嵌入式视频监控系统实现及其视频算法优化研究

摘要

随着通信技术的高速发展、图像数据处理技术的日臻完善以及嵌入式技术的不断深入研究,当前的视频监控系统已经全面进入了智能化和网络化的时代。现如今,无线网络等基础设施发展已经逐渐遍布全国,而基于此的无线视频监控系统也将成为今后发展的趋势。
　　本论文所涉及嵌入式视频监控系统也顺应了时代的发展,以无线网络传输为基础。系统也是采用基于客户端/服务器的构架,以飞思卡尔(freescale)嵌入式开发板作为视频监控服务端,以通用计算机(PC)作为客户端。本次系统通过对摄像头数据的获取以及对整个基站各传感器的数据获取来得到整个系统的工作状态。其中视频数据以H.264码流进行传输,传感器数据则是以报文的形式发送到主站,以实现对基站的安防、消防和动力环境的实时视频监控。
　　本文的主要设计开发工作有:根据整个行业的发展趋势,构建了适合的系统平台,这其中包括了嵌入式系统开发环境的配置,相应交叉编译器的构建,相应U-BOOT和Linux内核的移植以及本次系统根文件系统的移植。设计完成了系统外围设备的应用程序,这其中包括串口模块的运用程序编写,火警环路卡模块的程序编写,云台模块的运用程序编写,I/O模块的运用程序编写以及设备服务调度应用程序的编写。接着,为了完成视频的获取,首先介绍了通过V4L2的编程接口进行图像采集的过程,然后又详细叙述了系统的进行H.264视频编码的过程,完成相应的代码编写。最后,根据该系统应用环境的特殊性,对H.264提出了针对性的优化,提出了一种针对单参考帧和限制型宏块模式选择的优化算法。
　　最后,论文完成了视频监控系统所要求的相应功能。该嵌入式视频监控系统的创新之处在于集消防、安防于一身的综合性视频监控系统,可运用于多种领域当中。并且还针对该系统所处的环境以及特点,对其视频算法做了专门的优化,使其更符合现代社会的发展趋势。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 视频监控技术的发展和现状

1.3 视频编码压缩技术的发展和现状

1.4 本课题的来源及主要研究内容

第2章 系统平台的总体构建

2.1 嵌入式系统

2.2 构建交叉开发环境

2.3 系统硬件平台的构建

2.4 系统软件平台构建

2.5 小结

第3章 设备应用程序的设计与编写

3.1 引言

3.2 串口模块和火警环路卡模块程序的设计与编写

3.3 云台模块程序的设计与编写

3.4 I/O模块程序的设计与编写

3.5 设备服务调度程序的设计与编写

3.6 小结

第4章 视频流图像采集

4.1 引言

4.2 基于V4L2的图像采集

4.3 H.264视频编码

4.4 小结

第5章 H.264视频压缩算法优化研究

5.1 引言

5.2 针对本次视频监控系统的H.264算法优化

5.3 优化测试结果

5.4 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