飛思卡爾I.MX27機(jī)器人視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

? ? ? ? 機(jī)器人是機(jī)電一體化最高端的產(chǎn)物，也是多種高科技集成在一起的一種產(chǎn)品，用途非常的廣泛。如今機(jī)器人發(fā)展的特點(diǎn)可概括為：橫向上，應(yīng)用面越來越寬，由95%的工業(yè)應(yīng)用擴(kuò)展到更多領(lǐng)域的非工業(yè)應(yīng)用，像做手術(shù)、采摘水果、剪枝、巷道掘進(jìn)、偵查、排雷等等；縱向上，機(jī)器人的種類越來越多，像進(jìn)入人體的微型機(jī)器人，已成為一個(gè)新方向，可以小到像一個(gè)米粒般大小。

　　在一些行業(yè)應(yīng)用當(dāng)中，比如勘探，災(zāi)難救援，外星探測(cè)，核工業(yè)控制，手術(shù)機(jī)器人等等，在這些需要記錄和傳輸視頻的場(chǎng)合中，就必須給機(jī)器人搭載一個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是由實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)組成。實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理、存儲(chǔ)、上傳功能；監(jiān)視系統(tǒng)完成對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的全天候的監(jiān)視，能同時(shí)監(jiān)測(cè)觀看多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)傳來的圖像；管理信息系統(tǒng)完成各類所需信息的存儲(chǔ)、處理和查詢。

　　基于飛思卡爾I.MX27開發(fā)的機(jī)器人視頻監(jiān)控系統(tǒng)正式基于市場(chǎng)對(duì)機(jī)器人視頻監(jiān)控系統(tǒng)的迫切需求推出的一款智能化高科技產(chǎn)品。它是由服務(wù)器和終端設(shè)備共同構(gòu)成一個(gè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)，終端負(fù)責(zé)采集圖像，并將圖像通過網(wǎng)線接入以太網(wǎng)或者通過3G傳輸?shù)椒?wù)器端，服務(wù)器端完成圖像顯示、存儲(chǔ)和處理功能。在服務(wù)器端可以集成一些算法，比如人像識(shí)別，指紋識(shí)別，醫(yī)學(xué)影像分析等等，將采集到的圖像利用不同的智能識(shí)別算法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同場(chǎng)合環(huán)境下智能監(jiān)測(cè)的需求。

　　系統(tǒng)構(gòu)成框圖示意如下：

　　攝像頭安裝在需要監(jiān)測(cè)的地方，接入以太網(wǎng)或者通過3G將圖像傳輸給監(jiān)控中心。

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)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(jìn)行壓縮編碼。若采用高清攝像頭，則圖像可以達(dá)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?yàn)閴嚎s率高，可減小文件大小，增加傳輸速率。我們采用的I.MX27平臺(tái)是一個(gè)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(tǒng)功耗。

　　2. 視頻圖像本地存儲(chǔ)和上傳

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

　　上傳可以是有線網(wǎng)絡(luò)，通過RJ45連接網(wǎng)線，支持10/100M以太網(wǎng)。也可以是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，一般是3G，選擇3G作為傳輸媒介時(shí)，帶寬收到一定制約。我們系統(tǒng)可以做到的傳輸速度是D1@30fps，這個(gè)速度在選擇3G網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)帶寬的約制。

　　3. 視頻圖像處理和識(shí)別

　　我們是機(jī)器人視頻監(jiān)控系統(tǒng)，所謂機(jī)器人，就是用機(jī)器去代替人完成一些任務(wù)，以降低人力的投入，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

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

　　比如牌照的自動(dòng)識(shí)別，在交通行業(yè)中是非常重要，也是目前在廣泛應(yīng)用的；又如人臉自動(dòng)捕捉，在銀行等重要場(chǎng)所，自動(dòng)捕捉人臉，對(duì)安全來說也是非常有意義的；還比如指紋識(shí)別，目前在考勤和門禁系統(tǒng)中普遍采用，就是建立指紋庫(kù)利用指紋的唯一性作為人的一個(gè)識(shí)別代號(hào)。等等這些，在我們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪?，已?jīng)越來越普及，科技在不斷進(jìn)步，將來會(huì)有更多的領(lǐng)域引進(jìn)和采用這些先進(jìn)的技術(shù)。

　　以上我們簡(jiǎn)單介紹了一下視頻監(jiān)控系統(tǒng)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。基于這顆高性能CPU所搭建的系統(tǒng)平臺(tái)，具有眾多優(yōu)點(diǎn)：本地存儲(chǔ)的可擴(kuò)展性可以作為硬盤錄像機(jī)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)可以將監(jiān)控畫面進(jìn)行本地保存，從而確保監(jiān)控的可靠性；高速而強(qiáng)大的CPU可以運(yùn)行主流的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)；高速且低功耗的CPU適合不同環(huán)境的要求，低功耗可以很好的節(jié)約資源，在某些不需要實(shí)時(shí)監(jiān)控的場(chǎng)所，就可以啟用低功耗模式；高清晰且連續(xù)的視頻碼流，適合于絕大多數(shù)算法應(yīng)用的需求，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的功能。

　　基于i.mx27機(jī)器人視頻監(jiān)控系統(tǒng)也許是眾多機(jī)器人視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的一顆小星星而已，但我們相信，在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的大環(huán)境下，這顆小星星一定能發(fā)光發(fā)熱，盡情發(fā)揮它的卓越功能。