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基于FIC8120的视频监控系统设计与实现

陈成  
【摘要】: 基于模拟信号的监控系统逐渐淡出了人们的视线,数字视频信号的传输随着Internet的发展触及世界的各个角落,让视频监控真正的实现了“远程”。ARM、DSP、FPGA等SOC技术的成熟,让视频服务器的解决方案日新月异。但是瓶颈依然存在。如何实现性能更好、价格更低廉的视频服务器成为研究者追求的目标。而且大量压缩视频数据在网络上的传输也在消耗着不堪重负的网络带宽,网络拥塞状况的波动加重了压缩数据的丢失,同时也影响着远程监控的视频质量。本文着重面对这些问题,研究了如何保证网络中的视频传输质量,以及提供一套性价比更高的解决方案。 在对MPEG-4编解码原理的研究过程中,分析了MPEG-4的数据组织形式,以及关键信息在网络传输过程中丢失对传输视频造成的损伤特点。根据路由器的随机早期检测原则,提出了在网络拥塞时通过改进分包方法提高传输质量的策略。根据RTP协议拥塞控制算法,针对网络状况的变化动态地调整分包形式,可以有效的增强压缩视频数据在传输过程中的可靠性,并将丢包造成的图像损伤控制在一定的范围内。 本文的主要工作包括这几个方面:首先以FIC8120为核心配以A/D转换芯片、存储芯片、网卡芯片等外围扩展芯片设计了视频服务器硬件电路,并在Linux系统环境下设计了视频服务器的驱动程序,包括SAA7113、FIC8120视频接口驱动,并按照Linux视频开发标准设计了Video4Linux应用层接口驱动,采用内存映射的方法构建了一个视频采集服务器。根据MPEG-4数据组织特点和RTP拥塞控制方法,改进了基于VOP的分包方法,提出了一种以宏块为最小封装单位的能够适应网络带宽的变化的自适应分包方法。在这种分包方法上改进了传输系统。设计了分包模块在发送端根据网络状况调节发送速率并调整分包方式,在接收端设计了丢包检测模块减少对丢包的误判,设计了动态缓存应对分包策略的改变。通过发送端和接收端的多线程设计确保系统的稳定运行。通过视频传输仿真实验表明,即使是在网络拥塞严重的情况下,自适应分包也能很好的保证图像传输的质量。


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