智能家居中android系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的融合-創(chuàng)新互聯(lián)

近一兩年，智能家居概念興起，智能家居的內(nèi)容，從現(xiàn)狀來看，大多體現(xiàn)在對家電設(shè)備的遠程控制以及自動化控制上面，其實，對家電設(shè)備的控制只是智能家居部分內(nèi)容，家庭的安防監(jiān)控以及視頻交互將是智能家居中不可或缺的內(nèi)容。

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    安防監(jiān)控能夠使業(yè)主能夠在屋內(nèi)觀察到門外以及小區(qū)門口的情況，能夠及時地獲取來訪人員的情況，這在別墅或者高檔小區(qū)里是非常有必要的。

    視頻交互能夠使屋內(nèi)的業(yè)主能夠與遠方的家人進行親密溝通，這包括遠程的視頻電話、視頻留言以及照片分享等?？紤]到當(dāng)今中國人口老齡化現(xiàn)狀，而年輕人由于工作原因大多在外地，因此這項功能在用戶體驗上要更多地考慮中國老齡化人口的感受，要比在手機以及在平板上更加便捷，要讓老年人很方便地使用，這項功能才有價值。

一、視頻交互

承載視頻交互和監(jiān)控功能的實體就是中控平板電腦，如下圖所示。系統(tǒng)分為三個部分：視頻接口板、平板電腦、以及電話聽筒。中控平板電腦與一般平板電腦區(qū)別在于，它能夠接受視頻輸入，可以是模擬視頻輸入，也可以是HD-SDI輸入（模擬高清），模擬視頻相對于網(wǎng)絡(luò)攝像機而言，具有傳輸延遲短的特點，而且HD-SDI的視頻信號能夠達到百萬高清的分辨率。視頻輸入是以接口板的形式與平板電腦連接的，這樣平板電腦可以單獨取出來，用于娛樂以及游戲目的。另外，平板電腦的右邊是一個類似座機的電話聽筒。很多老年人不習(xí)慣使用觸摸屏，他們習(xí)慣于拿起話筒就能通話，因此，我們設(shè)立了電話聽筒，當(dāng)有視頻電話呼叫時，戶主只需拿起聽筒即可完成視頻通話。

智能家居中android系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的融合

圖 智能家居中中控平板的構(gòu)成

下面以2個情景為出發(fā)點，設(shè)想一下中控平板如何承載視頻交互的功能：

情景1：（視頻通話）

        外地的子女給父母打電話時，父母只需像接座機電話那樣拿起聽筒，電話接通后，遠方的子女可以使用手機的APP遠程操控中控平板，開啟視頻通話功能，中控平板的前置攝像頭會自動打開，從而實現(xiàn)視頻通信。在這個情景中，父母只需向往常一樣接通電話即可，不需要任何的按鍵或者觸摸屏操作，即可實現(xiàn)視頻通話，比用平板或者手機要方便得多。打電話時仍然使用3G網(wǎng)絡(luò)，確保通話流程，視頻通信則使用wifi網(wǎng)絡(luò)。

情景2：（遠程照片分享）

        子女如果只是想把照片（小孩照片或者旅游照片）分享給父母時，可以使用手機app發(fā)照片到遠程中控平板上，中控平板會自動播放照片或者視頻，此時，該中控平板就相當(dāng)于一個數(shù)碼相框，數(shù)碼相框的內(nèi)容可以由遠方的子女更新，父母只需觀看即可。

        中控平板電腦一般安裝于墻上，可以取代對講機或者門控機。中控平板電腦既可以充當(dāng)傳統(tǒng)安防監(jiān)控的角色，又可以實現(xiàn)交互極為簡便的視頻交互功能，起到了家庭成員感情溝通橋梁的作用，更接地氣，將使智能家居能夠真正地被用戶所接收。

