬件方式進(jìn)行圖像的壓縮和解壓縮，完全脫離pc結(jié)構(gòu)。通常分為編碼部分和解碼部分，一對(duì)編解碼器配合使用可以同時(shí)對(duì)視頻音頻數(shù)據(jù)的雙向傳輸。它有效的解決了視頻信號(hào)在低帶寬線路上的傳輸，使長(zhǎng)距離傳輸實(shí)時(shí)活動(dòng)圖像變得容易和便宜。

　　3 嵌入式處理器的發(fā)展概況

　　嵌入式系統(tǒng) (embedded system)被定義為：以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可裁剪，適應(yīng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。今天，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)無處不在，從汽車、pda、電視機(jī)，到工控生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、通信、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費(fèi)類產(chǎn)品等方面，都能發(fā)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的蹤影。從國(guó)內(nèi)外的嵌入式系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r來說，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用正在從傳統(tǒng)的單一應(yīng)用范圍、狹窄應(yīng)用對(duì)象、簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)功能向現(xiàn)在和未來社會(huì)需要的應(yīng)用需要進(jìn)行轉(zhuǎn)變。工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)η度胧较到y(tǒng)的需求正在慢慢擴(kuò)大，特別是最近幾年來隨著工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)嵌入式智能設(shè)備的需求越來越明顯。嵌入式系統(tǒng)在智能設(shè)備里面的應(yīng)用，是對(duì)嵌入式系統(tǒng)概念和應(yīng)用范圍的一個(gè)變革，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)由多芯片、多處理器占領(lǐng)工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用市場(chǎng)領(lǐng)域的局面。

　　目前，在嵌入式處理器市場(chǎng)上，arm系列處理器以其高性價(jià)比，價(jià)格低廉廣受用戶青睞，而且許多國(guó)際知名的芯片生產(chǎn)廠家都已經(jīng)購買了arm芯片設(shè)計(jì)許可并開始大量生產(chǎn)針對(duì)特定應(yīng)用領(lǐng)域的arm芯片，芯片種類十分豐富。arm公司專注于芯片內(nèi)核設(shè)計(jì)，其內(nèi)核功耗少、成本低、功能強(qiáng)，特有的16位/32位雙指令集，存儲(chǔ)器比等價(jià)32位代碼節(jié)省近35%，16位的thumb狀態(tài)和正常的arm狀態(tài)之間的開銷為零。目前arm嵌入式處理器有5個(gè)產(chǎn)品系列-arm7、arm9、arm9e、arm10和securcore。

　　arm7系列是低功耗的32位核，最適合應(yīng)用于對(duì)價(jià)位核功耗敏感的產(chǎn)品，可分為應(yīng)用于實(shí)時(shí)環(huán)境的arm7tdmi、arm7tdmi-s以及適用于開放平臺(tái)的arm720t核適用于dsp運(yùn)算及支持java的arm7ej等。arm7采用三級(jí)流水線和馮-諾依曼結(jié)構(gòu)，提供0.9mips/mhz的性能。迄今為止，arm7tdmi是世界上應(yīng)用最廣泛的32位嵌入式處理器。

　　arm9系列采用5級(jí)流水線和哈佛結(jié)構(gòu)，提供1.1mips/mhz的性能，是高性能和低功耗的硬宏單元。arm920t和arm922t具有全性能的mmu、指令和數(shù)據(jù)cache以及高速amba總線接口。

　　arm10系列硬宏單元，帶有dsp擴(kuò)展、embeddedice-rt、全性能mmu、cache和64位ahb指令和數(shù)據(jù)接口，采用六級(jí)流水線，提供1.25mips/mhz的性能，比同等的arm9器件性能提高50%。

