基于PSTN的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)端設(shè)備

【摘　要】　介紹了一種在PSTN上傳輸實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像的可行方案，重點(diǎn)闡述了基于TM1300終端設(shè)備的具體實(shí)現(xiàn)方法。
??? 關(guān)鍵詞：視頻監(jiān)控，多媒體DSP，H．324，遠(yuǎn)端設(shè)備

1　系統(tǒng)組成
　　這里介紹的基于PSTN的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由以下三部分構(gòu)成：一是以計(jì)算機(jī)為核心的視頻監(jiān)控中心，二是遠(yuǎn)離中心的視頻監(jiān)控遠(yuǎn)端設(shè)備,三是用于連接中心和諸遠(yuǎn)端監(jiān)控點(diǎn)的公共電話網(wǎng)。如圖1所示。
　　其中，監(jiān)控中心主要由計(jì)算機(jī)、視頻卡、調(diào)制解調(diào)器、監(jiān)視器（顯示器）四部分組成。
　　計(jì)算機(jī)是監(jiān)控中心的核心部件，由它完成監(jiān)控系統(tǒng)的啟動、運(yùn)行和控制，即把接收到的視頻碼流進(jìn)行解碼并送去顯示，處理用戶的操作命令和對所監(jiān)視的圖像進(jìn)行存儲或回放。調(diào)制解調(diào)器的速率為33．6kb／s，用于完成控制中心和遠(yuǎn)端設(shè)備之間的信息傳輸。視頻插卡的主要作用是對所監(jiān)控的視頻進(jìn)行解碼，在必要的時(shí)候也可將中心的視頻信息編碼發(fā)送到遠(yuǎn)端。監(jiān)視器或計(jì)算機(jī)的顯示器的作用就是顯示所監(jiān)控場景的圖像。
　　本文將重點(diǎn)介紹遠(yuǎn)端設(shè)備的實(shí)現(xiàn)。
2　遠(yuǎn)端設(shè)備組成
　　遠(yuǎn)端監(jiān)控設(shè)備是一種獨(dú)立于計(jì)算機(jī)的設(shè)備，它由四個(gè)主要部分組成，如圖2所示。
　　視音頻編解碼板主要用于對所攝視頻進(jìn)行視頻壓縮編碼；調(diào)制解調(diào)器用于普通電話線路的通信；攝像機(jī)和云臺設(shè)備用于攝取監(jiān)控現(xiàn)場；四畫面處理器用于將分布在不同地點(diǎn)的攝像機(jī)所攝取的畫面進(jìn)行分割或選擇處理。

3　遠(yuǎn)端設(shè)備的功能
3．1　基于TM1300的視音頻編碼板
　　本系統(tǒng)采用Philips公司的TM1300 DSP芯片作為主處理器，系統(tǒng)框圖如圖3所示。
　　要說明視音頻編碼板的工作過程，我們可以將圖3中各單元的功能和計(jì)算機(jī)中的相應(yīng)部分作一簡　單的類比。圖中的EEPROM類似于PC中的BIOS，

FLASH MEMORY類似于PC中的硬盤，SDRAM類似于PC中的內(nèi)存，V．34 Modem類似于PC中的調(diào)制解調(diào)器。
　　其工作過程簡述如下：在給監(jiān)控終端加電后，終端機(jī)的CPU首先從EEPROM中讀取系統(tǒng)啟動的一些重要信息，例如CPU工作的時(shí)鐘頻率，外圍SDRAM的大小等信息。然后，CPU從EEPROM中把啟動程序讀入SDRAM，再由啟動程序把FLASHMEMORY中的主程序讀入SDRAM并開始執(zhí)行。視頻端口和音頻端口輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)主程序壓縮編碼后，碼流通過V．34 MODEM發(fā)送至PSTN，傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
3．2　四畫面處理和云臺控制
　　本系統(tǒng)在遠(yuǎn)端通過四畫面處理器實(shí)現(xiàn)4路實(shí)時(shí)視頻輸入，再由中心選擇任意1路或4路合成一個(gè)畫面?zhèn)魉?。所監(jiān)控的場景可用QCIF（176×144）或CIF（352×288）格式的視頻來傳送，必要時(shí)可以將現(xiàn)場的聲音傳送到中心。
　　本系統(tǒng)還可以通過PSTN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)端攝像機(jī)及其鏡頭的選擇、開啟、關(guān)閉、拉近、推遠(yuǎn)等控制。如果攝像機(jī)下面安裝云臺和云臺控制器，則可由中心來控制攝像機(jī)的拍攝角度。攝像機(jī)的轉(zhuǎn)動和變焦是由云臺的機(jī)械裝置來帶動的，而云臺的機(jī)械運(yùn)動是由云臺控制器來驅(qū)動的。云臺控制器可以接收中心發(fā)來的控制碼，由此來完成相應(yīng)的動作。
3．3　控制信號的傳輸
　　作為監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)流的傳輸是非對稱的，其中主要是遠(yuǎn)端的下行至中心的視頻數(shù)據(jù)流，而監(jiān)控中心為了實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)端的控制，只需要上傳少量的控制信息，而這些上行的控制信息則需要放在專門的邏輯信道里傳送。當(dāng)碼流經(jīng)過PSTN到達(dá)遠(yuǎn)端后，TM1300從碼流中解出專用于控制的邏輯信道中的控制碼，由TM1300的IIC接口輸出，再送到云臺控制器，經(jīng)過譯碼就可以控制云臺和四畫面分割器了。
3．4　MODEM接口
??? 監(jiān)控系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，遠(yuǎn)端設(shè)備必須有良好的通信接口。而遠(yuǎn)端設(shè)備的TM1300提供了一個(gè)同步串行通信口（SSI），可以通過外加不同的通信前端芯片設(shè)計(jì)各種通信接口，例如PSTN接口、ISDN接口等。本系統(tǒng)遠(yuǎn)端設(shè)備和MODEM之間是通過一塊UART模塊來連接的，如圖4所示。

　　接口模塊包括：TM1300同步串行通信口SSI、通用MODEM、UART（通用異步收發(fā)器）等三部分。在正常工作時(shí)，TM1300的SSI收發(fā)時(shí)鐘都由UART板提供。TM1300要發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)到UART板緩存起來，再發(fā)往MODEM，類似地，UART將接收到的從MODEM來的數(shù)據(jù)先緩存起來，再發(fā)往TM1300的SSI端口。
4　結(jié)束語
　　由于PSTN是目前覆蓋面最廣且最為經(jīng)濟(jì)的公用通信網(wǎng)，因此，基于該網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用前景。用戶只需要具有監(jiān)控中心軟件、視頻卡、遠(yuǎn)端監(jiān)控設(shè)備就可以搭建一個(gè)低成本的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。這一系統(tǒng)允許中心通過撥號和某一遠(yuǎn)端相連接，而不必采用專線連接方式，因此，該系統(tǒng)可用于某些工業(yè)生產(chǎn)或商業(yè)現(xiàn)場的監(jiān)視，迅速及時(shí)地對各種情況作出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。該系統(tǒng)還可用于無人值守地域的安全監(jiān)控，以及重要交通路口、重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
1　朱秀昌，胡棟．?dāng)?shù)字圖像通信．北京：人民郵電出版社，1994
2　陳廷標(biāo)等．多媒體技術(shù)及其系統(tǒng)工程．南京：東南大學(xué)出版社，1996