基于嵌入式Linux的网络视频监控和报警系统的设计与实现

摘要

随着嵌入式系统在网络技术和视频技术上的融合与发展,视频监控系统已经逐渐应用到了智能防盗、智能交通、银行、医疗等各个领域。针对当前视频监控系统结构复杂、成本高昂、不易联网、不便查询等缺点,本文选择在当前流行的ARM9处理器上移植Linux系统来构建基于IP网络的远程视频监控和运动目标检测报警的系统。
　　本文给出了系统设计的整体方案,概括了实现整个系统的硬件原理和软件思路。本文的关键性工作如下:
　　1.针对不同目标板的需求不同,提出了利用crosstool工具来实现一次性编译定制交叉工具链,并成功移植了Bootloader、内核和yaffs2文件系统,为整个系统的开发准备好了软件环境。
　　2.研究了V4L2接口标准下,视频的采集、压缩和发送的程序设计。提出了把libjpeg库压缩时文件操作的方式优化为内存数据流操作的方式,并结合Linux下多线程技术,实现了视频数据采集压缩一帧就发送一帧的高效程序设计。
　　3.研究了嵌入式Web服务器同用户浏览器进行信息交互的CGI脚本,并通过在HTML中嵌入JavaApplet脚本,成功实现了用户浏览器自动加载和显示网络端发送过来的JPEG格式的视频图像。
　　4.针对系统主要应用于静态背景下的监控任务,提出了将YUV格式视频数据进行时域帧差分以提取监控区域内运动目标亮度Y信息的方法,通过实验验证了这种方法的有效性和优越性,并成功应用于嵌入式视频监控下运动目标的检测报警。
　　通过系统的联合调试,本文成功地设计并实现了基于嵌入式Linux的网络视频监控和运动目标检测报警的系统,系统设计的成本低廉且达到了实时监控和检测运动目标的目的。

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第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 视频监控系统的发展现状和趋势

1.3 本文的主要内容和研究工作

1.4 本章小结

第2章 网络视频监控和报警系统整体架构设计

2.1 系统的整体架构

2.2 系统硬件部分的选择和搭建

2.3 系统软件部分实现的原理和思路

2.4 本章小结

第3章 嵌入式Linux系统的构建

3.1 嵌入式Linux概述

3.2 搭建自己的交叉编译环境

3.3 Bootloader的移植

3.4 Linux内核的移植

3.5 制作根文件系统

3.6 设备驱动的移植

3.7 本章小结

第4章 视频采集、压缩和传输的程序设计

4.1 V4L2视频采集程序设计

4.2 JPEG视频压缩程序设计

4.3 图像传输程序设计

4.4 Linux下多线程的总体程序设计

4.5 本章小结

第5章 嵌入式Web服务器和客户端设计

5.1 基于B/S架构的嵌入式Web服务器

5.2 基于Java Applet技术的视频显示

5.3 基于HTTP协议的网页客户端设计

5.4 本章小结

第6章 时域帧差分的运动目标检测及报警的程序设计

6.1 运动目标检测的算法研究

6.2目标检测及报警程序的设计

6.3本章小结

第7章 系统的测试结果及分析

7.1 系统的开发环境

7.2 测试结果及分析

7.3 本章小结

第8章 总结和展望

参考文献

附录 视频采集和发送的主程序

攻读学位期间的研究成果

致谢