基于嵌入式Linux的视频监控系统的设计与实现

论文摘要

随着现代科学技术的不断发展特别是网络带宽、计算机处理能力和存储容量的迅速提高以及各种实用视频信息处理技术的出现,视频监控技术也有长足的发展,视频监控进入了全数字化的网络时代,日益受到人们的重视和关注。视频监控系统经历了模拟视频监控系统、数字视频监控系统、网络数字视频系统三个时期的发展。嵌入式网络视频监控系统是一种新型的监控系统,它在实时性、稳定性、处理速度上和传统的视频监控系统相比有着很大的优势,智能化和网络化是视频监控系统的发展趋势。本文设计了基于嵌入式Linux的视频监控系统,首先介绍了总的设计方案,以视频终端和监控工作站为主要设备,构建一个网络视频监控系统。视频采集设备使用USB摄像头是基于它采样数率高、图像质量好、通用性强等优点。终端使用嵌入式系统是由于它具有专用性强,处理速度快、性能稳定、智能化等优点。接着介绍了嵌入式终端的硬件结构和各模块的功能,整体结构以S3C2440嵌入式处理器为核心,加入网络模块、串口模块、USB主机接口、存储模块等外围设备。然后介绍了交叉编译环境的建立和Linux操作系统的移植,包括bootloader、Linux内核和yaffers2文件系统的移植,并且介绍了Linux的特点和优势。本文着重介绍了系统软件的设计,分为嵌入式终端USB摄像头驱动程序、应用程序和监控工作站的应用程序设计。在USB摄像头驱动程序设计之前,先介绍了USB、UVC协议和USB设备驱动设计的一般步骤。USB摄像头驱动程序包含以下几个模块：初始化驱动、注销驱动、初始化摄像头、注销摄像头、应用程序接口。分别在装载驱动、卸载驱动、插入摄像头、移除摄像头、应用程序调用的时候执行。嵌入式终端的应用程序包含视频采集模块、视频处理模块和视频传输模块。视频采集模块是基于Video4Linux提供的API函数,具体对硬件的操作已在摄像头驱动中定义。视频处理模块主要是对视频格式的转换以符合显示的要求,并且将视频进行MPEG-4压缩,以利于网络传输。视频传输模块是基于Linux Socket接口提供的API函数,Socket是基于TCP/IP网络传输协议的,所以在论文中对于该协议做了简单的介绍,并且对Socket提供的函数坐了详细的分析。监控工作站的应用程序设计是在Qt中实现的,首先介绍了Qt的优势和主要的基类,并分析了它的基于信号与槽的通信机制。整个应用程序由主窗口模块,视频监控模块,IP设置模块、视频控制参数设置模块、分辨率设置模块和图像保存模块组成。设计过程中涉及到模块的建立、模块间的通信、模块功能实现、创建多线程等内容。最后是对论文的总结,介绍了论文的主要内容,并且对终端和工作站分别提出了不足之处,需要在以后加以改进和完善。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 视频监控系统的现状及发展趋势
• 1.3 论文结构
• 第二章 系统总体设计
• 2.1 系统设计方案
• 2.2 嵌入式终端硬件介绍
• 2.2.1 嵌入式处理器简介
• 2.2.2 嵌入式终端硬件平台
• 2.2.3 主控制器模块
• 2.2.4 存储器模块
• 2.2.5 网络模块
• 2.2.6 USB接口
• 第三章 嵌入式Linux的移植
• 3.1 Linux操作系统
• 3.2 建立软件开发平台
• 3.2.1 在虚拟机上安装Fedora9.0操作系统
• 3.2.2 建立交叉编译环境
• 3.2.3 移植bootloader
• 3.2.4 移植Linux内核
• 3.2.5 移植yaffs2文件系统
• 第四章 嵌入式终端软件设计
• 4.1 嵌入式终端软件总体介绍
• 4.2 USB摄像头驱动程序设计
• 4.2.1 USB协议
• 4.2.2 UVC协议
• 4.2.3 Linux驱动介绍
• 4.2.4 USB摄像头驱动程序
• 4.3 嵌入式终端应用程序设计
• 4.3.1 MPEG-4视频压缩原理
• 4.3.2 TCP/IP协议
• 4.3.3 Linux Socket接口
• 4.3.4 视频采集程序
• 4.3.5 视频处理程序
• 4.3.6 视频传输程序
• 第五章 监控工作站应用程序设计
• 5.1 Qt介绍
• 5.2 主窗口模块设计
• 5.3 IP设置模块设计
• 5.4 视频监控窗口模块设计
• 5.5 视频参数设置模块设计
• 5.6 保存图像模块设计
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文主要工作
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表