基于MPEG-4的嵌入式远程视频监控系统的设计

摘要

随着信息技术和计算机互联网技术的飞速发展，网络化的视频监控技术已经广泛的得到了人们的关注，并得到了广泛的应用。凡是网络能够到达的地方就能通过网络视频监控技术进行远程的视频监控。 视频信息是人类获取信息的最主要载体，而人类获取信息中70％来自于视觉。由于视频信息经数字化处理后具有很强的抗干扰能力、易于加密等优点，因此在监控方面得到了广泛的应用。但是由于数字化的视频信息对存储和传输有很高的要求，因此视频信息的压缩编码对存储和传输视频信息具有重要的意义。而视频信息的压缩以及压缩后视频信息的传输是视频监控的核心技术，目前压缩视频的编码方法主要有:H.263、H.264、以及MPEG-4等，本文采用的是MPEG-4视频编码。同时采用RTP/RTCP实时传输协议对视频流进行网络传输。 本文在嵌入式Linux的ARM9平台上实现网络视频监控，主要完成的是服务器端的各部分功能。流程大致如下:首先利用USB摄像头采集数字图像，然后把采集到的视频信息传输到具有ARM920T核的S3C2410芯片进行MPEG-4视频压缩，接着把压缩后的视频流打包成RTP数据包进行网络传输。主要的工作有嵌入式平台的建立以及各个功能模块的程序实现。而功能模块主要包括视频采集模块、视频编码模块、视频传输模块。 嵌入式系统平台的构建主要包括系统硬件平台的设计和系统软件平台的搭建。硬件平台的设计主要有:了解处理器S3C24lO的体系结构，USB接口电路的设计，网络接口的设计，存储器电路的设计，电源部分的设计等；系统软件平台的搭建主要包括:宿主机交叉编译环境的建立；BootLoader的移植；嵌入式Linux内核的裁剪与移植以及yaffs文件系统的建立。 在视频采集模块中，首先在Linux内核加载摄像头芯片的驱动和Linux的应用程序接口Vide04Linux；然后利用Vide04Linux，通过USB摄像头进行视频采集。 在视频编码模块中，采用的是最新的MPEG-4codec-XVID进行视频编码的。主要是把XVID生成静态链接库，然后移植到ARM中，通过编写应用程序实现对视频信号的MPEG-4视频编码。 在视频传输模块中，首先是对编码的MPEG-4码流进行打包，然后利用多媒体的实时传输协议RTP和实时传输控制协议RTCP对视频流进行网络传输。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第一章绪论

1.1视频监控系统的发展

1.1.1视频监控系统的现状

1.1.2视频监控系统的发展方向

1.2嵌入式系统概述

1.2.1嵌入式系统的定义

1.2.2嵌入式系统的发展

1.2.3嵌入式操作系统

1.3本文的主要内容及各章节安排

第二章网络视频监控系统的构建

2-1系统硬件设计

2.1.1 ARM处理器的介绍

2.1.2嵌入式监控系统的各个功能模块的介绍

2.2系统软件的构建

2.2.1宿主机开发环境

2.2.2 vivi的移植

2.2.3 Linux内核的配置和编译

2.2.4 yaffs文件系统的移植

第三章摄像头采集部分

3.1视频采集部分硬件介绍

3.2内核加载Video4Linux和OV511芯片驱动

3.2.1静态加载

3.2.2动态加载

3.3 Video4Linux的介绍

3.4基于Video4Linux的视频采集模块设计

3.4.1视频采集的流程

3.4.2 Video4Linux重要的数据结构

第四章数字视频编码的常见算法

4.1数字视频编码的常见算法

4.1.1视频信号的表示

4.1.2视频压缩的必要性和可行性

4.1.3视频压缩模型

4.1.4视频信号编码的常用算法

4.2 MPEG-4编解码原理

4.2.1视频编码标准MPEG-4简介

4.2.2 MPEG-4标准体系结构

4.3 MPEG-4系统流

4.3.1系统解码模型

4.3.2场景描述

4.3.3 ES基本流的标识符与同步以及多路复用

4.3.4对象描述框架和分级

4.4 MPEG-4视频流

4.4.1视频流的数据结构

4.4.2 MPEG.4视频编码过程

4.4.3 MPEG-4视频解码过程

4.5 MPEG-4编解码的实现

4.5.1 XVID简介

4.5.2 XVID的技术特性

4.5.3 XVID参数

4.5.4 XVID移植到ARM平台以及编码程序的实现

第五章MPEG-4网络传输部分

5.1网络传输协议基础

5.1.1 OSI参考模型

5.1.2 Trcp/IP参考模型

5.2流媒体的网络传输协议RTP

5.2.1实时传输协议RTP

5.2.2实时传输控制协议RTCP

5.2.3 RTP/RTCP的工作过程

5.2.4 MPEG-4码流的RTP打包

5.3 jrtplib实现视频数据的网络传输

5.3.1 jrtplib的简介

5.3.2嵌入式环境jrtplib库的生成

5.3.3 jrtplib网络传输功能的具体实现

第六章总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文