基于H.264嵌入式网络监控系统的实现

论文摘要

视频监控系统是一门集计算机技术、通信技术和数字视频技术于一体的综合系统。网络技术、嵌入式技术和视频技术的发展使得数字化视频数据的网络实时传输和控制成为可能。嵌入式网络视频监控系统就是一种以嵌入式技术、视频压缩编码技术和网络传输控制技术为核心的新型视频监控系统,它在稳定性、实时性、处理速度、功能、价格、扩展性等方面和传统的视频监控系统相比有着突出的优势,同时也代表着目前视频监控系统研究和发展的方向。本文研究了这种这种嵌入式网络视频监控系统的基本硬件体系结构和软件功能模块,该系统在S3C2410处理器的基础上,采用H.264编码技术,嵌入式Linux操作系统进行设计。论文阐述了该系统软硬件总体设计方案及其功能特点,详细讨论了基于嵌入式Linux操作系统的开发平台构建方案,其中包括系统开发工具配置、系统内核构造、系统根文件系统构建以及bootloader设置。论文详细讨论了基于该平台的驱动程序设计与实现方法,叙述了视频压缩技术的发展及H.264的特点。最后根据Linux系统平台特点以及系统功能需求,介绍了在Linux平台上基于Video4Linux接口的H.264协议的实现。图像压缩结果基于TCP/IP协议传输,通过UDP协议传输图像数据。系统的网络通信模块,包括服务器端和客户端,实现了一个完善的嵌入式网络视频监控系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 视频图像监控系统的研究现状及发展态势
• 1.1.1 模拟视频监控系统
• 1.1.2 数字视频监控系统
• 1.1.2.1 基于PC 的视频监控系统
• 1.1.2.2 基于嵌入式技术的网络视频监控系统
• 1.2 国内外研究现状及发展态势
• 1.3 论文的研究内容和论文结构安排
• 1.3.1 论文的研究内容
• 1.3.2 论文结构安排
• 第二章 系统总体设计及功能特点
• 2.1 系统总体结构
• 2.2 系统的硬件设计
• 2.2.1 视频压缩模块
• 2.2.2 嵌入式微处理器
• 2.3 系统的软件设计
• 2.3.1 系统平台软件
• 2.3.2 压缩算法处理部分
• 2.3.3 客户端程序
• 第三章 Linux 嵌入式系统平台软件构建
• 3.1 系统的开发工具配置
• 3.1.1 分步构建交叉编译链
• 3.1.1.1 建立工作目录
• 3.1.1.2 建立环境变量
• 3.1.1.3 编译、安装Binutils
• 3.1.1.4 获得内核头文件
• 3.1.1.5 编译安装boot-trap gcc
• 3.1.1.6 建立glibc 库
• 3.2 BootLoader 配置
• 3.2.1 与硬件相关部分的任务
• 3.2.2 与硬件无关部分的任务
• 3.2.3 U-Boot 移植
• 3.3 系统内核的裁剪
• 3.4 根文件系统的配置
• 3.4.1 JFFS2 文件系统
• 3.4.2 建立 JFFS2 根文件系统
• 3.5 驱动程序的开发
• 3.5.1 Linux 下的设备驱动程序原理
• 3.5.2 摄像头的驱动程序
• 第四章 基于H.264 协议的视频压缩技术
• 4.1 视频压缩技术的发展
• 4.2 H.264 协议
• 4.2.1 标准分类
• 4.2.2 特点
• 4.2.2.1 高精度估计
• 4.2.2.2 多宏块划分模式估计
• 4.2.2.3 多参数帧估计
• 4.2.2.4 更精确的帧内预测
• 4.2.2.5 统一的VLC
• 4.2.3 H.264 的帧间编码
• 4.2.3.1 不同块大小的帧间预测
• 4.2.3.2 高精度的运动估计算法
• 4.2.3.3 多参考帧模式
• 4.2.4 H.264 帧内预测算法
• 4.2.4.1 4*4 子块的预测
• 4.2.4.2 色度块的预测
• 4.2.5 H.264 的分层结构
• 4.2.5.1 VCL 层
• 4.2.5.2 NAL 层
• 第五章 基于H.264 协议的软件实现
• 5.1 基于V4L 设计的视频采集模块编程
• 5.2 RGB 与YUV 信号
• 5.3 采集程序实现过程
• 5.4 视频压缩编码模块
• 第六章 基于TCP/IP 协议传输
• 6.1 TCP/IP 协议
• 6.2 UDP 协议进行传输
• 6.2.1 Linux 应用层UDP 传输过程
• 6.2.2 Linux 网络传输的内核建立过程
• 第七章 系统测试与分析
• 7.1 测试设计
• 7.1.1 系统测试环境的建立
• 7.1.2 使用PING 命令进行网络测试
• 7.1.3 软件运行测试
• 7.1.4 视频图像采集测试
• 7.2 测试结果
• 第八章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果