嵌入式Linux应用开发教程课程设计（论文）-视频采集程序设计

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1、辽 宁 工 业 大 学嵌入式Linux应用开发教程 课程设计（论文）题目： 视频采集程序设计 院 （系）： 电子与信息工程学院 专业班级： 计算机081班 学 号： 080401014 学生姓名： XXXXXX 指导教师： XXXX 教师职称： 讲师 起止时间： 11-01-05至11-01-09 课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院 教研室：计算机科学与技术学 号 080401014 学生姓名 专业班级 计算机081课程设计（论文）题目视频采集程序设计课程设计（论文）任务课设主要内容：视频采集（Video Capture）把通过摄像头采集视频资料，然后将模拟视频转换成数字视

2、频。而数字视频既可以实时播放，也可以按照一定的格式保存起来以作将来观看。视频采集依然是当今社会上被广泛应用的技术，无论是企业，商店，医院，学校，甚至是街道，视频采集都无处不在。一、 目的根据实验平台所附带的摄像头，设计向应得驱动程序实现视频采集。而视频转换格式可以应用社会上已经成熟的技术。二、 要求 了解相关摄像头的硬件和视频转换的相关资料 设计视频采集模块工作流程，编写摄像头视频采集程序 将程序和其他相关的视频处理模块下载到实验平台尝试运行指导教师评语及成绩平时成绩： 论文质量： 答 辩： 总成绩 ： 指导教师签字： 年 月 日辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文）目

3、录第 1 章 需求分析 .11.1 引言 .11.2 可行性研究前提 .11.3 对现有系统的分析 .21.4 对所建系统的分析 .21.5 具体需求分析 .3第 2 章 工作原理 .52.1 实验箱工作原理 .52.2 摄像头工作原理 .6第 3 章 硬件设计 .72.1 硬件原理 .7第 4 章 软件设计 .94.1 USB 摄像头驱动程序设计 .94.2 基于 Vide04Linux 的视频采集模块设计 .11第 5 章 总结 .14参考文献 .15辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文）1第 1 章 需求分析1.1 引言背景：多媒体通信技术的发展为信息的获取和传输提

4、供了丰富的手段，视频采集是其中不可缺少的重要组成部分。视频采集的手段多种多样，随着人们对降低系统成本和提高可靠性的迫切需求，基于嵌入式的视频采集系统成为新的研发热点。本方案以S3C2410 微控制器作为硬件平台，通过移植具有实现硬件功能的Linux 操作系统，实现了对视频数据的实时采集和存储。随着计算机技术及网络技术的迅猛发展,公安、安防行业的发展趋势必然是全面数字化、网络化。传统的模拟闭路电视监控系统有很多局限性:传输距离有限、无法联网, 而且模拟视频信号数据的存储会耗费大量的存储介质( 如录像带) , 查询取证时十分烦琐。基于个人计算机的视频监控系统终端功能较强,但稳定性不好,视频前端(如

5、电压耦合元件等视频信号的采集、压缩、通讯)较为复杂, 可靠性不高。基于嵌入式Linux视频的网络监控系统不需要用于处理模拟视频信号的个人计算机, 而是把视频服务器内置一个嵌入式We b服务器,采用嵌入式实时多任务操作系统。基于嵌入式web监控系统由于把视频处理和web功能集成到一个体积很小的设备内，可以直接连入以太网，达到即插即看，省掉很多复杂的电缆，安装方便，用户无需专用软件。这些优点将使得基于嵌入式视频监控系统获得更广泛的应用。1.2 可行性研究前提要求功能：这是一个远程视频采集与传输系统，主要负责对监控区域的监控，视频采集与传输，并在客户端对视频进行保存方便日后查看。目标克服传统视频监控

6、系统的传输距离近，反应慢，故障率高和成本高的缺点，开发出新一代的基于网络的远程视频采集和传输，使之具有传输距离远，反应快，故障率低，辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文）2成本低，易于安装和维护的特点。限制条件1.3 对现有系统的分析1.模拟监控系统：主要有摄像头、视频矩阵监视器、录像机等组成，有视频电缆、控制电缆等连接。监视系统以模拟方式传输，一般传输距离不能太远，主要用于小范围内的监控，监控图像一般只能在控制中心查看。模拟监控系统的缺点是：通常只适合小范围的区域监控，系统的扩展能力差，无法形成有效的报警联动，由于各部分独立运作，相互之间的控制协议很难互通。2.数字监控

7、系统：在这一代监控系统中，将各个摄像机获得的视频信号利用专门的压缩算法进行压缩，然后通过内部网络联到一个PC 机或工业计算机上，在这台作为核心的计算机上进行视频解压，提供视频监控服务。这一代的视频监控系统较模拟视频监控系统相比，无论在图像质量、保存时间以及可靠性商均有了大幅度提高。但是视频数据的传输距离任然不远，还是达不到现在人们对视频监控的需求。所以说开发新一代远程视频采集与传输系统是相当有必要的。3处理流程和数据流程派专人在监控室内进行监控，要时时刻刻地看着监控器，没有主动报警功能。1.4 对所建系统的分析在监控区域进行视频采集，压缩后用网络进行传输到监控端，经过解压缩后显示视频图像。1.

