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基于嵌入式Linux的网络视频监控和报警系统的设计与实现
作 者: 李佳佳
导 师: 马永杰
学 校: 西北师范大学
专 业: 电路与系统
关键词: 嵌入式Linux 网络视频监控 JPEG压缩 嵌入式Web 目标检测
分类号: TP277
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 9次
引 用: 0次
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内容摘要
随着嵌入式系统在网络技术和视频技术上的融合与发展,视频监控系统已经逐渐应用到了智能防盗、智能交通、银行、医疗等各个领域。针对当前视频监控系统结构复杂、成本高昂、不易联网、不便查询等缺点,本文选择在当前流行的ARM9处理器上移植Linux系统来构建基于IP网络的远程视频监控和运动目标检测报警的系统。本文给出了系统设计的整体方案,概括了实现整个系统的硬件原理和软件思路。本文的关键性工作如下:1.针对不同目标板的需求不同,提出了利用crosstool工具来实现一次性编译定制交叉工具链,并成功移植了Bootloader、内核和yaffs2文件系统,为整个系统的开发准备好了软件环境。2.研究了V4L2接口标准下,视频的采集、压缩和发送的程序设计。提出了把libjpeg库压缩时文件操作的方式优化为内存数据流操作的方式,并结合Linux下多线程技术,实现了视频数据采集压缩一帧就发送一帧的高效程序设计。3.研究了嵌入式Web服务器同用户浏览器进行信息交互的CGI脚本,并通过在HTML中嵌入Java Applet脚本,成功实现了用户浏览器自动加载和显示网络端发送过来的JPEG格式的视频图像。4.针对系统主要应用于静态背景下的监控任务,提出了将YUV格式视频数据进行时域帧差分以提取监控区域内运动目标亮度Y信息的方法,通过实验验证了这种方法的有效性和优越性,并成功应用于嵌入式视频监控下运动目标的检测报警。通过系统的联合调试,本文成功地设计并实现了基于嵌入式Linux的网络视频监控和运动目标检测报警的系统,系统设计的成本低廉且达到了实时监控和检测运动目标的目的。
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全文目录
摘要 6-7 Abstract 7-11 第1章 绪论 11-14 1.1 课题研究的背景和意义 11-12 1.2 视频监控系统的发展现状和趋势 12-13 1.3 本文的主要内容和研究工作 13 1.4 本章小结 13-14 第2章 网络视频监控和报警系统整体架构设计 14-18 2.1 系统的整体架构 14-15 2.2 系统硬件部分的选择和搭建 15-17 2.2.1 嵌入式设备硬件选择 15 2.2.2 系统中主要应用到的硬件原理 15-17 2.3 系统软件部分实现的原理和思路 17 2.4 本章小结 17-18 第3章 嵌入式 Linux 系统的构建 18-25 3.1 嵌入式 Linux 概述 18-19 3.2 搭建自己的交叉编译环境 19-20 3.2.1 获取源码 19 3.2.2 建立自己的编译脚本 19-20 3.2.3 建立配置文件 20 3.2.4 执行脚本文件 20 3.2.5 添加环境变量并使其生效 20 3.3 Bootloader 的移植 20-21 3.3.1 裁剪获取的源码文件 20-21 3.3.2 建立自己的目标板 21 3.3.3 修改 Makefile 文件 21 3.3.4 编译出镜像文件 21 3.4 Linux 内核的移植 21-22 3.5 制作根文件系统 22-23 3.5.1 安装 Busybox 22 3.5.2 构建文件系统 22 3.5.3 向文件目录中添加内容 22-23 3.5.4 编译并烧写 yaffs2 文件系统 23 3.6 设备驱动的移植 23-24 3.6.1 摄像头驱动移植 23-24 3.6.2 网卡驱动移植 24 3.7 本章小结 24-25 第4章 视频采集、压缩和传输的程序设计 25-38 4.1 V4L2 视频采集程序设计 25-29 4.1.1 摄像头采集的整体框图 25 4.1.2 V4L2 视频采集流程 25-29 4.2 JPEG 视频压缩程序设计 29-34 4.2.1 图像压缩算法的分析和对比 29-30 4.2.2 JPEG 压缩原理 30-31 4.2.3 libjpeg 库优化的必要性 31-32 4.2.4 libjpeg 库优化和移植的具体方法 32-33 4.2.5 YUV 图像数据的软压缩 33-34 4.3 图像传输程序设计 34-36 4.4 Linux 下多线程的总体程序设计 36-37 4.5 本章小结 37-38 第5章 嵌入式 Web 服务器和客户端设计 38-45 5.1 基于 B/S 架构的嵌入式 Web 服务器 38-40 5.1.1 Boa 服务器概述 38 5.1.2 在 ARM 上移植 Boa 服务器 38-39 5.1.3 Boa 服务器中 CGI 程序的设计 39-40 5.2 基于 Java Applet 技术的视频显示 40-42 5.2.1 Java 实现动态显示的原理 40-41 5.2.2 基于 Java socket 的视频接收程序 41-42 5.3 基于 HTTP 协议的网页客户端设计 42-44 5.3.1 HTTP 协议在本系统中的作用 42-43 5.3.2 HTML 网页客户端的设计 43-44 5.4 本章小结 44-45 第6章 时域帧差分的运动目标检测及报警的程序设计 45-50 6.1 运动目标检测的算法研究 45-48 6.1.1 运动目标检测的经典算法及其优缺点 45 6.1.2 算法的选择及其数学原理 45-46 6.1.3 YUV 视频数据帧差法的研究 46-48 6.2 目标检测及报警程序的设计 48-49 6.3 本章小结 49-50 第7章 系统的测试结果及分析 50-54 7.1 系统的开发环境 50-51 7.2 测试结果及分析 51-53 7.3 本章小结 53-54 第8章 总结和展望 54-56 参考文献 56-59 附录 视频采集和发送的主程序 59-65 攻读学位期间的研究成果 65-66 致谢 66
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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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