标题：P2P网络摄像机
概述
视频监控系统目前被广泛应用于日常生活的各个方面，传统的模拟信号监控系统已经日趋完善，并且逐渐向数字视频监控系统方向过渡。最近，逐渐兴起了一个新的研究方向——P2P网络摄像机。P2P网络摄像机可以使用户在任意地点，使用能够接入Internet的PC机进行远程监控。目前的网络监控系统主要是由网络摄像机（或者摄像机和视频服务器)完成视频采集和网络传输任务。这种结构在数据处理，网络传输方面有一定的优势，但是存在着不容忽视的问题，例如，需要为网络摄像机分配静态的IP地址，硬件的投资大，系统很难更新等。P2P技术改变了传统的C/S模式，P2P网络提供了一种可扩展的和容错的机制，不需要维护巨大的路由表信息，就可以定位网络上的任何节点，这使得P2P在很多领域都获得了应用。根据需求，设计了基于Skype(Skype是目前很流行的一种P2P网络协议)的PC机平台上的网络监控系统，充分利用ADSL等宽带接入技术和PC机处理能力。可将图像采集、远端设备的控制信号直接连入Intranet/Internet。被授权的用户通过PC机就可以在具有Intenet接入能力的世界上的任何地方对远端进行远程监控。在系统内部，不需要为监控点分配静态的IP地址。
工作原理
当监控主机（指电脑、手机等显示设备或者NVR等录像设备）M1(M1，M2，M3为任意不同的监控主机)连接到网络以后，自动发一个数据包通知服务器S（服务器S可以是某台监控主机，也可以是另外独立的专用服务器，假设M3作为服务器S)，服务器S把当前正在工作的监视器（指网络摄像机）C1、C2、C3...的IP地址返回给监控主机Ml，监控主机M1选择部分或全部的监视器（如C1，C2）并将信息反馈给受控点服务器S，服务器S将监控主机Ml的IP加上其所选的监视器（如C1，C2）的lP作为一条记录保存下来。此后，当有监控主机M2也需要监控与Ml同样的部分监视器（如C1，C2）时，服务器S对M2的请求和所保存的记录进行比较以后，将监控主机Ml的IP发给M2，则M2可以直接到M1上获得所需的数据，而无需连接到对应的监视器（如C1，C2）上，从而减少了监视器（如C1，C2）的负担．同时也充分利用了每台监控主机的闲置资源．提高了整个系统的性能。P2P的特点是当连接的数量越多，工作得越好。
所以当在P2P网络摄像机进行多面面监控时，整个监控系统将工作得更好。监视器的结构设计：监视器一端通过Intenet连接监控主机。另一端通过RS一485总线连接控制器，所以P2P网络摄像机监视器的设计优劣程度决定了整个系统的功能实现和整体性能。监视器由六大模块组成：摄像头模块f图像传感器+数据压缩处理器)、网络模块、步进电机模块、微处理器模块、存储模块和电源模块。其中摄像头模块主要负责现场图像的采集和处理，步进电机作为摄像头的辅助模块，它使摄像头能达到全方位多视角的图像监视，网络模块完成监视器Internet的物理连接，网络收和发送：存储模块包括两类：一类是用于存储网络参数和用户记录信息的EEPROM，一类是用作网络收发缓存的静态随机存储器SRAM。摄像头模块P2P网络摄像机摄像头模块包含图像传感器和数据压缩处理器两部分。图像传感器采用的是OmniVision公司推出的CMOS彩色图像传感器0V7620，该传感器的最大分辨率为664x492。它不但能工作在逐行扫描方式下，而且能工作在隔行扫描方式下。可通过12c总线配置片内寄存器，使0V7620输出RGB原始数据。664像素×492像素的图像阵列扫描输出原始的RGB彩色图像信号，经模拟处理电路进行曝光、校正、自电平调整等处理后根据输出要求可转换成YUV等多种信号输出形式，其模拟视频信号经两路10位视频A/D转换器转换后由视频接口输出16位的YUV4：2：2或RGB4：2：2格式的标准数字视频图像信号。数据压缩处理器采用OmniVision公司生产的专用DSP-OV528作为图像数据压缩处理芯片。OV528一款单片低功耗、小体积、高性能的DSP．完成色校正、JPEG压缩和编码等，然后把数据送到SRAM储存或直接通过接口传输到上位机。OV528支持的接口有两种：一种是RS一232，波特率范围在9．6．920kb/s之间，常用的波特率设置值是115．2kbls，230．4kb/a和460名kb/s；另一种是SPI，可以获得更高的传输速率，达到2—4Mb/s。网络模块P2P网络摄像机网络模块为监视器连接到Internet提供物理接口，用以实现TCP/IP连接的建立，接收来自P2P网络摄像机的网络数据包并解封装存储在接收缓存中，等待微处理器的处理同时负责将采集到的图像数据打包后发送给监控主机。在网络模块的设计中，主要由硬件协议栈芯片W3100A和网卡芯片RTL8201协调工作来实现监视器在Intemet上的应用。