网络高清摄像机动态字符叠加器研制.docVIP

PAGE  PAGE 6 网络高清摄像机动态字符叠加器研制 　　摘 要：为了提高网络高清摄像机动态字符叠加的可靠性，需要设计出一套智能设备，该设备能够与网络摄像机固件所开放的专门用于字符叠加的SOCKET接口进行直接网络通信，实现在网络高清摄像机的图像上叠加动态字符的功能。由于该方法的通信数据量很小，且网络摄像机采用专门的模块完成字符叠加功能，因此可以解决网络高清摄像机由于采用软件进行动态字符叠加可能产生的“死机”现象，从而提高网络高清摄像机的动态字符叠加的可靠性和稳定性。 　　关键词：高清摄像机;动态字符叠加;网络通信 　　中图分类号： TN919.85 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）33-163-2 　　1 概述 　　网络高清摄像机能够实现全数字化、网络化、智能化，因此在高清监控技术领域得到十分广泛的应用。在应用过程中，如果需要在监控图像上增加实时的事件注释时，就需要在监控图像上叠加动态字符。所谓动态字符叠加是指将网络高清摄像机与计算机或其他智能设备相连接，在高清摄像机输出的图像上叠加现场情况变化的数据信息、字符信息，这些信息与现场的视频信息相结合，为监控者提供较为详细的信息和依据。因此，网络高清摄像机动态字符叠加技术得到普遍关注。 　　目前，在网络高清摄像机输出图像上叠加动态字符的方法为：由于每个网络摄像机有自己的IP网址和内置应用软件，可以当成网络服务器使用;并且每个网络摄像机可以直接连接到现有的数据网络中通过以太网得到应用，图像可用标准网络浏览器进行读取。所以，通过网络内的终端设备（PC机）给网络服务器（网络摄像机）发送HTTP指令（指令中包含有字符信息），由网络摄像机内置应用软件完成字符叠加功能，这种方法称为动态字符的“软件叠加”。但这种方法在特定的应用场所存在很大的不足：当同一局域网内有多台网络摄像机时（如高速公路收费站，同一站区的网络摄像机数量往往有几十甚至上百台），实现动态字符叠加时，每个网络摄像机需要处理的外部指令较大，往往会造成网络摄像机“死机”。 　　该现象可能会引起以下不良情况： 　　①造成网络摄像机自动重启; 　　②网络摄像机“死机”造成图像丢失，且无法重启，只能人为启动。 　　③网络摄像机“死机”造成图像丢失，且造成整个所处局域网瘫痪。据不完全统计，这种“死机”现象在有50台网络摄像机的局域网内，平均3-4小时就会有一台网络摄像机出现“死机”现象。 　　本文主要设计一套智能设备，该设备能够与网络摄像机的固件所开放的专门用于字符叠加的SOCKET接口进行直接通信，在网络高清摄像机的监控图像上实现动态叠加动态字符的功能。由于该方法的网络通信数据量很小，且网络摄像机采用专门的模块完成字符叠加功能，因此可以解决上述的“死机”现象。 　　2 字符叠加器硬件设计 　　网络高清摄像机动态字符叠加器基于微处理器STM32F103RC构成，其功能模块构成如图1所示。 　　[图1 网络高清摄像机动态字符叠加器的功能模块图]lt;E：＼123＼中小企业管理与科技?下旬刊201611＼1-197＼40-1.jpggt; 　　各模块的功能如下： 　　①以太网控制器模块。基于W5500全硬件TCP/IP嵌入式以太网控制器构成，W5500集成了TCP/IP协议栈，10/100M以太网数据链路层（MAC）及物理层（PHY），使得用户使用单芯片就能够在他们的应用中拓展网络连接。只需要简单的Socket编程就能实现和网络摄像机间以太网应用，可以同时使用8个硬件Socket实现与网络摄像机间通信。 　　②微处理器模块。一方面，W5500提供了SPI（外设串行接口）从而能够更加容易与微处理器进行连接，而且W5500使用高效SPI协议支持80MHz速率，从而能够更好地实现高速网络通信。另一方面，微处理器通过RS232串行接口接收字符叠加内容。将需要叠加的字符内容按预定的协议通过RS232串行接口发送给微处理器，微处理器接收到字符叠加指令后，微处理器控制W5500与摄像机进行握手连接，握手成功后将字符内容按TCP/IP协议发送给摄像机，摄像机实现字符叠加并输出到图像上。 　　③RS232串行接口模块。提供该产品与其他外设进行通信的标准串行接口。网络高清摄像机动态字符叠加器通过RJ45接口和摄像机连接，并通过RS232串行接口配置网关、IP地址、MAC地址、端口等网络参数。 　　3 TCP通信的实现 　　网络协议是网络上所有设备（网络服务器、计算机及交换机、路由器、防火墙等）之间通信规则的集合，它规定了通信时信息必须采用的格式和这些格式的意义。分层的体系结构被大多数网络所采用，每一层都是建立在拥有比其水平较低的层之上，并为它比其水平高的层提供一定