8、工作负荷：只需一人负责即可，有异常情况会触动警报器，工作量小。2.改进之处：提高了监控的距离和反应时间，智能化，无需时时刻刻观看监视器。3.技术条件方面的可行性辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文）3互联网技术都已经很成熟，基于V4L 的视频采集技术也已经很成熟。1.5 具体需求分析1外部接口需求用户界面提供可视化的监控界面：一个视频窗口，一个IP 地址输入框，一个连接按钮，一个开始按钮，一个停止按钮和一个保存按钮。硬件接口支持各种常用摄像头和常用开发板。软件接口支持 Windows 和 Linux 操作系统，支持 gcc 和 c 编译器2 软硬件需求硬件系统客户端：普通

9、PC中心服务器:处理能力较强的服务器监控端：ARM S3C2410 开发板+USB ov511 芯片摄像头网络传输:双绞线网络连接设备:二层交换机软件系统客户端：运行在linux 操作系统下的基于QT3.3.8 版本开发的客户端程序中心服务器：运行在linux 操作系统下的基于QT3.3.8 版本开发的服务端程序ARM 摄像头服务端：运行在linux2.6.26 内核下的C 语言开发的服务端程序3 性能需求根据软件工程领域的技术水平和开发者的经验技术水平，可达到以下要求：监控距离：利用有线网络可实现远程和超远程监控，利用无线网络可实现几百米的健康响应时间：3 秒左右容量需求：存储器：至少1G辽

10、 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文）4视频清晰度：可清楚地区分不同的人和物体4 安全需求可在监控端设置访问权限辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文）5第 2 章 工作原理2.1 实验箱工作原理1 Samsung S3C2410 微处理器本系统的嵌入式视频监控智能终端选用韩国 SAMSUNG 公司设计生产的一款 1632位 RISC 微处理器$3C2440An 钔汹， 。$3C2410A 采用了 ARM920T 的内核，实现了MMU、IBA 总线，采用哈佛高速缓存体系结构，这一结构具有独立的 16KB 指令 Cache和 16KB 数据 Cache，其

11、低功耗、高集成、全静态设计的特点非常适用于嵌入式视频监控系统。3C2440A 微处理器提供一套完整的通用系统外设，使$3C2440A 减少了整体 系统成本并且无需配置额外的组件，所包含的片上功能包括。 ”： 内核工作电压为 12V，存储器供电电压为 18v25V33V，部 IO 设备供电电压 33V，具备 16KB ICache、16KB DCache 和 MMU； 外部存储控制器(SDRAM 控制和片选逻辑)； 2 通道 USB 主机控制器l 通道 USB 设备控制器(11 版)； 4 通道 PwM1 通道内部定时器看门狗定时器； 8 通道 10 比特 ADC 和触摸屏接口；具有日历功能的

12、RTC； 数码相机接口(支持最大 4096x4096 像素的输入、2048x2048 像素的可缩 放输入)；AC97 解码器接口； 130 个通用 I/O，24 路外部中断； 具有普通、慢速、空闲和掉电模式；带有 PLL 片上时钟发生器。2 存储器的设计嵌入式系统存储器一般包括 SDRAM 和 FLASH 两部分，FLASH 是一种可进行电 擦写，掉电后信息不会丢失的存储器，用于存放程序代码、常量表以及一些系统掉电后需要保辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文）6存的用户数据等，而 SDRAM 是系统的内存，它不具有掉电保持数据的特性，但其存取速度大大高于 Flash 存储器，在系统中主要用作程序的运行空间、数据及堆栈区，当系统启动时，CPU 首先从复位地址(一般是 Ox00000000 地址)读取启动代码，在完成系统的初始化后，程序代码被调入 SDRAM 中运行以提高系统的运行速度。 本系统的存储模块采用两片 32M 的 SDRAM 和一片 64M 的 NAND FLASH 相结合， 完成系统存储电路的设计。$3C2410A 的存储控制器提供了访问外部设备所需的信号，$3C2440A 共有 8 个 BANK，每个 BANK