二、安防監(jiān)控

        傳統(tǒng)的安防監(jiān)控需要有攝像頭、硬盤錄像機、以及顯示器，這套系統(tǒng)體積龐大，不適合安裝在家居環(huán)境中。我們使用中控平板電腦即可實現(xiàn)傳統(tǒng)的安防監(jiān)控功能，硬盤錄像機和顯示器的功能可以被中控平板替代，由于OMAP4 有1080p High profile的編解碼能力，我們看一下OMAP4可以駁接的攝像頭組合：



組合1

四路模擬視頻，其中CSI2A（兩路），CSI2B（兩路）

組合2

兩路模擬高清HD-SDI，其中CSI2A 1路，CSI2B 1路

組合3

兩路網(wǎng)絡(luò)高清攝像頭

        由于OMAP4的視頻編解碼是在IVA-HD硬件中完成的，其雙核A9的CPU資源仍然可以用來運行android系統(tǒng)以及其他計算。

        傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)會一直編碼以及存儲視頻流，這樣需要海量的硬盤進行存儲，但考慮到家居環(huán)境的特殊性，其實不需要一直存儲視頻流。設(shè)想這樣一個情景，當(dāng)一個攝像頭在監(jiān)控家庭的門口環(huán)境時，那么只有視頻流中有物體在動時，才需要存儲視頻流。因此，我們可以使用圖像分析的方法進行視頻移動幀檢測，通過分析，如果視頻流中有物體移動，中控平板才會編碼以及存儲視頻流，這樣可以大大降低所需的存儲空間。考慮到OMAP4在編碼時，其CortexA9的CPU資源是閑置的，因此可以使用CPU資源進行視頻分析。

        因此，家居中控平板所搭載的監(jiān)控系統(tǒng)是一種智能的、輕量級的系統(tǒng)，其成本更加低，因此它將有力地提升智能家居系統(tǒng)的實用價值。

三、具體實施方案

        整個系統(tǒng)的關(guān)鍵在于中控平板電腦，其軟件環(huán)境為Android系統(tǒng)，我們需要對Android系統(tǒng)做一下兩個方面的改造。

  1. 交互方面的改造

Android系統(tǒng)是以觸摸輸入為主的，我們要將其改造，使用按鍵或則聽筒即可完成視頻交互。比如當(dāng)有時電話進來時，用戶只需摘下聽筒即可實現(xiàn)視頻連接的簡歷，同樣，當(dāng)用戶需要主動發(fā)起視頻通話時，也只需要簡單的2,3個按鍵操作即可完成整個動作。

  1. 監(jiān)控系統(tǒng)與android系統(tǒng)的整合

Android系統(tǒng)在設(shè)計之初是沒有考慮監(jiān)控需求的，因此我們需要將監(jiān)控系統(tǒng)整合到Android系統(tǒng)中，實現(xiàn)監(jiān)控攝像頭的視頻預(yù)覽、編碼以及存儲功能。具體來說，這設(shè)計到Android多媒體子系統(tǒng)stagefright的修改。

四  BOM成本以及對比

     我們將監(jiān)控系統(tǒng)與視頻交互系統(tǒng)整合在一起，成本極具優(yōu)勢，下表列出了與傳統(tǒng)方案的對比：

BOM成本比對

本文方案

傳統(tǒng)方案（監(jiān)控系統(tǒng)+平板）


模擬攝像頭2個

模擬攝像頭2個


OMAP4平板1個

平板1個


無

DVR


無

顯示器

軟件性能




適合于老年人的交互系統(tǒng)

典型的觸摸屏系統(tǒng)，不適合老年人使用


集成智能視頻分析

無智能視頻分析，若引入，還需額外成本

可擴展性




可在中控平板中加入藍牙、zigbee功能，實現(xiàn)智能家居的其他功能

無法擴展。

     上表綜合對比了成本、軟件性能以及可擴展性，本文的方案很適用于推廣到智能家居系統(tǒng)中，其所實現(xiàn)的交互系統(tǒng)改造，智能的視頻分析，將使智能家居用戶體驗上升到一個新的層次，實現(xiàn)真正有用的智能化。

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