基于嵌入式Web的无线视频监控系统的研究与实现

论文摘要

本文针对目前市场上的视频监控系统布线繁琐，施工复杂，不易扩展，难于维护，传输距离受限等问题，提出了一种基于嵌入式的无线Web视频监控系统。该系统以嵌入式Web技术和流媒体技术以及运动物体跟踪侦测技术为核心，以无线网络为传输媒介的具有高质量动态图像的无线无人值守的监控系统，且安装部署方便快捷，便于通过网络升级扩展，具有很强的实用性价值。本嵌入式无线Web视频监控系统采用ARM920T内核的微处理器作为系统的CPU来处理图像数据，使用中微星ZC301为主控芯片的USB摄像头采集图像数据，通过USB无线网卡来传输图像数据，在嵌入式Linux系统平台上实现嵌入式Web服务器和视频服务器，使用帧间差分法对运动物体进行跟踪检测。当Web服务器收到HTTP请求后调用CGI程序与视频服务器交互，视频服务器驱动摄像头实现图像数据的采集、处理，然后发送给Web服务器，Web服务器将数据以网页的形式发送给远程客户端，授权用户可以在远程电脑上通过浏览器上观看监控画面、设置监控系统的配置参数、控制摄像头云台的监控角度等操作。本文首先介绍了嵌入式Web视频监控系统的软、硬件平台的架构，阐述了软件平台开发环境的搭建，Bootloader、Linux内核以及yaffs文件系统的移植，USB摄像头和无线网卡的设备驱动程序的设计；然后讨论了Web服务器和MJPG-Streamer视频服务器的交叉编译，详细的分析了动态身份验证CGI程序的解码和帧间差分法运动跟踪的原理。经实验测试，该系统实现了通过PC机端浏览器观看640x480像素5fps的监控画面，并且监控画面没有拖影，网络延迟比较小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 视频监控系统研究现状及发展趋势
• 1.3 嵌入式 Web 无线网络视频监控系统概述
• 1.3.1 嵌入式系统概念和基本组成架构
• 1.3.2 嵌入式 Web 技术
• 1.3.3 嵌入式视频服务器技术
• 1.3.4 运动侦测技术
• 1.4 本论文的研究目标和主要工作
• 第2章 无线视频监控系统的总体方案设计
• 2.1 系统总体设计方案
• 2.2 系统硬件设计方案
• 2.3 系统软件设计方案
• 2.4 本章小结
• 第3章 嵌入式 LINUX 系统的构建与移植
• 3.1 嵌入式 Linux 开发环境构建
• 3.1.1 硬件开发环境构建
• 3.1.2 软件开发环境构建
• 3.2 Boot loader 移植
• 3.2.1 Bootloader 的作用
• 3.2.2 Bootloader 启动流程
• 3.2.3 Bootloader 移植与配置
• 3.3 Linux 内核移植
• 3.3.1 修改 Linux 内核源码
• 3.3.2 配置 Linux 内核
• 3.4 构建嵌入式 Linux 根文件系统
• 3.4.1 Linux 文件系统概述
• 3.4.2 配置并编译 busybox
• 3.4.3 制作 yaffs2 根文件系统
• 3.5 USB 设备驱动程序设计
• 3.5.1 USB 摄像头驱动程序设计
• 3.5.2 无线网卡驱动程序设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 嵌入式 WEB 服务器的构建
• 4.1 嵌入式 Web 服务器的选择
• 4.2 移植 Boa 服务器
• 4.2.1 交叉编译 Boa 源码
• 4.2.2 Boa 服务器的配置
• 4.3 CGI 交互的实现
• 4.3.1 CGI 环境变量
• 4.3.2 CGI 编码
• 4.3.3 CGI 交互程序的实现
• 4.4 本章小结
• 第5章 嵌入式视频服务器的实现
• 5.1 MJPG-Streamer 简介
• 5.2 MJPG-Streamer 移植
• 5.3 帧间差分法侦测运动物体的实现
• 5.3.1 帧差法运动侦测原理
• 5.3.2 帧间差分法效果分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 系统综合测试
• 6.1 测试环境
• 6.2 测试步骤及结果分析
• 6.2.1 Boa 服务器测试
• 6.2.2 CGI 脚本测试
• 6.2.3 mjpeg-streamer 视频服务器测试
• 6.2.4 客户端监控页面测试
• 6.3 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 全文小结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A
• 附录 B
• 附录 C
• 攻读学位期间的研究成果