　　嵌入式操作系統(tǒng)通常分為商用型和免費(fèi)型兩類。商用的嵌入式操作系統(tǒng)有windriver(風(fēng)河)的vxworks和psos、美國(guó)ati的nucleus plus以及microsoft(微軟)的windows ce等。免費(fèi)的嵌入式操作系統(tǒng)有嵌入式ulinux、uc/os等。商用型操作系統(tǒng)功能穩(wěn)定、可靠，有完善的技術(shù)支持和售后服務(wù)，但往往價(jià)格昂貴。免費(fèi)型操作系統(tǒng)具有源代碼公開和無需版稅的優(yōu)勢(shì)，但也存在著開發(fā)困難的不足。

　　數(shù)字監(jiān)控設(shè)備的核心技術(shù)在于將模擬視頻信號(hào)數(shù)字化并壓縮編碼在可利用的數(shù)字通信線路上傳輸。目前常用的圖像壓縮技術(shù)有：jpeg標(biāo)準(zhǔn)，mpeg標(biāo)準(zhǔn)、h.26x標(biāo)準(zhǔn)和小波變換等。jpeg標(biāo)準(zhǔn)是由國(guó)際圖像編碼聯(lián)合專家組于1990年最終確定的靜止圖像壓縮編碼技術(shù)，該標(biāo)準(zhǔn)包括圖像編碼和解碼以及壓縮圖像數(shù)據(jù)的編碼表示。該標(biāo)準(zhǔn)的基本編碼方式是將圖像分成8×8的子塊，分別作dct、量化，然后進(jìn)行哈夫曼(或算術(shù))編碼，無需進(jìn)行幀間編碼;mpeg標(biāo)準(zhǔn)是用于運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音壓縮與編碼的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)包括：(1)mpeg-1是面向普通家庭電視機(jī)分辨率水平的視音壓縮標(biāo)準(zhǔn)，旨在達(dá)到vcr質(zhì)量，視頻壓縮率為26:1;(2)mpeg-2是面向廣播電視級(jí)分辨率視頻的視音壓縮標(biāo)準(zhǔn)，適用于計(jì)算機(jī)顯示質(zhì)量的圖像，壓縮后的數(shù)據(jù)率為6mbps，可將視頻節(jié)目中的視頻、音頻、數(shù)據(jù)內(nèi)容等組成部分復(fù)合成單一的比特流，適合于在網(wǎng)上傳輸;(3)mpeg-4用于每秒10幀低速率和64kbps的低帶寬視頻信號(hào)傳輸，編碼系統(tǒng)開放并可隨時(shí)加入新的算法;(4)mpeg-7標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)基于內(nèi)容檢索需求的“多媒體內(nèi)容描述接口”，它將多種不同類型的多媒體信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的描述，同時(shí)為多媒體描述的不同步驟定義了一整套的方法和工具，將描述與所描述的內(nèi)容相聯(lián)系，以實(shí)現(xiàn)快速有效的搜索;h.26x標(biāo)準(zhǔn)主要是指h.261標(biāo)準(zhǔn)和h.263標(biāo)準(zhǔn)：

　　(1)h.261是于1989年制定的可視電話和電視會(huì)議的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，建議傳輸速率為p×64kbps(p=1~30)，該標(biāo)準(zhǔn)采用具有運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸g預(yù)測(cè)，然后對(duì)預(yù)預(yù)測(cè)誤差作dct、量化和霍夫曼編碼，采用向前預(yù)測(cè)使編碼延遲減小;

　　(2)h.263標(biāo)準(zhǔn)是itu-t制定的低比特率視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，采用的圖像格式為qcif(180×144)或subqcif(128×96);小波變換以其良好的空間-頻率局部特性和與人眼視覺相符的變換機(jī)制，在圖像編碼領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在小波壓縮系統(tǒng)中，有2個(gè)至關(guān)重要的因素：一是壓縮編碼算法;二是小波濾波器。壓縮編碼算法主要有shapiro的零樹編碼以及said的spiht和xiong的時(shí)頻量化等。在濾波器的選擇上一般選擇正交濾波器組，除去圖像像素之間的相關(guān)性。cohen和daubechies等人的9-7雙正交小波基不僅具有良好的數(shù)學(xué)性質(zhì)，還具有良好的壓縮性能，與小波變換相配套的零樹編碼算法以其高效性被mpeg-4采納。在圖像監(jiān)控領(lǐng)域采用小變換算法或集成小波變換功能的芯片，將使圖像的質(zhì)量得到很大幅度的提升，是一種優(yōu)良的解決方案。

