网络视频监控系统的关键设备研究

论文摘要

网络视频监控系统集成了Internet网络传输、视频编解码、嵌入式系统、多媒体传输与控制等方面的技术。嵌入式视频监控终端作为网络视频监控系统的关键设备,是一种以嵌入式技术、视频压缩编码技术和网络传输控制技术为核心的视频监控系统,因此对网络视频监控系统中的嵌入式硬件、软件和网络技术的研究有着十分重要的意义。本文首先分析了网络视频监控系统的功能需求,然后提出了基于网络视频服务器和嵌入式视频监控终端的网络视频监控系统整体框架,给出了嵌入式视频监控终端的硬件及软件设计方案和网络视频服务器的软件结构;其次,结合本系统的实际情况,详细阐述了嵌入式视频监控终端的设计与实现,重点研究了系统的硬件平台,包括视频采集模块、存储模块、网络传输模块等并介绍了系统的PCB设计流程;接着,在分析了IEEE802.11系列无线传输协议的基础上,针对嵌入式视频监控终端的特点,研究了WLAN的拓扑结构并给出了系统WLAN的具体实现方法。嵌入式操作系统μClinux在嵌入式视频监控终端中的移植是本文的另一个重点,在深入研究了μClinux下设备驱动和BootLoader的工作原理的基础上,完成了系统设备驱动的编写和U-boot的移植,介绍了μClinux内核配置及编译流程。最后,详细介绍了基于ffmpeg视频压缩应用程序和基于RTP/RTCP协议的网络传输应用程序的设计与实现并给出了工程应用实例。本文设计的嵌入式视频监控终端,集视频压缩处理和多网络通信于一体,与网络视频服务器相结合,具有高度的稳定性和可靠性,在智能交通、工业生产过程、银行、电信、智能家居等众多领域具有广泛的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 嵌入式系统的发展及应用
• 1.2.1 嵌入式系统概念
• 1.2.2 嵌入式系统的应用和发展前景
• 1.3 WLAN 技术
• 1.3.1 WLAN 的发展及现状
• 1.3.2 WLAN 标准
• 1.3.3 WLAN 的应用前景
• 1.4 数字图像处理在视频监控中的应用
• 1.5 本文组织结构
• 第2章 网络视频监控系统总体设计
• 2.1 网络视频监控系统的功能分析
• 2.2 系统总体方案设计
• 2.3 嵌入式视频监控终端设计
• 2.3.1 嵌入式视频监控终端硬件模块设计
• 2.3.2 嵌入式视频监控终端软件设计
• 2.4 网络视频服务器总体设计
• 2.4.1 流媒体技术
• 2.4.2 网络视频服务器软件设计
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于DSP 的嵌入式视频监控终端硬件设计
• 3.1 BLACKFIN 系列DSP 芯片
• 3.2 嵌入式视频监控终端硬件设计
• 3.3 视频采集模块
• 3.3.1 ITU656 数字图像输入
• 3.3.2 数字图像采集电路
• 3.4 存储器模块
• 3.4.1 SDRAM 存储器
• 3.4.2 FLASH 存储器
• 3.4.3 SD 存储器
• 3.5 网络传输模块
• 3.6 USB 模块
• 3.7 电源模块
• 3.8 其它模块
• 3.8.1 串口通信模块
• 3.8.2 JTAG 调试接口模块
• 3.8.3 复位电路模块
• 3.9 嵌入式视频监控终端的PCB 设计
• 3.9.1 PCB 的整体设计
• 3.9.2 PCB 元件布局布线
• 3.9.3 PCB 设计中的 EMC、EMI 问题
• 3.10 本章小结
• 第4章 WLAN 在嵌入式视频监控终端中的应用
• 4.1 无线局域网标准
• 4.1.1 802.11b 系列无线网络标准
• 4.1.2 802.11a 系列无线网络标准
• 4.1.3 802.11g 系列无线网络标准
• 4.1.4 802.11n 系列无线网络标准
• 4.1.5 中国的WLAN 标准
• 4.2 嵌入式视频监控终端无线局域网络拓扑结构设计
• 4.2.1 基本的网络拓扑结构
• 4.2.2 嵌入式视频监控终端的网络拓扑结构
• 4.3 嵌入式视频监控终端WI-FI 网络的具体实现
• 4.3.1 无线网卡和无线AP 的选择
• 4.3.2 无线网络体系结构
• 4.3.3 无线网卡软件实现
• 4.4 本章小结
• 第5章 嵌入式操作系统 μClinux 的移植
• 5.1 嵌入式操作系统和 μClinux 概述
• 5.1.1 嵌入式操作系统概念
• 5.1.2 嵌入式操作系统μClinux 概述
• 5.2 μClinux 开发环境和开发流程
• 5.2.1 建立Blackfin 系列DSP 的μClinux 开发环境
• 5.2.2 μClinux 在嵌入式视频监控终端的移植与开发流程
• 5.3 底层驱动程序设计
• 5.3.1 驱动程序概念
• 5.3.2 驱动程序种类
• 5.3.3 系统设备驱动程序设计流程
• 5.3.4 视频采集模块驱动程序
• 5.3.5 有线网络模块驱动程序
• 5.3.6 无线网卡驱动及设置
• 5.4 BOOTLOADER 移植
• 5.4.1 BootLoader 概念
• 5.4.2 BootLoader 的种类和选择
• 5.4.3 U-boot 在嵌入式视频监控终端中的移植
• 5.5 μClinux 内核的配置和编译
• 5.5.1 编译及配置
• 5.5.2 系统启动及运行过程
• 5.6 本章小结
• 第6章 系统程序开发与工程应用
• 6.1 嵌入式视频监控终端的应用程序功能
• 6.2 视频压缩应用程序开发
• 6.2.1 视频压缩技术及ffmpeg
• 6.2.2 ffmpeg 在μClinux 中的移植
• 6.2.3 基于ffmpeg 的应用程序开发
• 6.3 视频传输应用程序开发
• 6.3.1 RTP/RTCP 协议及JRTPLIB
• 6.3.2 JRTPLIB 的编译
• 6.3.3 视频传输应用程序设计
• 6.4 应用实例
• 6.4.1 远程机场智能监控系统
• 6.4.2 智能车辆安检系统
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间发表的学术论文及主要成果
• 附录 B 嵌入式视频监控终端原理图
• 附录 C 嵌入式视频监控终端 PCB 图