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基于Windows CE和H.264的视频采集与传输系统的研究与设计

作　者: 邓杨
导　师: 蒋朝根
学　校: 西南交通大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: Windows CE H.264 RTP USB接口视频采集网络传输视频编码模糊控制
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 89次
引　用: 1次
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内容摘要

随着计算机技术、通信技术和多媒体技术的飞速发展,高质量的视频传输已逐渐成为数字通信网络的主要业务,将嵌入式技术与网络、通信和多媒体技术的相互融合将成为数字视频通信领域的发展趋势,有着广阔的发展前景。由于嵌入式数字通信系统的传输带宽有限,以往的视频压缩编码技术非常不利于实时传输高质量的现场视频。如何在现有的网络环境条件下实现视频采集、编码和传输一直是近年来多媒体技术领域关注的话题。为了能在有限的带宽条件下传输高质量的视频图像,视频编码专家组(VCEG)和活动图像专家组(MPEG)联合提出了新一代的视频编码标准H.264。该标准具有一系列先进的压缩技术,大幅提高编码效率,但同时也增加了编码的复杂度,成为制约H.264标准在嵌入式系统得到应用的制约因素。因此,在嵌入式系统上高效地实现H.264视频编码的研究极具挑战性。本文旨在利用H.264视频编码标准,在嵌入式平台上进行实时视频采集和传输系统的研究和开发。论文中采用基于三星公司s3c2440处理器的UTU-2440开发平台,提出一种基于嵌入式操作系统Windows CE和H.264视频编码技术的实时视频采集与网络传输系统的方案模型。论文着重论述了该视频采集和传输系统的总体设计及其实现。首先,简要讨论了嵌入式系统软硬件平台的选取,构建系统环境和应用程序开发环境；然后研究了Windows CE流接口驱动模型,设计出USB接口的摄像头驱动和解码程序,并结合开源编码器x264,制定出一组适合实时编码的优化和配置方案,实现从USB摄像头采集视频到将其编码为H.264格式数据；最后采用一种RTP协议和TCPIP协议相结合的数据传输和模糊控制方案。通过各功能模块集成,对基于嵌入式Windows CE的服务器端和基于Windows的客户端进行视频采集、编码、传输和回放等功能进行测试分析,以验证该系统的可用性和实时性。测试结果表明,在本课题的软硬件环境下,系统进行QCIF分辨率下的H.264视频采集、编码和传输速度可达12fps,且图像较好,可以满足准实时性要求。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-15
  1.1 研究背景及意义  11
  1.2 国内外发展现状  11-13
    1.2.1 视频编码标准的发展现状  11-12
    1.2.2 嵌入式系统平台现状  12-13
  1.3 本文主要研究内容  13-14
  1.4 论文结构  14
  1.5 本系统的工作平台  14-15
第2章嵌入式系统软硬件平台选取  15-26
  2.1 视频采集传输系统原理  15
  2.2 嵌入式系统硬件平台  15-17
    2.2.1 硬件平台简介  15
    2.2.2 ARM处理器介绍  15-17
  2.3 嵌入式操作系统平台  17-24
    2.3.1 Windows CE嵌入式操作系统  17-20
    2.3.2 Windows CE嵌入式操作系统开发环境  20-24
  2.4 本章小结  24-26
第3章视频采集模块的实现  26-39
  3.1 USB总线及设备  26-28
    3.1.1 USB总线标准  26
    3.1.2 USB总线优点  26-27
    3.1.3 USB总线拓扑结构  27
    3.1.4 USB传输类型  27-28
    3.1.5 USB设备  28
  3.2 Windows CE USB设备驱动模型  28-31
    3.2.1 USB系统结构  28-29
    3.2.2 USB设备驱动的入口函数  29-31
    3.2.3 USB设备驱动流接口  31
  3.3 视频采集模块设计与实现  31-35
    3.3.1 导入USB设备驱动程序  32
    3.3.2 加载USB设备驱动  32-33
    3.3.3 卸载USB设备驱动程序  33
    3.3.4 USB设备流接口函数设计  33-35
  3.4 USB视频流数据处理和显示  35-38
    3.4.1 查找图像帧  36
    3.4.2 图像解码  36
    3.4.3 调用视频采集模块  36-37
    3.4.4 图像显示  37-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章 H.264视频编解码技术  39-59
  4.1 H.264编解码结构分析  39-40
    4.1.1 编码器结构  39
    4.1.2 解码器结构  39-40
  4.2 H.264编解码关键技术  40-44
    4.2.1 H.264分层结构  40
    4.2.2 多种帧内预测和帧间预测模式  40-42
    4.2.3 整数变换和量化  42-43
    4.2.4 熵编码  43-44
  4.3 视频编解码器移植及优化  44-58
    4.3.1 编码器选择  44
    4.3.2 编码器移植  44-53
    4.3.3 编码器优化  53-55
    4.3.4 解码器选择和集成  55-58
  4.4 本章小结  58-59
第5章视频实时传输  59-77
  5.1 网络传输模型  59-61
    5.1.1 网络层协议  59-60
    5.1.2 传输层协议  60-61
  5.2 实时传输协议  61-66
    5.2.1 RTP数据协议  62-63
    5.2.2 RTCP实时传输控制协议  63-66
  5.3 H.264视频流网络传输控制方案  66-76
    5.3.1 RTP协议实现  66-70
    5.3.2 图像数据传输  70-71
    5.3.3 传输质量反馈控制  71-75
    5.3.4 重要参数传输和操作控制  75-76
  5.4 本章小结  76-77
第6章系统集成与验证  77-81
  6.1 系统软件集成  77-79
    6.1.1 服务器端软件集成  77
    6.1.2 客户端软件集成  77-79
  6.2 系统验证  79-80
    6.2.1 验证环境搭建  79
    6.2.2 系统验证项目  79
    6.2.3 系统验证结果  79-80
  6.3 本章小结  80-81
第7章结束语  81-83
  7.1 主要研究内容和特色  81
  7.2 工作展望  81-83
致谢  83-84
参考文献  84-88
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  88

基于Windows CE和H.264的视频采集与传输系统的研究与设计

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