网络摄像机架构

 

网络摄像机 IPC

现今的手机、运动摄像机以及安防监控领域的摄像机，它们通过光学传感器获取外部图像，经过处理后将视频信号存储或者传输到远端。本文主要针对网络摄像机。

硬件层

       硬件层随着应用场景的的不同硬件方案上差别很大，手机的芯片解决方案主要偏向于射频和基带信号处理，网上有很多联发科手机芯片解决方案，而安防领域则偏重于图像质量，更偏重于高清、远距离监控等；      安防监控和手机的外设差异非常大，安防领域设备的机型包括，卡片机、半球机、球机、筒机。具体外设随着机型的不同，差异比较明显，360度转动的滑环在球机类设备使用而卡片机上没有。      在图像传感器这款使用的型号还是比较多的，130万、200万、300万、500万、600万像素的设备挺多的，目前传感器这块主要来自美国和日本。常用的图像传感器分为CMOS（complementary Metal-Oxide Semiconductor）和CCD（charge-coupled device）类型，随着技术的进步两者差异在逐步减小，CMOS以成本优势依然占据市场大头，目前图像传感器厂商主要有松下、索尼、夏普、豪威、三星、aptina。   安防芯片这块主要有Ti、海思和安霸，Ti达芬奇系列DSP芯片，如C6678等，信号处理较为出 {MOD}，常被采用到一些高端通信、信号处理场合，其达芬奇系列的DM385和DM8127以出 {MOD}的性能占据了监控市场的高端需求，Ti的DSP开发灵活性大。安霸的A5s、S2l以其出 {MOD}的图像质量和价格在中低端市场占有一席之地，其SDK是这三家中最好的一个，其也是对Linux内核版本提升最快的。海思的3516、3518芯片也正在抢占市场，这三家中售后做的很好，价格优势明显。 这些芯片基本具备的功能大致如下： 图像类： DSP（digital signal process）， ISP（image signal process），编码硬核，ROI（region of interest），MDT（motion  detection）         CPU： ARM        SOC 外设：音频（内置codec），网口（百兆、千兆），USB，串口         功能外设：SD、NAND、DDR、SPI、ii2C、GPIO等  

BSP层

BSP层的主要功能是封装底层资源，提供抽象的接口给应用程序使用，应用程序可以忽略资源的分配和管理，更多的倾向于业务逻辑功能的实现。 BSP这块我将其分为了两个部分，一个是OS一个库，OS层使用Linux操作系统，由于芯片方案商提供的SDK中包含了OS，一般这块只需要实现各种驱动程序，更优的文件系统，安全管理等。 库这块主要包括四个部分，均已so形式的库提供给应用程序使用：  

• 标准glibc库，这个库提供给应用程序，基本的read、write、ioctl以及socket等均在这里
• ISP库，这部分只要对应用程序提供设置图像传感器不同的参数，以达到修改图像质量的目的，能够改变宽动态、白平衡...
• DSP库，图像的编解码库，这部分由应用程序传递的参数进行编解码，这里可以设置图像分辨率、编码格式等。
• 购买芯片厂商各自实现的库，这些包括：

1. 小型数据库SQLite，用于保存和配置用户配置的参数，
2. 图像处理算法库（比如opencv提供的智能算法），这部分代码使用C编写，可以再DSP（ti8127）或者ARM（安霸A5）运行，有些厂商的DSP是专用图像编解码，不能够为用户所使用的。
3. 其它特定功能的库

应用层包括两个部分：

业务逻辑层：用于区分各种功能

这部分主要是一些设备管理、安全监测、报警推送、抓图等，见图中

网络交互层：用于网络支持

网络摄像机的特点是，将视频信号接入网络，所以不可少的需要支持若干视频传输协议。

网络层分为两个子类：

基于IE/chrome的视频预览 现有架构最常用的，偏向于PC、CVR、多屏监控中心应用 基于Android/ISO客户端的预览 偏向于取代文字短信、语音通信的视频留言、视频实时通信，未来QQ以及微信之类的社交软件的发展趋势，也是未来电话的发展趋势。 目前1080P或者720P的图像2Mbps或者3Mbps的图像质量非常的好，完全可以满足视频通信需求，现状4G电信手机网速峰值达到了2M每秒，思科的VNI白皮书预测到2019年全球移动网的平均速率将达到4Mbps，手机端的速率将达到12Mbps，只要费用能够降低，则完全能够实现实时语音通信。