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基于改进H.264运动估计算法的车载无线视频监控系统
作 者: 张航
导 师: 马宪民
学 校: 西安科技大学
专 业: 检测技术与自动化装置
关键词: 车载视频监控 H.264 运动估计 达芬奇技术 无线网络
分类号: TP277
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
随着多媒体通信技术和视频编解码技术的快速发展,基于各种编码算法的车载无线视频监控系统被广泛应用于智能交通系统。本文以急救车监控为应用背景,针对音视频数据编码时间长、视频图像实时性低的现状,对H.264运动估计算法、多媒体数据处理技术、无线网络传输等关键理论进行详细研究。本文将H.264视频编码算法优化并应用于车载无线视频监控系统的开发,采用高性能的达芬奇DM6446作为处理音视频数据的硬件平台,使用RTP/RTCP流媒体传输协议管理传输质量及进程之间的交换控制信息,通过流媒体技术实现了视频资源的复制分发及综合应用。最终实现对行车路况、司机行为及车内环境的实时监控,并通过3G网络将音视频数据传送到监控中心。在H.264编码算法和DM6446平台的基础上完成了如下工作:首先针对H.264视频编码技术中的运动估计部分,提出阈值粗搜索与菱形精细搜索相结合的运动估计算法,在保证图像质量即SNR值的同时,解决了H.264原有全搜索算法(Full Search,FS)复杂度高、实时性低的问题。然后基于DM6446平台进行了软件开发,包括底层软件和上层应用软件。底层软件开发主要包括设备驱动的安装、Linux操作系统的裁剪与制定,并以X264为测试模型,对改进的H.264运动估计算法进行DSP端的移植。上层应用软件主要进行了音视频模块、网络传输模块、控制管理模块的设计与开发。为验证系统的实用性,采用中国联通3G核心网、车载DM6446前端、监控管理平台以及监控显示设备,在行车环境中进行长时测试,证明了系统的稳定性及大规模部署的可能性。基于改进H.264算法的车载无线视频监控系统融合视频编解码技术、移动通信技术及高性能多媒体处理系统DM6446于一体,提高了视频监控的实时性,在智能交通、公安、物流等领域具有广阔的市场应用前景,具有非常重要的研究意义。
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全文目录
摘要 3-4 ABSTRACT 4-8 1 绪论 8-13 1.1 课题研究背景及意义 8-9 1.2 国内外研究现状及水平 9-11 1.2.1 车载无线视频监控系统的研究现状 9-10 1.2.2 视频压缩技术在视频监控系统应用的研究现状 10-11 1.3 论文工作及结构安排 11-13 1.3.1 论文结构框架 11 1.3.2 论文主要内容 11-13 2 H.26 4 视频压缩算法的研究 13-27 2.1 H.264 视频编解码技术 13-17 2.1.1 H.264 编码技术概述 13-14 2.1.2 H.264 中的关键技术 14-17 2.2 H.264 测试模型的选择 17-18 2.3 改进的 H.264 运动估计算法 18-24 2.3.1 运动估计技术 18-19 2.3.2 H.264 编码器运动矢量估计方法 19-20 2.3.3 递归搜索算法 20-21 2.3.4 改进的 VBS-DRS 算法设计 21-24 2.4 改进的 H.264 运动估计算法的实验结果及分析 24-26 2.4.1 比特流长度的比较 24 2.4.2 编码时间的比较 24-25 2.4.3 信噪比的比较 25-26 2.4.4 算法测试实验结论 26 2.5 本章小结 26-27 3 音视频数据传输核心技术 27-32 3.1 IP 网际协议 27-28 3.2 TCP 和 UDP 28-30 3.3 无线网络传输标准 30 3.4 网络视频传输 30-31 3.5 本章小结 31-32 4 车载无线视频监控系统需求分析 32-37 4.1 系统功能 32-33 4.2 系统技术指标 33-34 4.3 系统整体设计 34-36 4.4 本章小结 36-37 5 车载无线视频监控系统硬件架构设计 37-46 5.1 高性能多媒体处理系统 DM6446 37-41 5.1.1 达芬奇系统结构 37-38 5.1.2 DM6446 ARM 处理器 38-39 5.1.3 DM6446 DSP 处理器 39-41 5.1.4 ARM 和 DSP 的硬件集成 41 5.2 FX-DM6446-1000 开发板硬件规格 41-44 5.3 视频处理前端(VPFE)和视频处理后端(VPBE) 44 5.4 DM6446 系统的外设介绍 44-45 5.5 本章小结 45-46 6 车载无线视频监控系统软件设计 46-68 6.1 软件系统的整体框架及模块设计 46-51 6.1.1 视频模块程序设计 47-48 6.1.2 音频模块程序设计 48-49 6.1.3 网络模块程序设计 49-50 6.1.4 控制管理模块程序设计 50-51 6.2 软件系统的实现 51-66 6.2.1 DM6446 开发平台的驱动安装 51-58 6.2.2 Linux 操作系统的裁剪与定制 58-63 6.2.3 DSP 端的平台移植与优化 63-65 6.2.4 DM6446 开发平台的启动 65-66 6.3 达芬奇软件体系 66-67 6.4 本章小结 67-68 7 系统测试与分析 68-72 7.1 系统实现的环境配置 68 7.2 车载视频监控系统功能测试 68-71 7.3 本章小结 71-72 8 总结与展望 72-74 8.1 总结 72 8.2 展望 72-74 致谢 74-75 参考文献 75-78 附录 78
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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