W3100A是韩国wizllet公司专门为以太网互联和嵌入式设备推出的硬件TCP/IP协议栈芯片，其硬件TCP/IP协议栈包含了TCP、UDP、IP、ARP和ICMP协议。W3100A硬件协议栈则可以在占用极低系统资源的条件下快速完成网络通信。它支持硬件以太网协议DLC和MAC；同时支持四路独立的网络连接；支持PING命令；协议处理速度达到全双工4～5Mbps；支持In—tel/Motorola MCU总线接口；支持12C接口；带有标准的MII接口，可连接底层以太网可提供SocketAPI加速应用程序开发；支持全双工模式；其内建16KB双口RAM可作为数据缓冲区采用0．35pmCMOS制造工艺。
RTL8201是带有媒体独立接口MII(MediaIndependent Intor-face)的单口10/100Mb/s以太网收发器，从硬件的角度看，以太网接口电路主要由MAC控制器和物理层接口(Physical Layer,PHY)两大部分构成，超低耗和小于180Ma/3．3V操作电压，全双工和半双T操作，提供一个LED显示器指示一个网络回环存在。网络模块中．W3100A采用非直连总线模式与MCU相连，采用MII与RTL8201相连。外部存储器在监视器的设计中．存储器分为两类：上类是用作网络数据收发缓存的静态随机存储器SRAM；一类是用于存储网络参数和用户记录信息的E2PROM。静态RAM采用IS61C1024作为网络数据的收发缓存。IS61C1024是128Kx8的岛速CMOS静态RAM；E2PROM在监视器上需要存储网络模块的网络参数（IP地址、子网掩码、网关)和用户记录信息，本系统采用I2C总线控制的存储芯片，E2PROM型号为24C02，当以后需要扩大存储容量时，不需要再另外占用单片机的I/0口资源，只需按地址操作，互不冲突。电源及应用程序RS--485总线应用于监视器和控制器之间的连接。RS-485总线的特性是线路设计简单、价格低廉、控制方便：其信号采用差分方式进行，有很强的抗干扰能力。本设计中的485接口转换芯片选用MAX485；监视器中各个模块的工作电压不尽相同，有5v和3．3v两种。利用LM317，通过外接电阻可以很方便地将5V降为3．3V。监控主机应用程序, 应用程序的总体设计按照应用程序的功能划分为八大功能模块。应用程序界面显示模块：应用程序的整体框架。界面中菜单、工具栏、状态栏的布局，各个子窗口之间的相互联系，界面的刷新等；2)身份验证模块：包含用户名和密码输入对话框和验证结果的信息提示框；3)系统管理模块：管理员的专用模块。通过它可以对用户一记录进行管理，包括用户记录的添加、删除、权限等级的设置：修改等；4)操作控制模块：用户的操作平台。包括改变摄像头的采集模式和采集分辨率，采集灯光的调节，云台的转动角度，发送给控制器的控制命令等；5)网络传输模块：监控主机应用程序与远端舱视器的连接“接口”，是实现网络控制的核心部分。实现网络数据包的发送和接收；6)图像显示模块：自动跟踪图像变化，模拟现场环境，构筑监控图像界面，根据用户的操作对图象的显示区域进行调整，对显示界面进行分割或切换。
在同步现场图像变化的同时，监控方的一切键盘及鼠标操作要反映在现场图像上，能对图像的局部区域进行处理，比如局部放大，缩小；7)图像保存模块：以数据库形式保存收到的图像数据、发fI；的控制命令和管理员的管理操作记录等：8)查询回放模块,供日后系统维护，记录查询之用，图像数据的调用查看等；监控台界面通过P2P网络摄像机监控台界面轻松的实现监控点的连接、切换．监控视频的查看和对云台的远程控制。同时为了实现多点监控，需要采用多个监控台的工作模式。可以使用属性页设计模式，每个属性页就是一个监控台。为了统一管理多个属性页，需要开发一个页面管理器。页面管理器的功能是集中管理属性页，把解码后的媒体文件，传给相应的监控台。同时页面管理器需要接收每个监控台的命令，启用命令发送线程，向监控点发出控制命令。页面管理器设计为监控台的基类，实现监控台的基本功能。试验中开发的监控台界面如图5所示。使用者可以在属性页中选择不同的监控台。每个监控台上都有监控点的地址列表。通过地址列表可以选择不同的监控地点。通过云台速度列表选择云台转速，通过方向键，控制云台的转向。当然用户还可以根据需要决定足断开或最新连接监控点，基于P2P的网络图像监控系统可以解决系统内部的动态IP问题以及系统更新、升级方面的问题；其次，通过远近P2P技术，可以直接连接纠其他用户的计算机，进行资源共享与交换，而不需要连接到服务器去浏览或下载。有效的改善了网络环境和服务器的负担。
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