基于嵌入式技術的汽車安全防御系統設計

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