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基于ARM的嵌入式视频监控系统的研究与设计

作　者: 程丽娟
导　师: 李宝山
学　校: 内蒙古科技大学
专　业: 控制工程
关键词: ARM S3C2440 Linux 视频监控 MPEG-4
分类号: TP368.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着各种信息技术的迅猛发展，人们对便携的和性能稳定的视频监测系统提出了更高的要求。因此基于嵌入式的数字视频监控系统研发与设计就显得尤为重要。研究与设计这种监控系统可以实现许多传统模拟监控系统无法实现的功能，所以数字视频监测正在不断的取代模拟监测，在交通、银行、医院、视频会议等诸多领域有着广泛应用。因此，作为安防系统重要的组成部分，在视频监控上的嵌入式应用将是视频监控领域的一个重要研究方向。本系统是基于ARM微处理器的硬件平台和嵌入式Linux操作系统的软件环境进行开发的。首先在Linux操作系统中开发和编译了关键模块的应用程序，其次在Linux操作系统中完成了视频数据的采集和压缩，最后通过网络实现了视频数据的传输。为了减少产品体积，降低产品成本，本系统采用ARM9微处理器S3C2440作为主处理器，以Vimicro公司的ZC0301芯片的USB摄像头作为视频采集设备。论文重点研究并完成了交叉编译环境的建立，BootLoader的移植，Linux在嵌入式环境下的配置﹑编译和移植，根文件系统的建立，在内核配置的同时添加了对ZC0301芯片的USB摄像头驱动支持。并借助Linux操作系统中V4L提供的接口函数完成采集部分应用程序的编写，及调用开源的Xvid和JRTPLIB库完成了视频数据的压缩和网络传输。最后，在搭建的局域网中对整个系统的性能进行了测试，对客户端接受到的图像进行相应的分析。测试结果显示，该系统在稳定性和实时性方面基本上满足了客户的需求。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
引言  9-10
1 绪论  10-14
  1.1 课题研究的背景及意义  10
  1.2 视频监测系统发展的现状及趋势  10-12
  1.3 常见的嵌入式视频监控系统设计方案  12
  1.4 论文主要的研究思想和研究目标  12-14
2 视频监控系统的硬件设计  14-21
  2.1 嵌入式微处理器简介  14-16
    2.1.1 常见嵌入式微处理器  14-15
    2.1.2 ARM 微处理器简介  15-16
  2.2 S3C2440 处理器的简介  16-17
    2.2.1 主要结构  16-17
    2.2.2 片内资源  17
  2.3 硬件平台的选择原则  17-18
  2.4 硬件总体结构设计  18-19
  2.5 TQ2440 开发板简介  19-20
    2.5.1 TQ2440 硬件说明  19-20
    2.5.2 TQ2440 开发板的硬件构成  20
  2.6 本章小结  20-21
3 视频监控系统软件开发环境的构建  21-33
  3.1 嵌入式操作系统的比较及选型  21-22
  3.2 交叉编译环境的建立  22-23
    3.2.1 交叉编译环境的作用  22
    3.2.2 交叉编译器的编译和安装  22-23
  3.3 目标板Boot Loader 的移植  23-26
    3.3.1 Boot loader 介绍  23-24
    3.3.2 Bootloader 支持的嵌入式体系架构及种类  24-25
    3.3.3 U-Boot 的编译和移植  25
    3.3.4 Boot loader 的启动过程  25-26
  3.4 嵌入式Linux 操作系统的移植  26-29
    3.4.1 Linux 内核版本及结构  26-27
    3.4.2 Linux 2.6.30 内核版本的移植  27-29
  3.5 嵌入式文件系统的制作  29-32
    3.5.1 文件系统的介绍  29-30
    3.5.2 CramFS 文件系统的制作  30-32
  3.6 本章小结  32-33
4 视频监控系统应用软件的设计  33-47
  4.1 USB 摄像头驱动的加载  33-34
  4.2 摄像头采集部分软件设计  34-38
    4.2.1 Video4Linux 简介  34-35
    4.2.2 Video4Linux 的主要数据结构及用途  35
    4.2.3 视频采集程序实现过程  35-38
  4.3 视频压缩部分的软件设计  38-44
    4.3.1 视频压缩的必要性  38-39
    4.3.2 网络视频压缩系统的组成  39
    4.3.3 网络视频压缩编码技术分类  39-40
    4.3.4 MPEG 压缩编码标准简介  40-42
    4.3.5 MPEG-4 标准编码介绍  42-43
    4.3.6 视频压缩的实现  43-44
  4.4 视频传输模块的软件设计  44-46
    4.4.1 网络传输协议的选择  44
    4.4.2 Linux 下RTP/RTCP 网络通信实现  44-45
    4.4.3 视频数据的网络传输的实现  45-46
  4.5 本章小结  46-47
5 视频监控系统的测试  47-50
  5.1 系统测试环境的总体设计  47-49
  5.2 系统测试结果及评价  49
  5.3 本章小结  49-50
6 结论与展望  50-51
参考文献  51-54
附录 A 软件部分代码  54-57
在学研究成果  57-58
致谢  58

基于ARM的嵌入式视频监控系统的研究与设计

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