嵌入式网络视频监控系统的研究与设计

论文摘要

随着网络视频监控系统在人们生产和生活的广泛应用,现存的基于PC的网络视频监控系统存在着稳定性差、不易于管理等缺点,而体积小、性能稳定的嵌入式网络视频监控系统成为研究的热点,并且具有广阔的应用前景。本文提出以低功耗设计技术为出发点的系统设计方案。着重在现有的单处理器方案基础上,研究如何从硬件和软件两方面,对系统进行低功耗设计。硬件采用高性能且低功耗的PXA270嵌入式处理器,软件以源码开放的嵌入式Linux操作系统为基础,程序设计采用结构灵活的模块方式,划分为视频采集、压缩、传输和接收。为了提高视频处理速度和降低系统功耗,本文通过对系统功耗估计分析,确定主要对视频采集模块和压缩模块进行优化设计,视频采集采用内存映射技术,减少视频图像的I/O功耗。为了减少编码运算量和提高视频编码速度,视频压缩模块采用低档次的MPEG-4编码框架,同时对运算量大的运动估计算法进行了深入分析,确定选用最近邻搜索算法,并进行优化改进,实现最终降低系统功耗。本文设计的嵌入式网络视频监控系统实现了远程监控功能。论文最后测试了整体功能和性能,从结果数据上分析了系统视频处理速度和视频压缩比,系统的性能比以往有较大提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题目的和意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 课题研究内容和论文组织
• 第2章 嵌入式网络视频监控系统技术研究
• 2.1 视频编码技术
• 2.1.1 视频编码技术标准
• 2.1.2 视频编码标准比较
• 2.2 流媒体传输技术
• 2.2.1 流媒体技术原理
• 2.2.2 流媒体技术协议
• 2.3 嵌入式系统低功耗设计技术
• 2.3.1 低功耗设计的必要性
• 2.3.2 硬件低功耗设计技术
• 2.3.3 软件低功耗设计技术
• 2.4 本章小结
• 第3章 嵌入式网络视频监控系统方案设计
• 3.1 基于低功耗的系统总体设计
• 3.1.1 系统功耗分析
• 3.1.2 系统总体设计
• 3.2 硬件选择方案
• 3.2.1 嵌入式处理器的选择
• 3.2.2 ARM处理器PXA270
• 3.3 操作系统选择方案
• 3.3.1 嵌入式操作系统的必要性
• 3.3.2 嵌入式操作系统的选型
• 3.4 压缩方案选择
• 3.4.1 MPEG-4和H.264标准选择
• 3.4.2 压缩方式选择
• 3.5 本章小结
• 第4章 视频采集和编码模块的设计与优化
• 4.1 基于Video4Linux视频采集模块设计
• 4.1.1 基本数据结构和函数
• 4.1.2 视频采集过程
• 4.2 视频图像截取的优化设计
• 4.2.1 直接读取与内存映射
• 4.2.2 内存映射具体实现
• 4.3 基于MPEG-4视频压缩设计
• 4.3.1 MPEG-4视频编码原理
• 4.3.2 MPEG-4编码器模型的选择
• 4.3.3 MPEG-4基本数据结构和函数
• 4.3.4 压缩模块具体实现
• 4.4 视频压缩的优化设计
• 4.4.1 编码框架的优化设计
• 4.4.2 运动估计
• 4.4.3 最近邻搜索法及改进
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于流媒体的视频传输与接收设计
• 5.1 基于RTP视频传输模块设计
• 5.1.1 RTP数据包格式
• 5.1.2 基于RTP数据流封装
• 5.1.3 基于RTP数据流传输
• 5.2 视频接收模块设计
• 5.2.1 基于RTP视频接收
• 5.2.2 基于MPEG-4视频解码
• 5.2.3 基于SDL视频终端显示
• 5.3 本章小结
• 第6章 系统测试结果与分析
• 6.1 系统功能测试
• 6.2 系统性能测试
• 6.2.1 视频压缩速度测试
• 6.2.2 视频压缩比测试
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