基于STM32和WIFI的监控视频传输系统文献综述
2020-06-03 21:51:48
随着计算机的图像采集处理技术的进步和社会的发展,其被广泛的运用于社会社交,远程医疗及实时监控等各个方面。图像测量是一种非接触式的检测方法,可应用于工业、民用等许多领域。图像采集与处理是图像测量的基础,关系到测量的精度与速度。基于单片机摄像头图像采集与处理技术拥有广泛的应用市场和广阔的发展前景。
图像采集是图像处理测量的基础,国内外对于STM32的开发和研究都已经比较成熟,该技术广泛应用于各种数据的采集。此处研究的基于STM32的视频采集系统的设计是数据采集的一小部分,由于其功耗小,运行稳定,成本低,运行速度快等优点被广泛用于各种嵌入式的开发当中,如医疗和应用控制、报警系统、视频对讲等,同样也应用于家居,工厂等各种环境。
STM32是意法半导体基于ARM Cortex-M 处理器架构的一系列微控制器的总称。根据性能不同分成两个的系列:”增强型”系列和”基本型”系列。目前使用的主要是”增强型”。为了方便开发,STM32系列为开发者提供了足够的接口、快速的ARM处理核心。本设计中选择了STM32F103作为STM32模块的核心,该芯片具有浮点运算单元,适合对图像信息使用 DSP 进行基本的图像处理,其处理速度比传统的 8、 16 位机快得多,而且它还具有与摄像头通讯的专用 DCMI 接口,所以使用它驱动摄像头采集图像信息并进行基本的加工处理非常适合。在本设计中,图像传感器是摄像头的核心部件,我用的图像传感器是一款型号为 OV2640的 CMOS 类型数字图像传感器。该传感器支持输出最大为 500 万像素的图像 (2592x1944 分辨率),支持使用 VGA 时序输出图像数据,输出图像的数据格式支持 YUV(422/420)、YCbCr422、 RGB565 以及 JPEG 格式,若直接输出 JPEG 格式的图像时可大大减少数据量,方便网络传输。它还可以对采集得的图像进行补偿,支持伽玛曲线、 白平衡、饱和度、色度等基础处理。根据不同的分辨率配置,传感器输出图像数据的帧率从 15-60 帧可调,工作时功率在 150mW-200mW 之间。
现在国内外对这项技术的研究将基于STM32的视频采集播放系统的设计进一步提高,可通过加入无线通信模块模块,进行无线视频采集及传输,将大大提高工作运行效率。基本实现厂区或者家居等环境无人监控。若设计成报警系统,与现有的报警系统相比,报警主机与摄像头间为无线通信,一主机可控制多个摄像头,从而实现全方位监控;支持掉电保护及红外照明功能,可实现全天候监控,将省去大量人力物力,提高家居和工厂的安全。
WiFi全称WirelessFidelity,实质上是一种商业认证,具有Wi-Fi认证的产品符合IEEE802.11a/b/g/n无线网络规范,它是当前应用最为广泛的WLAN标准,一般工作在2.4Ghz频段[1]。WiFi技术的优势有:(1)建设便捷。(2)无线电波覆盖范围广。 (3)成本低(4)传输速度快(5)业务可集成(6)较低的厂商进入门槛。综合来说,WiFi 的传输速率和覆盖率都有相当大的竞争力,可以通过无线媒介来传播信息,广泛用于需要无线延伸的地方。且 2.4GHz 频段无需申请,可自主建立WIFI 网络,因此 WIFI 是最理想的选择。同时 WIFI 技术标准全球统一,现在在市场上支持 wifi 的设备很普遍,如手机、平板、电脑等智能设备和嵌入式领域,这些设备在全球各地覆盖范围内都可以接入 WIFI。
综上所述视频图像数据传输技术经历了很长的发展历程,直至现在的无线传输,嵌入式技术的发展也推动了视频传输技术,之前更多的视频传输图像采集和传输是分离的,随着嵌入式技术的发展及芯片的发展,实现了嵌入式的无线视频传输,将视频图像采集和无线设备做到一个设备上,直接进行无线传输,并且嵌入式可裁剪的特性,更加扩大了其应用范围,目前国外一些发达国家的视频传输监控系统用多计算机分散的计算机网络处理方式取代了单一的计算机集中处理方式,使得系统可靠性更高,更易于功能扩展和维护。智能化、无线网络化和数字化将是视频传输未来的发展方向,网络视频监视系统正朝着统一部署和数据共享的视频监视网络方向发展。所以本设计要求我们以STM32芯片为基础进行无线视频传输。
本设计的难点在于WIFI模块的传输,经过查阅资料,有两种可供参考的方案:
(1)使用ESP8266 Wi-Fi模块进行传输
ESP8266串口Wi-Fi模块,价格低廉结构简单,便于配置和使用,可以有AP、STA、AP STA三种工作模式。缺点是此Wi-Fi模块与单片机之间使用的是串口通信,通信的速度较慢。作为视频传输来说,会影响到最终成果的视频清晰度和流畅度。
(2)使用MARVELL8686 Wi-Fi模块进行传输