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嵌入式图像采集系统的研究与实现

作　者: 江俊杰
导　师: 王志明
学　校: 南京理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 视频监控嵌入式系统智能终端模块化实时传输协议
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 35次
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内容摘要

网络通信及视频技术的高速发展使得视频监控技术在渗透到各行各业的同时,也呈现出新的发展趋势,特别是在低成本及可便捷性方向。然而传统的视频监控系统由于结构复杂,成本较高难以满足这些要求。针对于此,提出了一种基于X264的嵌入式图像采集系统。系统服务端基于嵌入式Linux系统,通过将USB摄像头采集的视频图像进行压缩编码,并打包传输至客户端。系统客户端则进行实时数据接收解码并显示视频图像。针对视频采集系统的要求,对主要功能进行了分析,提出系统的总体框架及软硬件平台结构,并将系统划分为客户端和服务端。在软硬件平台及开发环境搭建方面,介绍了基本搭建过程及必要服务的配置方法；在服务端,详细的分析了图像采集、压缩编码、打包传输、文件存储及解码显示的解决方案,流程及重难点,最终实现了服务端的设计；在客户端方面,随着Android及iPhone等智能终端的快速普及,简单的在固定客户端查看视频监控图像已经不能满足人们对小型监控设备便捷性的要求,针对于此,在开发了基于PC端客户端程序的同时,还开发了一款能在Android设备上进行实时接收并解码播放的客户端软件,这将有助于提高系统的易用和灵活性；在系统测试阶段,将系统进行功能模块化,对各个模块进行详细的功能测试,并针对测试过程中发现的问题进行优化,最后完成系统的集成测试。最终的测试表明,该系统通过USB设备采集图像,H.264编码及实时传输协议传输及解码显示后,其图像采集帧率及传输质量、解码显示效果、实时性能等重要参数均表现良好,达到了系统设计目标。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 课题的背景和研究意义  8-9
  1.2 国内外发展状况  9-10
    1.2.1 硬件发展概况  9
    1.2.2 软件发展概况  9
    1.2.3 嵌入式视频监控系统发展概况  9-10
  1.3 本文主要研究内容  10-12
2 系统总体方案设计  12-16
  2.1 工作原理及设计原则  12-13
    2.1.1 工作原理  12
    2.1.2 设计原则  12-13
  2.2 系统总体架构设计  13-15
    2.2.1 系统总体架构  13
    2.2.2 系统硬件架构  13-14
    2.2.3 系统软件架构  14-15
  2.3 本章小结  15-16
3 嵌入式系统平台及开发环境搭建  16-27
  3.1 开发环境搭建  16-18
    3.1.1 开发环境概述  16
    3.1.2 虚拟机、RedHat及调试工具的安装  16-18
  3.2 系统移植  18-26
    3.2.1 交叉编译工具链的安装  19
    3.2.2 BootLoader移植  19-20
    3.2.3 Linux内核移植  20-22
    3.2.4 根文件系统制作  22-23
    3.2.5 TFTP及NFS服务配置  23-26
  3.3 本章小结  26-27
4 服务端软件设计  27-45
  4.1 视频采集  27-31
    4.1.1 视频采集方案设计  27-31
  4.2 图像压缩  31-39
    4.2.1 图像压缩编码方案设计  31-36
    4.2.2 X264移植  36-37
    4.2.3 X264编码流程  37-39
  4.3 图像打包发送  39-44
    4.3.1 传输方案选择  39-41
    4.3.2 数据传输策略  41-42
    4.3.3 基于RTP/RTCP协议的打包发送程序设计  42-44
  4.4 本章小结  44-45
5 客户端软件设计  45-60
  5.1 PC端Linux平台下客户端设计  45-47
    5.1.1 解码播放方案选择  45-46
    5.1.2 PC端客户端方案设计  46
    5.1.3 解码播放系统方案概述  46-47
  5.2 客户端平台设计  47-51
    5.2.1 ffmpeg及SDL库移植  47-48
    5.2.2 解包处理  48-50
    5.2.3 ffmpeg解码  50
    5.2.4 SDL显示  50-51
  5.3 存储模块设计  51-53
    5.3.1 即传即存机制  51
    5.3.2 基于TCP协议的传输存储机制  51-52
    5.3.3 存储机制选择  52-53
  5.4 ARM端客户端设计  53-55
    5.4.1 源代码移植  53-55
  5.5 Android客户端设计  55-58
    5.5.1 Android操作系统概述  55
    5.5.2 Android客户端方案设计  55-56
    5.5.3 软件平台设计  56-58
  5.6 本章小结  58-60
6 系统调试与结果分析  60-71
  6.1 实验平台  60
  6.2 系统调试  60-69
    6.2.1 硬件系统调试  60-61
    6.2.2 软件系统调试  61-69
  6.3 实验结果及分析  69-70
  6.4 本章小结  70-71
7 总结与展望  71-73
  7.1 论文工作总结  71-72
  7.2 工作展望  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-79
附录  79

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