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基于嵌入式Linux的GPRS视频监控系统设计

周明  
【摘要】: 视频监控系统是安全防范系统的重要组成部分,它是一种防范能力较强的综合系统。视频监控以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近年来,随着计算机、图像处理以及网络传输等技术的进步,视频监控技术也有长足的发展,正从传统的模拟视频监控系统向着先进的数字网络视频监控系统的方向过渡。有线网络以其自身的特点而不容易扩展,而无线网络恰恰弥补了有线网络的缺点。正是基于此考虑,才使得对视频数据的无线传输研究更加迫切,而且具有理论意义和实践意义。 嵌入式无线视频监控系统是一个融合计算机、电子、通信技术的软硬件综合体。硬件平台采用XScale构架的PXA255嵌入式微处理器。软件平台的核心,则是根据软件设计的需求采用了嵌入式Linux操作系统。本文内容主要涉及ARM架构及嵌入式Linux内核分析与移植,Linux下视频音频的采集、识别以及压缩处理,流媒体网络传输协议栈与应用设计等。 论文首先描述了嵌入式系统与视频监控技术的发展及相关技术,分析了国内外视频监控系统的现状和发展趋势,对GPRS业务在视频监控系统中应用的意义进行了阐述,并讨论了几种常见的视频监控解决方案,对几种目前流行的视频压缩算法进行了对比,研究了无线信道对视频信号的要求。然后,提出了嵌入式无线视频监控系统的软硬件总体结构,并逐步对硬件平台和软件模块设计进行了选择和细化。其中,硬件平台根据视频数据采集和处理需要选择了摄像头、基于PXA255处理器的嵌入式评估板以及GPRS模块;软件设计中,首先完成了嵌入式系统的交叉开发环境搭建,然后根据Linux内核的引导和启动过程,针对ARM-Linux完成了在评估板上的操作系统和文件系统移植的工作。论文对应用软件的总体功能进行了规划,将系统划分成三个功能单元来实现,这三个功能单元分别是视频采集处理模块、图像识别报警模块和网络视频传输模块。最后,结合无线视频监控系统在智能家居中的应用,给出了嵌入式平台上GPRS无线网络接入的实现方法,并设计了系统测试方法,对所完成的系统进行了实时性和可靠性的测试。 研究与设计中,总结了嵌入式Linux的运作机制与核心开发理念;提出了一种无线视频传输的解决方案,研究了如何利用现有的无线网络环境和视频压缩技术,以及网络传输协议,并配合满足处理要求的微处理芯片构建实时性高,可靠性好,成本低,功能全,符合实际应用需要的监控系统模型;实现了融合ARM微处理器、嵌入式Linux、V4L视频采集、XviD视频压缩、RTP/RTCP/RTSP协议栈实现等技术的应用软件设计,研究结论并不局限于视频监控,可以扩展到其它的无线嵌入式多媒体应用中去。


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