基于ARM11的网络视频监控与报警系统的设计与实现

摘要

伴随着嵌入式技术与视频监控技术的发展，嵌入式视频监控应运而生。与传统的视频监控相比它具有成本较低、体积小巧、结构紧凑、扩展性好以及性能稳定使用方便而被广泛地应用于工业控制、交通监管、安防系统、小区安全监控等各种领域。在此背景下，本文设计实现了基于ARM11的网络视频监控与报警系统。
　　本课题采用飞凌的OK6410开发板作为硬件开发平台的基础上移植Linux系统作为其片上操作系统，将传统的视频监控技术与运动物体检测技术、H.264视频压缩技术和CGI动态网页技术相结合，设计了基于B/S架构的智能网络视频监控系统。本课题主要研究内容有：根据整个嵌入式监控系统的特点，对Bootloader、Linux内核、相关设备驱动、和根文件系统进行剪裁并移植到硬件开发平台上。在软硬件平台搭建起来的基础上对监控系统各个功能模块进行设计实现，包括：基于V4L2的视频数据采集模块、针对运动目标的检测与报警模块、视频数据的H.264格式的压缩编码模块，WEB服务器模块，客户端显示模块等并利用CGI动态网页技术设计了管理员安全登录页面来提高系统的安全性。
　　系统首先通过USB摄像头采集前端图像，将采集到的图像传送到运动目标检测模块，运动检测模块利用帧差法与背景差分法相结合的方法来对运动物体进行检测，若检测到运动物体则通过报警模块报警；然后将图像数据送到H.264压缩模块进行压缩，最后将压缩后的图像数据通过WEB服务器传输到客户端浏览器进行解码显示；
　　本系统采用模块化的设计方法，使得系统的设计简洁、高效，并且具有良好的扩展性和易用性，实验结果表明：本监控系统对运动目标能够准确检测并报警，并且图像清晰流畅，符合本课题预期设计目标。

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第1章 绪论

1. 1课题研究背景及意义

1. 3论文研究内容与结构安排

第2章 系统硬件平台设计

1. 1系统实现方案选择

2. 2系统的总体结构

2. 3硬件资源的选择

2. 4本章小结

第3章 系统软件平台设计

3. 1嵌入式系统介绍与选择

3. 2 软件平台总体架构

3. 3交叉编译环境的搭建

3.4 Bootloader分析与移植

3.5 Linux内核分析与移植

3. 6根文件系统的创建

3. 7移植结果测试

3. 8 本章小结

第4章 视频采集模块设计

4. 1监控系统模块架构

4.2 V4L2驱动框架及相关结构

4. 3 视频采集程序设计与实现

4. 4 本章小结

第5章 运动物体检测与报警模块设计

5. 1 几种经典的运动检测算法

5. 2 检测模块设计

5. 3 报警模块设计

5. 4 本章小结

第6章 视频压缩模块设计

6. 1 几种编码标准的对比

6.2 H.264的优势

6.3 H.264编解码过程概述

6.4 H.264编码中的关键技术

6.5 H.264压缩编码的实现

6. 6 颜色空间转换

6. 7 本章小结

第7章 嵌入式WEB服务器的构建

7.1 B/S架构及其优点

7.2 嵌入式WEB服务器介绍

7.3 WEB服务器相关协议简介

7.4 嵌入式WEB服务器的选取与移植

7.5 CGI动态网页技术

7. 6 本章小结

第8章 系统测试

8. 1测试环境

8. 2 系统测试

8. 3 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