基于DaVinci技术的多平台网络视频监控系统的设计与实现

论文摘要

随着视频编解码技术的日益成熟和网络通讯技术的不断发展,视频监控系统在智能交通、智能楼宇、医院校园、商场超市、企业生产和生活小区等领域内得到了广泛应用。三网融合进程的不断推进与移动互联网技术的飞速发展给视频监控带来了新的机遇和挑战,正引起视频监控领域的深刻变革。当前,人们迫切地希望能够方便地通过手持设备、移动终端、个人电脑或者电视设备等随时随地查看远程的视频信息。为此,本文将H.264视频编码标准、流媒体传输技术和嵌入式技术相结合,设计实现了基于DaVinci技术的多平台网络视频监控系统,用户可以随时通过智能手机、个人电脑或者电视监控器等方式方便地进行视频监控。本文首先简要介绍了视频编码技术,详细分析了用于流媒体传输的RTP/RTCP协议和RTSP协议,研究了H.264视频流的RTP负载格式。根据项目要求和用户需求,给出了本系统的总体设计方案,并分别对系统的硬件设计方案和软件设计方案做了详细的说明。设计并实现了多平台网络视频监控系统的服务器程序。详细分析了本系统的视频采集与编码过程;通过分析本系统编码器输出NAL单元的特点,提出了适用于本系统的H.264视频流的RTP封包策略,以满足不同平台接入设备的监控需求;设计了多路复用I/O并发服务器模型并实现了基于此模型的RTSP服务器程序;为了便于线程之间和进程之间传递数据,完成了适用于本系统的线程间通信和进程间通信的编程。设计并实现了多平台网络视频监控系统的客户端程序。客户端应用软件包括RTSP信息交互模块、RTP接收模块和H.264解码显示模块。其中针对客户端软件的RTP接收模块,提出了基于双队列机制的接收缓冲区模型,并在此基础上实现了RTP分组的乱序重排功能和RTP分组中H.264视频载荷的恢复功能。最后,对本文实现的系统进行了性能测试,并分别给出了Mobile平台、PC平台和TV平台下的测试效果图。测试结果表明,本系统具有良好的实时性和可靠性,能够满足多平台下实时视频监控的需求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景与研究意义
• 1.2 论文主要研究工作及结构安排
• 1.2.1 论文主要研究工作
• 1.2.2 论文结构安排
• 第二章 网络视频监控系统的关键技术
• 2.1 视频编码技术
• 2.1.1 数字视频基础
• 2.1.2 H.264 技术简介
• 2.2 流媒体传输技术
• 2.2.1 RTP/RTCP 协议
• 2.2.2 RTSP 协议
• 2.3 H.264 的RTP 负载格式
• 2.3.1 H.264 的NAL 单元分析
• 2.3.2 H.264 的RTP 负载格式
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统方案设计
• 3.1 总体设计方案
• 3.2 系统硬件方案
• 3.2.1 DaVinci 技术介绍
• 3.2.2 TMS320DM365 介绍
• 3.2.3 系统硬件方案设计
• 3.3 系统软件方案
• 3.3.1 Bootloader 启动分析
• 3.3.2 编译Linux 内核
• 3.3.3 构建Cramfs 文件系统
• 3.3.4 数字视频软件开发套件（DVSDK）
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统服务器软件的设计及实现
• 4.1 服务器软件总体方案
• 4.2 视频采集与编码模块
• 4.2.1 视频采集模块
• 4.2.2 视频编码模块
• 4.3 H.264 视频流的RTP 传输模块
• 4.3.1 H.264 视频流的RTP 封包设计
• 4.3.2 H.264 视频流的RTP 封包实现
• 4.4 RTSP 服务器模块
• 4.4.1 服务器模型
• 4.4.2 多路复用I/O 并发服务器模型的设计
• 4.4.3 RTSP 服务模块
• 4.5 模块间通信功能的实现
• 4.5.1 线程间通信
• 4.5.2 进程间通信
• 4.6 本章小结
• 第五章 系统客户端软件的设计及实现
• 5.1 多平台客户端软件总体方案
• 5.2 RTSP 客户端模块
• 5.3 RTP 接收模块
• 5.3.1 接收缓冲区的设计
• 5.3.2 RTP 分组的乱序重排策略
• 5.3.3 H.264 视频流的恢复
• 5.4 视频解码与显示模块
• 5.4.1 视频解码模块
• 5.4.2 视频显示模块
• 5.5 本章小结
• 第六章 系统测试
• 6.1 测试环境
• 6.2 硬件连接
• 6.3 多平台测试
• 6.3.1 Mobile 平台测试
• 6.3.2 PC 平台测试
• 6.3.3 TV 平台测试
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 论文总结
• 7.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目