　　目前國(guó)際上很多廠商遵照h.261、mpeg-i、mpeg-ii、wavelet標(biāo)準(zhǔn)研制生產(chǎn)除了單片型的視頻傳輸編解碼器，采用硬件方式進(jìn)行圖像的壓縮和解壓縮，完全脫離pc結(jié)構(gòu)。通常分為編碼部分和解碼部分，一對(duì)編解碼器配合使用可以同時(shí)對(duì)視頻音頻數(shù)據(jù)的雙向傳輸。它有效的解決了視頻信號(hào)在低帶寬線路上的傳輸，使長(zhǎng)距離傳輸實(shí)時(shí)活動(dòng)圖像變得容易和便宜。

　　3 嵌入式處理器的發(fā)展概況

　　嵌入式系統(tǒng) (embedded system)被定義為：以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可裁剪，適應(yīng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。今天，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)無處不在，從汽車、pda、電視機(jī)，到工控生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、通信、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費(fèi)類產(chǎn)品等方面，都能發(fā)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的蹤影。從國(guó)內(nèi)外的嵌入式系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r來說，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用正在從傳統(tǒng)的單一應(yīng)用范圍、狹窄應(yīng)用對(duì)象、簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)功能向現(xiàn)在和未來社會(huì)需要的應(yīng)用需要進(jìn)行轉(zhuǎn)變。工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)η度胧较到y(tǒng)的需求正在慢慢擴(kuò)大，特別是最近幾年來隨著工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)嵌入式智能設(shè)備的需求越來越明顯。嵌入式系統(tǒng)在智能設(shè)備里面的應(yīng)用，是對(duì)嵌入式系統(tǒng)概念和應(yīng)用范圍的一個(gè)變革，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)由多芯片、多處理器占領(lǐng)工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用市場(chǎng)領(lǐng)域的局面。

　　目前，在嵌入式處理器市場(chǎng)上，arm系列處理器以其高性價(jià)比，價(jià)格低廉廣受用戶青睞，而且許多國(guó)際知名的芯片生產(chǎn)廠家都已經(jīng)購買了arm芯片設(shè)計(jì)許可并開始大量生產(chǎn)針對(duì)特定應(yīng)用領(lǐng)域的arm芯片，芯片種類十分豐富。arm公司專注于芯片內(nèi)核設(shè)計(jì)，其內(nèi)核功耗少、成本低、功能強(qiáng)，特有的16位/32位雙指令集，存儲(chǔ)器比等價(jià)32位代碼節(jié)省近35%，16位的thumb狀態(tài)和正常的arm狀態(tài)之間的開銷為零。目前arm嵌入式處理器有5個(gè)產(chǎn)品系列-arm7、arm9、arm9e、arm10和securcore。

　　arm7系列是低功耗的32位核，最適合應(yīng)用于對(duì)價(jià)位核功耗敏感的產(chǎn)品，可分為應(yīng)用于實(shí)時(shí)環(huán)境的arm7tdmi、arm7tdmi-s以及適用于開放平臺(tái)的arm720t核適用于dsp運(yùn)算及支持java的arm7ej等。arm7采用三級(jí)流水線和馮-諾依曼結(jié)構(gòu)，提供0.9mips/mhz的性能。迄今為止，arm7tdmi是世界上應(yīng)用最廣泛的32位嵌入式處理器。

　　arm9系列采用5級(jí)流水線和哈佛結(jié)構(gòu)，提供1.1mips/mhz的性能，是高性能和低功耗的硬宏單元。arm920t和arm922t具有全性能的mmu、指令和數(shù)據(jù)cache以及高速amba總線接口。

　　arm10系列硬宏單元，帶有dsp擴(kuò)展、embeddedice-rt、全性能mmu、cache和64位ahb指令和數(shù)據(jù)接口，采用六級(jí)流水線，提供1.25mips/mhz的性能，比同等的arm9器件性能提高50%。

