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1、. . .基于嵌入式linux的网络视频监控系统的研究与设计毕业论文目 录摘要IAbstractIII第1章 绪论11.1 课题研究背景及意义11.2 嵌入式系统11.2.1 嵌入式系统发展状况11.2.2 嵌入式系统体系结构21.3 视频监控的发展现状及趋势31.3.1 模拟视频监控系统31.3.2 基于计算机的多媒体监控系统41.3.3 基于嵌入式的网络监控41.4 论文主要容和组织结构4第2章 系统硬件体系结构62.1 嵌入式处理器62.1.1 ARM处理器介绍62.1.2 S3C2440A72.2 系统硬件总体构架82.3 本章小结10第3章 系统软件开发平台的建立113.1 Boot
2、loader的设计113.1.1 Bootloader的基本概念113.1.2 U-boot的移植133.1.3 自动识别Nand Flash/Nor Flash启动的U-boot实现203.2 Linux核的移植与定制223.2.1 修改核以适应Mini2440开发板233.2.2 核定制263.3 构建嵌入式根文件系统283.4 本章小结30第4章 视频监控系统程序设计314.1 基于V4L2的视频采集模块开发314.1.1 V4L2的API应用314.1.2 视频采集的输入输出队列334.1.3 视频采集程序的实现344.2 视频图像数据压缩394.2.1 常用图像压缩算法介绍394.2
3、.2 压缩算法的选择414.2.3 MJPEG压缩算法的实现414.3 视频数据网络传输的设计434.3.1 基于B/S模式的系统传输结构434.3.2 SOCKET网络编程454.3.3 HTTP协议的处理494.4基于时间标签的视频检索技术504.4.1 基于语义的视频检索504.4.2 基于非语义的视频检索514.4.3 基于视频标签的检索524.5本章小结53第5章 监控系统的整合和测试545.1 监控系统的输入模块545.2 监控系统的输出模块545.3 系统测试56总结与展望58参考文献61攻读硕士期间发表的学术论文65致 谢 67.参考资料. . .CONTENTSAbstrac
4、t(Chinese)IAbstract(English)IIIChapter 1 Introduction11.1 Research Background and Significance11.2 EmbeddedSystems11.2.1 Development ofEmbedded Systems11.2.2 EmbeddedSystem Architecture21.3 Development Status and Trends of Video Surveillance31.3.1 Analog VideoSurveillance Systems31.3.2 Computer-base
5、dMultimedia Monitoring System41.3.3 Network Monitoring Based on EmbeddedSystems41.4 The Main Conents of the Paper and Chapter Arrangement4Chapter 2 Hardware Architecture of System62.1 Embedded Processor62.1.1 ARMProcessors62.1.2 S3C2440A72.2 Overall HardwareArchitecture ofSystem82.3 Summary10Chapter
6、 3 The Establishment of System Software Development Platform113.1 Design of Bootloader113.1.1 The Conceptof Bootloader113.1.2 TheTransplant of U-boot133.1.3 Support boot both in Nand Flash and Nor Flash203.2 Portingand Customization Linux kernel223.2.1 Modify Kernelto SuitMini2440Development Board23
7、3.2.2 Customkernel263.3 BuildingRootFile of Embedded System283.4 Summary30Chapter 4 Video Surveillance System Programming314.1 Video CaptureBased onV4L2314.1.1 V4L2API Application314.1.2 Input and OutputQueues of Video Capture334.1.3 Achieve the Video CaptureProgram344.2 Video ImageData Compression3
8、94.2.1 Commonly UsedIimage Compression AlgorithmIntroduced394.2.2 Choice ofCompression Algorithm414.2.3 Achieve MJPEG CompressionAlgorithm414.3 Video DataNetwork TransmissionDesign434.3.1 TheStructure ofSystemTransfer Based onB/S Mode434.3.2 SOCKETNetwork Programming454.3.3 HTTP ProtocolHandling494.
