基于ARM-Linux的视频监控系统设计与实现

论文摘要

视频监控系统是一个集计算机的交互性、多媒体信息的综合性、通信的分布性和监控的实时性等技术于一体的综合系统。随着网络带宽,计算机处理能力和存储容量的快速提高,以及各种实用视频处理技术的出现,视频监控进入了全数字化的网络时代。视频监控系统的核心功能主要包括两大部分,一是视频图像采集和压缩处理,一是图像数据的传输。系统的主要硬件模块分为监控终端和监控控制终端两个部分。本文设计并实现了一种基于ARM和嵌入式Linux的视频监控系统,该系统主要实现了视频图像的采集压缩和图像数据流基于RTP协议的传输。本系统的核心硬件平台采用韩国SamSung公司的S3C2410微处理器,ARM端作为视频监控终端,PC机作为监控控制终端。ARM端主要承载了图像采集、编码和对图像数据进行RTP打包并传输的功能,PC端主要承载的功能是图像数据的接收、显示和对监控终端的控制、访问。在视频图像采集和压缩处理部分,利用Video for Linux提供的接口函数,实现了利用摄像头采集图像的过程,并设计实现了V4L视频采集及压缩模块,设计了系统JEPG图像采集和压缩模块和MPEG-4图像采集和压缩模块的具体编程流程和实现过程,并实现了基于这两种编码方式的视频压缩。用Visual C++实现了用户控制终端,可对应JPEG和MPEG-4两种编码方式进行解码并显示。在图像数据的传输部分,系统采用了RTP协议作为视频数据流传输协议,并实现了视频数据在局域网内的实时性传输。移植了现在比较常用的JRTPLIB源码库,为RTP的实现提供了可调用的库函数,按照MPEG-4数据流的RTP封装格式和流程,设计实现了RTP编程。最后对系统的功能和性能进行了测试。测试结果显示MPEG-4在保证与JPEG相当的图像质量时,大大减少了传输的数据量。同时,使用RTP协议进行传输,保证了系统的实时性,也保证了图像的传输质量。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 图像压缩编码标准概述
• 1.2.1 JPEG压缩编码标准
• 1.2.2 MPEG-4图像压缩标准
• 1.3 嵌入式系统概述
• 1.3.1 嵌入式系统的概念
• 1.3.2 嵌入式系统的特点
• 1.4 视频监控系统现状与发展
• 1.4.1 视频监控系统概述
• 1.4.2 视频监控系统体系结构
• 1.5 论文的组织结构
• 2 系统平台设计
• 2.1 系统需求分析
• 2.2 嵌入式Linux系统开发步骤
• 2.3 系统硬件平台
• 2.3.1 芯片选择
• 2.3.2 系统结构
• 2.4 系统软件平台
• 2.4.1 构造Linux下的ARM开发环境
• 2.4.2 Bootloader的移植
• 2.4.3 U-Boot的移植
• 2.4.4 Linux内核的移植
• 2.5 本章小结
• 3 视频编码软件设计与实现
• 3.1 程序总体设计
• 3.2 视频采集摄像头驱动
• 3.2.1 Linux设备驱动开发简介
• 3.2.2 USB摄像头驱动设计和实现
• 3.3 视频采集及压缩模块设计
• 3.3.1 Video for Linux编程简介
• 3.3.2 基于JPEG编码方式的具体实现
• 3.3.3 基于MPEG-4编码方式的具体实现
• 3.4 本章小结
• 4 基于RTP协议的传输实现
• 4.1 UDP协议简介
• 4.2 RTP协议简介
• 4.2.1 RTP基本作用
• 4.2.2 RTP分组格式
• 4.3 RTCP控制协议简介
• 4.4 MPEG-4数据流的RTP封装与传输
• 4.4.1 MPEG-4数据流的封装
• 4.4.2 MPEG-4数据流的传输
• 4.5 RTP数据传输的具体实现
• 4.5.1 JRTPLIB库的使用方法及程序实现
• 4.5.2 程序流程图
• 4.5.3 环境搭建及编译方法
• 4.5.4 程序实现
• 4.6 本章小结
• 5 PC端监控平台设计与实现
• 5.1 编译环境的建立
• 5.2 基于JPEG解码方式PC端监控平台设计
• 5.2.1 JPEG解码方式
• 5.2.2 PC端系统实现流程
• 5.3 基于MPEG-4解码方式PC端监控平台设计
• 5.3.1 MPEG-4解码方式
• 5.3.2 PC端系统实现流程
• 5.4 本章小结
• 6 系统测试
• 6.1 测试参数
• 6.2 功能测试
• 6.3 性能测试
• 6.4 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集