飛思卡爾I.MX27機器人視頻監控系統設計

? ? ? ? 機器人是機電一體化最高端的產物，也是多種高科技集成在一起的一種產品，用途非常的廣泛。如今機器人發展的特點可概括為：橫向上，應用面越來越寬，由95%的工業應用擴展到更多領域的非工業應用，像做手術、采摘水果、剪枝、巷道掘進、偵查、排雷等等；縱向上，機器人的種類越來越多，像進入人體的微型機器人，已成為一個新方向，可以小到像一個米粒般大小。

　　在一些行業應用當中，比如勘探，災難救援，外星探測，核工業控制，手術機器人等等，在這些需要記錄和傳輸視頻的場合中，就必須給機器人搭載一個視頻監控系統。視頻監控系統是由實時控制系統、監視系統和管理信息系統組成。實時控制系統完成實時數據采集處理、存儲、上傳功能；監視系統完成對各個監控點的全天候的監視，能同時監測觀看多個監測點傳來的圖像；管理信息系統完成各類所需信息的存儲、處理和查詢。

　　基于飛思卡爾I.MX27開發的機器人視頻監控系統正式基于市場對機器人視頻監控系統的迫切需求推出的一款智能化高科技產品。它是由服務器和終端設備共同構成一個視頻監視系統，終端負責采集圖像，并將圖像通過網線接入以太網或者通過3G傳輸到服務器端，服務器端完成圖像顯示、存儲和處理功能。在服務器端可以集成一些算法，比如人像識別，指紋識別，醫學影像分析等等，將采集到的圖像利用不同的智能識別算法可以實現對不同場合環境下智能監測的需求。

　　系統構成框圖示意如下：

　　攝像頭安裝在需要監測的地方，接入以太網或者通過3G將圖像傳輸給監控中心。

　　視頻監控系統主要功能：

　　1. 視頻圖像采集

　　通過攝像頭采集視頻圖像，并將視頻圖像進行壓縮編碼。若采用高清攝像頭，則圖像可以達到D1（720*576）分辨率，視頻壓縮編碼可以有很多種格式，如MPEG2、MPEG4、H.264等等，常用的是H.264格式，因為壓縮率高，可減小文件大小，增加傳輸速率。我們采用的I.MX27平臺是一個帶硬件H.264編解碼的CPU，采用H.264編解碼不占用CPU資源，大大提高了CPU工作效率，很好的降低了系統功耗。

　　2. 視頻圖像本地存儲和上傳

　　攝像頭采集到的圖像可以選擇本地存儲和上傳，也可以選擇直接上傳，選擇哪種方式是根據用戶需要和系統的配置決定的。本地存儲的介質可以是SD卡，也可以是SATA硬盤，兩種介質系統都可以支持。

　　上傳可以是有線網絡，通過RJ45連接網線，支持10/100M以太網。也可以是無線網絡，一般是3G，選擇3G作為傳輸媒介時，帶寬收到一定制約。我們系統可以做到的傳輸速度是D1@30fps，這個速度在選擇3G網絡傳輸時，會受到網絡帶寬的約制。

　　3. 視頻圖像處理和識別

　　我們是機器人視頻監控系統，所謂機器人，就是用機器去代替人完成一些任務，以降低人力的投入，提高生產效率，降低生產成本。

　　那么機器要如何才能代替人呢，也就是說視頻圖像傳到監控中心以后，監控中心可以如何利用這些圖像自動完成一些工作呢？如果將這些圖像利用一定的模式識別算法，讓電腦運行一定的算法后，能夠利用圖像上的特征，自動地作出一些判斷，然后自動完成一些控制動作，那么就大大降低了人力的投入。

　　比如牌照的自動識別，在交通行業中是非常重要，也是目前在廣泛應用的；又如人臉自動捕捉，在銀行等重要場所，自動捕捉人臉，對安全來說也是非常有意義的；還比如指紋識別，目前在考勤和門禁系統中普遍采用，就是建立指紋庫利用指紋的唯一性作為人的一個識別代號。等等這些，在我們日常工作和生活中，已經越來越普及，科技在不斷進步，將來會有更多的領域引進和采用這些先進的技術。

　　以上我們簡單介紹了一下視頻監控系統的工作方式和功能，我們所采用的控制器I.MX27 CPU是一顆ARM926 400M主頻的高性能CPU?；谶@顆高性能CPU所搭建的系統平臺，具有眾多優點：本地存儲的可擴展性可以作為硬盤錄像機，當網絡出現故障時可以將監控畫面進行本地保存，從而確保監控的可靠性；高速而強大的CPU可以運行主流的實時嵌入式操作系統；高速且低功耗的CPU適合不同環境的要求，低功耗可以很好的節約資源，在某些不需要實時監控的場所，就可以啟用低功耗模式；高清晰且連續的視頻碼流，適合于絕大多數算法應用的需求，便于實現機器人的功能。

　　基于i.mx27機器人視頻監控系統也許是眾多機器人視頻監控系統中的一顆小星星而已，但我們相信，在數字化、網絡化發展的大環境下，這顆小星星一定能發光發熱，盡情發揮它的卓越功能。