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基于嵌入式的视频监控系统设计

作　者: 朱豫虹
导　师: 姚善化
学　校: 安徽理工大学
专　业: 电路与系统
关键词: 嵌入式系统 Linux 视频监控 H.264标准传输协议无线局域网
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 14次
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内容摘要

视频监控技术发展迅速,市场需求增长快速。嵌入式无线视频监控的发展,适应了人们对监控系统体积小、功耗低、布控方便、移动监控的要求,具有广泛的应用前景。通过对嵌入式技术和另外几大热门的电子技术的研究,即：多媒体技术、通信技术等,本论文提出了一个基于嵌入式的无线视频监控系统的实现方案,通过ARM开发板、USB外设、无限路由等硬件基础,实现嵌入式Linux操作系统下的视频监控。论文首先说明了嵌入式视频监控系统在市场应用方面的需求性、可行性,给出了系统的总体方案,从硬件及软件两方面分别进行设计,具体功能实现主要靠软件的协同。接着需要搭建交叉开发环境,在此环境下进行Bootloader、系统内核等程序的开发与移植。然后介绍了基于V4L实现视频采集和控制功能,采集到的数据经过压缩编码才能传输,这里详细介绍了H.264视频压缩编码标准,并且针对其关键模块的算法做了优化。使用优化的算法,与旧的算法相比,复杂度大大降低、提高了效率、节省了过程。最后介绍了视频数据传输的相关协议,包括：实时传输协议RTP、实时传输控制协议RTCP,建立了一个基于无线路由器的局域网,在局域网内多台计算机接收端都可以接受视频信息,达到监控目的。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-13
1 绪论  13-17
  1.1 论文研究的背景和意义  13
  1.2 国内外研究现状  13-14
  1.3 本文的研究内容  14-17
2 嵌入式视频监控系统的总体设计  17-27
  2.1 系统总体方案  17
  2.2 系统的硬件结构  17-20
    2.2.1 S3C2440开发板  18-19
    2.2.2 中星微ZC0301摄像头  19-20
    2.2.3 无线网卡  20
  2.3 ARM9微处理器  20-22
    2.3.1 RISC处理器  20-21
    2.3.2 AMBA总线协议  21
    2.3.3 ARM920T结构图  21-22
    2.3.4 ARM指令集和Thumb指令集  22
  2.4 系统软件介绍  22-25
    2.4.1 嵌入式操作系统  22-23
    2.4.2 驱动程序  23-25
    2.4.3 应用软件设计  25
  2.5 本章小结  25-27
3 嵌入式操作系统开发与移植  27-37
  3.1 系统软件开发设计流程  27-28
  3.2 嵌入式Linux开发环境的建立  28-31
    3.2.1 硬件环境  28-29
    3.2.2 交叉开发环境的建立  29-30
    3.2.3 配置NFS服务  30-31
  3.3 Bootloader移植  31-34
    3.3.1 Bootloader概念及作用  31
    3.3.2 Bootloader使用的必要性  31
    3.3.3 Bootloader运行模式  31-32
    3.3.4 Bootloader基本结构  32
    3.3.5 Bootloader移植操作  32-34
  3.4 Linux内核  34-35
    3.4.1 内核组成  34
    3.4.2 内核移植  34-35
  3.5 根文件系统  35-36
  3.6 本章小结  36-37
4 基于V4L的图像采集  37-45
  4.1 视频采集流程  37-41
  4.2 V4L数据结构及用途  41-42
  4.3 关键步骤介绍  42-44
  4.4 本章小结  44-45
5 H.26 4/AVC标准及关键模块算法优化  45-65
  5.1 H.264视频压缩编解码原理  45-46
  5.2 H.264码流语法结构  46-47
  5.3 帧内预测  47-49
    5.3.1 INTRA4×4帧内预测  47-49
    5.3.2 INTRA16×16帧内预测  49
    5.3.3 4种色度块的预测  49
  5.4 帧内预测模式的优化算法  49-52
  5.5 帧间预测  52-57
    5.5.1 运动估计技术  52-53
    5.5.2 运动矢量精度  53-54
    5.5.3 像素内插  54-55
    5.5.4 多参考帧  55-56
    5.5.5 对运动矢量的预测  56-57
  5.6 熵编码  57-61
    5.6.1 UVLC  57-59
    5.6.2 CAVLC  59-60
    5.6.3 CABAC  60-61
  5.7 去块效应滤波器  61-63
  5.8 本章小结  63-65
6 流媒体协议栈  65-73
  6.1 实时传输协议RTP  65-67
    6.1.1 RTP在协议栈中的位置  65-66
    6.1.2 RTP分组格式  66-67
  6.2 实时传输控制协议RTCP  67-68
    6.2.1 RTCP功能  67-68
    6.2.2 RTCP分组  68
  6.3 H.264的RTP封装  68-69
  6.4 H.264无线传输软件实现  69-71
    6.4.1 JRTPLIB初始化  69-70
    6.4.2 JRTPLIB数据发送  70
    6.4.3 JRTPLIB数据接收  70
    6.4.4 JRTPLIB控制信息  70-71
  6.5 本章小结  71-73
7 无线局域网的搭建  73-79
  7.1 无线局域网组网方案  73-74
  7.2 无线路由器  74
    7.2.1 路由器配置  74
  7.3 无线局域网协议标准  74-76
  7.4 嵌入式视频监控系统测试  76-77
  7.5 本章小结  77-79
8 总结  79-81
  8.1 总结  79
  8.2 展望  79-81
参考文献  81-85
致谢  85-87
作者简介及读研期间主要科研成果  87

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