基于ARM的嵌入式监控摄像机设计与实现

论文摘要

嵌入式监控摄像机属于网络视频监控系统的子系统。随着嵌入式设计技术、图像处理技术和网络传输技术的迅速发展以及相比与传统的视频监控摄像机的低功耗、高可靠性、可网络化监控等优点,嵌入是视频监控摄像机已成为视频监控系统中的研究热点。本文针对传统监控中需要有人值守及无法自动检测运动目标和远程预警的问题,在分析了国内外嵌入式视频监控摄像机研究现状的基础上,运用ARM (Advanced RISC Machines)处理器及其外围接口电路设计了一种具有主动检测运动目标能力的嵌入式视频监控摄像机。该摄像机的主要功能是实时判定图像传感器采集的现场图像中是否存在运动目标,在本地记录的同时将现场运动目标图像传递给监控主机,并向用户发送预警消息,变被动监控为主动监控,实现对现场的实时分析与预警。具体设计主要由以下三部分内容构成,首先进行需求分析和总体设计,并根据视频监控发展的趋势重点分析了摄像机嵌入式设计和运动目标主动监控技术的实现策略,进行软硬件选型,提出了对应的软硬件设计框架；其次是依据设计框架从硬件接口布局、运行环境构建、基本功能模块设计三方面详细阐述了现场图像采集、编码、存储过程中所要解决的关键技术。在此基础上,文中以监控场景中的运动目标检测为核心,结合预警机制和网络通信详细阐述了运动目标主动监控流程中的运动目标分析判定,短消息预警和图像传输。最后根据监控摄像机在实际监控环境中的具体应用进行性能评价和优化。实验测试表明,本文设计的嵌入式视频监控摄像机不仅实现了同类监控摄像机的视频采集、存储、远程监控等基本功能,还可进行预警,主动的抓拍和录制运动目标图像帧,并通过因特网实现上传功能,实时性好,数据传输可靠,应用价值高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 摄像机设计
• 1.2.2 主动监控
• 1.3 主要研究工作
• 1.4 论文安排
• 第二章 需求分析与总体设计
• 2.1 需求分析
• 2.1.1 功能性分析
• 2.1.2 可靠性分析
• 2.2 总体设计
• 2.2.1 设计策略
• 2.2.2 平台选型
• 2.2.3 技术框架
• 2.3 本章小结
• 第三章 嵌入式视频监控摄像机设计与实现
• 3.1 硬件设计
• 3.1.1 主控制器模块
• 3.1.2 采集接口
• 3.1.3 SD卡接口
• 3.1.4 GSM/GPRS模块接口
• 3.1.5 以太网接口
• 3.2 运行环境的构建
• 3.2.2 U-boot移植
• 3.2.3 Linux系统移植
• 3.2.4 库函数移植
• 3.3 基本功能模块设计
• 3.3.1 图像采集
• 3.3.2 编码存储
• 3.4 本章小结
• 第四章 运动目标主动监控能力研究
• 4.1 思路概述
• 4.2 运动目标检测
• 4.2.2 基本方法
• 4.2.3 预处理
• 4.2.4 目标判定
• 4.2.5 背景更新
• 4.3 预警机制
• 4.3.1 点对点预警
• 4.3.2 网络化预警
• 4.4 网络通信
• 4.4.1 通信流程
• 4.4.2 图像传输
• 4.5 测试实验
• 4.6 本章小结
• 第五章 应用与性能评价
• 5.1 技术方案
• 5.2 方案测试
• 5.3 性能评价
• 5.4 本章小结
• 第六章 工作总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果