9、4 VideoRetrieval Based onTime Tag504.4.1 Video Retrieval Based on Semantic504.4.2 Video RetrievalBased on Non-Semantic514.4.3 Search Based Video-Label524.5 Summary53Chapter 5 Integration and Test Monitoring System545.1 Input Module of Monitoring System545.2 Output Module of Monitoring System545.3 Sy
10、stem Test56Conclusions and Future Directions58References61Academic Papers Published During The Period of Degree65Acknowledgements 67. . .第1章 绪论1.1 课题研究背景及意义随着嵌入式技术、计算机技术、网络技术、数字图像技术等的发展，监控技术也得到了迅速发展1。监控系统被广泛应用于那些对于安全要求敏感的场合，如停车场、仓库、自动售货机、银行和交通管理等2-3。当监控现场出现异常行为时，监控终端能及时向监控人员发出警报，从而避免意外情况的发生。据悉，目前已经将
11、安装20多万个监控摄像头，全面建立起“社会防控体系”。诺达咨询发布的视频业务系列视频监控业务综合分析报告2010显示：目前网络摄像机市场正在以超过100的速度增长，2010年市场规模达到26.7亿元人民币，预计2011年达到86.61亿元人民币。未来5年，网络视频监控都将保持约38%的年增长率，会有越来越多的视频监控系统采用完全数字化的技术，特别是在一些行业市场，如交通、城市监控、工业和零售等等。此外，以数字化视频监控为基础的智能视频监控技术也将获得长足的发展。本文研究的网络视频监控技术是基于Internet技术，在TCP/IP协议和HTTP协议的支持下，利用成熟完善的视频编解码技术，使用户通
12、过浏览器访问嵌入式远程服务器来获取自己权限下的视频数据信息。嵌入式视频监控系统可以使视频数据实现本地化采集压缩处理，提高了服务器的性能，每一个监控终端可以独立的为多个客户端服务，因此大大提高了监控的围和质量。 目前，网络视频监控已渗透到城市治安、娱乐场所、医院、酒店等多种领域。因此，基于网络的嵌入式视频监控系统有着广阔的应用领域和发展前景。1.2嵌入式系统1.2.1 嵌入式系统发展状况嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础，并且软硬件可裁减，适应应用系统对功能、可靠性等有严格要求的专用计算机系统4-5。嵌入式系统至今已经有40多年的历史，其技术的发展大致分为以下三个阶段。第一阶段是以单芯
13、片可编程控制器为核心的系统，同时配置监测、显示设备等功能。这种系统主要应用于一些专业性比较强的工业控制中，通常没有操作系统的支持，通过汇编语言程序对系统进行直接控制。这一阶段系统的主要特点是：系统结构和功能都相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。这种嵌入式系统虽然使用简便、价格很低，但系统结构和功能都相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口，因此已经远远不能适应高效的、需要大容量存储设备的现代化工业控制和多媒体技术等领域的需求。 第二个阶段的嵌入式系统是以嵌入式CPU为基础、以简单操作系统为核心。这一阶段系统的主要特点是：出现了大量高可靠、低功耗可靠的嵌入式CP
14、U，且系统开销相对小，效率比第一阶段有所提高；操作系统在兼容性和扩展性上面有了很大的提高。但同样存在一些问题，如通用性比较差、用户界面不够友好等。这一阶段系统主要用来监控应用程序以及控制系统的正常运行。 第三个阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。这一阶段系统的主要特点是：兼容性比第二阶段有了极大的提高，嵌入式操作系统可以运行于各种不同类型的嵌入式CPU上；操作系统核精简高效，并且由于其模块化的设计使扩展性得到很大的提高；具备文件和目录管理、设备支持、多任务处理、网络以及用户图形界面等功能；并且提供了大量的应用程序API，使开发应用程序变的简单，丰富了嵌入式应用软件。目前嵌入式系统正经历一
15、个以Internet为标志的高速发展的阶段。随着网络技术的发展以及网络技术与信息处理、多媒体技术等日益密切的结合，基于Internet的嵌入式设备将代表着嵌入式技术发展的未来方向。1.2.2 嵌入式系统体系结构嵌入式系统作为一类特殊的计算机系统，主要由3部分构成：以嵌入式处理器为核心的硬件平台、嵌入式操作系统和应用软件系统组成6，如图1.1所示。图1.1 嵌入式系统体系结构Fig.1.1 The embedded system architecture （1）硬件平台：核心部件是嵌入式微处理器。硬件平台的多样性是嵌入式系统的一个重要的特征，目前据统计，全世界嵌入式微处理器的种类已经超过1000多种，流行体系结构有30几个系列。嵌入式处理器的寻址空间一般从64KB到16MB，处理速度从0.1MIPS
