异构多核低功耗嵌入式视频中间件技术研究

摘要

视频作为现代数据的重要来源，其相关技术的重要性日显突出。尽管目前视频技术在农业、工业、军事、安全、交通等领域已经有较为普遍的应用，但物联网视频技术仍有诸多问题亟须解决，如访问接口不统一、前端计算处理能力弱、不能向用户有针对性地提供数据，多数引用环境中，视频流要经由感知层、传输层到处理层再至应用层，通常伴有着一定的延迟，影响物联网视频监控的实时性与处理效率。
　　为方便视频的转发，减少视频、图像数据处理延迟，提高物联网数据传输与处理效率，本文基于RTSP（Real Time Streaming Protocol）协议及“就地”处理（Process in Field）思想提出了一种嵌入式视频中间件技术，通过低功耗、低成本、高性能的嵌入式异构多核计算系统对现场视频进行采集、处理与转发，本文所做的主要工作包括：
　　（1）调查研究物联网视频监控技术现状，分析其中存在的问题。提出基于RTSP转发与Epiphany低功耗异构多核架构的“就地”处理物联网嵌入式视频中间件解决思路。
　　（2）研究图像视频计算中广泛应用的基础算法（矩阵运算与DCT算法等）在异构多核嵌入式平台上的移植与实现。研究分析了多种主要并行编程模型：Epiphany SDK、MPI、OpenMP、OpenCL在Epiphany并行异构多核架构上的可编程性和性能。研究分析了核间通信对Epiphany架构图像视频基础算法性能的重要影响。
　　（3）基于Epiphany架构实现了一种VLC+DPM（VLC，Video LAN Client；DPM，Deformable Part Model）的视频转发与模式识别的物联网嵌入式中间件，在研究图像视频计算基础性算法的基础上，分析DPM算法并将其移植到Epiphany架构。通过高性能低功耗的嵌入式多核计算架构，实现物联网前端视频现场处理，完成视频的处理与转发。
　　本文所提技术在功耗只有6.587瓦的嵌入式结点实现视频监控，实验结果表明512*512矩阵乘法的性能达到酷睿i72600计算机的处理水平，是一种低功耗、低成本的视频实时中间件技术，为减少视频数据处理延迟，提高数据处理效率提供了有益的借鉴和参考。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1研究背景

1.2嵌入式中间件技术研究现状

1.3 研究目的与意义

1.4主要研究内容与论文创新点

1.5 本文组织结构

1.6 本章小结

第二章 嵌入式视频中间件硬件平台及相关技术

2.1 嵌入式视频中间件平台选择

2.2 通用并行编程模型

2.3 异构多核并行编程面临问题

2.4 视频转发服务

2.5 本章小结

第三章 图像处理基础算法与移植

3.1 图像处理基础算法

3.2图像处理基础算法应用与移植

3.3 Epiphany架构访存性能分析

3.4 本章小结

第四章 支持视频转发与模式识别的视频中间件

4.1 视频中间件体系结构

4.2 平台视频支持与VLC 转发

4.3 DPM模式识别算法与移植

4.4 本章小结

第五章 测试与实验

5.1 实验环境配置

5.2 Epiphany架构测试

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 问题与展望

参考文献

附录

致谢