　　嵌入式操作系統(tǒng)通常分為商用型和免費(fèi)型兩類。商用的嵌入式操作系統(tǒng)有windriver(風(fēng)河)的vxworks和psos、美國(guó)ati的nucleus plus以及microsoft(微軟)的windows ce等。免費(fèi)的嵌入式操作系統(tǒng)有嵌入式ulinux、uc/os等。商用型操作系統(tǒng)功能穩(wěn)定、可靠，有完善的技術(shù)支持和售后服務(wù)，但往往價(jià)格昂貴。免費(fèi)型操作系統(tǒng)具有源代碼公開和無需版稅的優(yōu)勢(shì)，但也存在著開發(fā)困難的不足。

　　5 圖像監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件要完成圖像的實(shí)時(shí)采集，壓縮，打包，網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。完成的后的設(shè)備相當(dāng)于帶網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)和攝像頭的集成，設(shè)備分配一個(gè)ip地址，可像普通pc機(jī)一樣聯(lián)入internet網(wǎng)，在全球任何地方都可鍵入正確的ip地址獲取本系統(tǒng)采集的圖像數(shù)據(jù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意如圖3所示：

　　圖像監(jiān)控設(shè)備上配有以太網(wǎng)接口rj45，當(dāng)用網(wǎng)線把監(jiān)控設(shè)備與internet連接，配置好ip地址并運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器后，用戶在internet上任何一臺(tái)機(jī)器上就可以在瀏覽器中敲入ip地址，訪問存在監(jiān)控設(shè)備中的主頁了。另外，主站pc機(jī)還可以不斷依次發(fā)出查詢信息，對(duì)下層嵌入式設(shè)備節(jié)點(diǎn)進(jìn)行查詢，下層智能設(shè)備也隨時(shí)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)，與上層主站pc機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，比如要是讀取信息，則把自己測(cè)量的數(shù)據(jù)打包返回，要是寫入信息，則把數(shù)據(jù)段的信息寫入相應(yīng)內(nèi)存地址。

　　用戶與服務(wù)器的交互是通過cgi程序來完成的。cgi(common gateway interface共用通道界面)簡(jiǎn)單地講是個(gè)運(yùn)行在web服務(wù)器上的程序，由瀏覽器的輸入觸發(fā)。這個(gè)腳本通常是客戶端與服務(wù)器中其他程序如數(shù)據(jù)庫的橋梁。用戶可以通過點(diǎn)擊頁面，監(jiān)視下層數(shù)據(jù)，如溫度，開關(guān)狀態(tài)等，具體交互過程如圖4所示：

　　用戶在遠(yuǎn)程瀏覽器輸入智能設(shè)備的ip值以后，當(dāng)?shù)玫椒?wù)器確認(rèn)后，進(jìn)入監(jiān)控界面。上面有對(duì)智能設(shè)備重要數(shù)據(jù)的顯示和下傳界面。用主頁來顯示數(shù)據(jù)監(jiān)控界面，不僅利用了現(xiàn)有it技術(shù)，節(jié)省購買和開發(fā)監(jiān)控顯示軟件的費(fèi)用，而且使用戶不受地域的限制，后一點(diǎn)在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中具有十分重要的意義。這使得智能設(shè)備像普通pc機(jī)一樣聯(lián)入internet網(wǎng)，在全球任何地方都可鍵入正確的ip地址獲取智能設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　6 結(jié)束語

　　基于硬件壓縮技術(shù)的嵌入式圖像監(jiān)控系統(tǒng)采用了目前先進(jìn)的小波變換技術(shù)和嵌入式技術(shù)，設(shè)計(jì)完成的圖像監(jiān)控系統(tǒng)具有傳統(tǒng)的圖像監(jiān)控系統(tǒng)無可比擬的優(yōu)勢(shì)，能夠成功地應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。而且由于大多的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備都提供了以太網(wǎng)接口，因此本系統(tǒng)能夠方便地實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，真正實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、管控一體化的目的。