嵌入式无线视频监测终端的研究与设计

论文摘要

随着信息化时代的到来,计算机网络技术,图像处理技术与通信技术飞速发展,极大的推动了监测技术的不断发展与更新。无线视频监测相比传统的有线监测有很多优点,已广泛应用于社会生活的各个领域。为了满足视频监测在警盔摄像机中的应用需要,论文研究和设计了嵌入式无线视频监测终端,对视频监测的采集、编码、传输等模块进行了研究。通过对嵌入式技术、数字图像技术及无线网络传输等技术的深入研究,提出了基于PXA255平台的无线视频监测系统的总体方案。重点对监测终端部分进行研究设计:硬件平台根据视频数据采集、编码及传输需要选择了ZC0301摄像头、基于PXA255处理器的嵌入式开发板以及CDMA模块;软件平台采用嵌入式Linux操作系统。论文依据硬件平台和嵌入式Linux构建了无线视频监测终端的软硬件框架,并进行开发环境的构建,包括:建立嵌入式系统的交叉编译开发环境,对Bootloader的启动过程分析,实现Bootloader的移植;针对PXA255目标板,完成ARM-Linux操作系统的内核配置和移植。根据应用软件的总体功能,对视频采集编码模块和视频传输模块进行了设计:其中,深入分析H.264的编码结构,对其中复杂度较高的运动估计算法和帧内预测算法进行改进和优化,提高编码效率,使编码器达到满足嵌入式应用的需要;融合采集和编码程序并对移植后的编码器针对PXA255平台进行优化完成了视频的采集压缩模块设计。提出基于RTP的传输控制策略,通过socket套接字进行无线视频数据收发,完成了对视频传输模块的设计。最后,构建测试环境,对编码器性能和监控效果进行测试分析。测试结果表明,在软硬件环境下,所设计的监测终端可以对QCIF分辨率视频进行采集并进行H.264编码压缩,经优化的编码器编码速度可以达到18帧/秒左右,基本可达到准实时的效果,要实现视频的实时监测,还有赖于针对Xscale平台的进一步优化和采用更高性能的的处理器等手段。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 嵌入式无线视频监测系统总体方案
• 2.1 嵌入式无线视频监测系统总体方案
• 2.2 视频监测终端硬件组成
• 2.3 视频监测终端软件框架
• 2.4 本章小结
• 第三章 嵌入式系统软件开发与移植
• 3.1 嵌入式LINUX操作系统
• 3.2 嵌入式LINUX开发环境的建立
• 3.3 BOOTLOADER的设计和实现
• 3.4 LINUX内核移植
• 3.5 LINUX根文件系统设计与实现
• 3.6 本章小结
• 第四章 H.264/AVC编码结构及关键模块算法优化
• 4.1 H.264/AVC编码流程
• 4.2 X264编码参考模型及H.264/AVC关键模块分析
• 4.3 H.264算法复杂度分析
• 4.4 运动估计算法
• 4.5 非对称十字型多层次六边形格点搜索算法（UMHEXAGONS）及其改进
• 4.6 帧内预测算法的优化
• 4.7 本章小结
• 第五章 视频采集编码模块设计
• 5.1 V4L视频采集程序设计
• 5.2 视频采集压缩程序的实现
• 5.3 H.264编码器的移植和优化
• 5.4 本章小结
• 第六章 视频传输模块设计
• 6.1 网络传输控制协议栈
• 6.2 RTP/RTCP协议分析
• 6.3 基于RTP的H.264视频流的传输控制方法
• 6.4 H.264视频流的RTP封包策略
• 6.5 视频传输控制模块的实现
• 6.6 本章小结
• 第七章 测试与分析
• 7.1 CDMA1X无线网络的接入
• 7.2 测试项目和分析
• 7.3 本章小结
• 第八章 总结与展望
• 8.1 总结
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间的科研情况