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在人类获取和交换信息的过程中,图像和画面包含的信息量巨大,他们一直是信息交换的主要来源,由于视频信息和信号具有直观性、确定性、高效性和可靠性等特点,因此,在信息资源中,视频的采集和处理一直就是重要的研究内容,而视频信息的开发和利用将更加具有重要的理论研究意义和应用价值。近年来集成电路的工艺和性能越来越强大,使嵌入式系统技术得到了飞跃的发展,因嵌入式系统具有性能好、体积小以及实时性高等特点,使其在工业控制、无线通讯和网络应用等诸多领域得到广泛的应用,而开源Linux操作系统由于其功能逐渐完善,Linux操作系统越来越广泛地应用在嵌入式设备中。另外,各种高效视频编解码技术的快速发展,将使视频监控系统逐渐向智能化、高清化、网络化和民用化发展。在这样的技术和行业背景下,设计一种嵌入式视频监控系统将成为市场所需。
本文提出了一种基于嵌入式Linux的图像采集与视频监视系统的设计方案,该视频监视系统通过嵌入式目标机利用USB摄像头采集视频图像,并采用基于H.264的软件编码将视频图像进行编码处理,再利用基于’UDP的网络通信协议和Socket网络编程,将视频图像编码数据传输至远程Windows上位机解码显示,实现了嵌入式系统客户端和远程服务器之间基于C/S架构网络传输。
本设计围绕以S3C2440为核心的嵌入式ARM平台技术进行了研究和分析,全文所做的工作如下:首先,对本课题的研究背景、意义以及视频监控技术和嵌入式技术的现状和发展趋势进行了介绍,然后选择S3C2440作为本系统的平台处理器并构建了系统的硬件平台。其次,通过采用Linux系统作为该系统的软件平台,构建了嵌入式Linux系统的交叉开发环境,实现了对嵌入式Linux系统的引导程序、系统内核和文件系统的移植以及视频采集和以太网控制器驱动的加载,达到了系统启动的基本要求,完成了对嵌入式Linux系统操作平台的搭建。然后,实现了嵌入式系统前端摄像头的视频图像采集,对视频图像压缩编码的原理进行了介绍和分析,根据视频压缩技术的发展,采用了H.264实时视频编码技术对该系统进行视频编码,并通过对H.264.编码器的移植实现了视频的压缩。此外,通过对OPENCV视觉库在Windows下的Visual C++上的加载,实现了上位机对接收视频图像的解码和显示功能。最后,采用基于UDP的网络通信协议,编写了嵌入式客户端的发送程序及上位机服务器的接收程序,实现了服务器对多路客户端监控视频的显示以及保存,达到了目标机客户端和监控服务器之间网络视频传输的要求。
通过对整个系统的调试和分析,验证了本系统基本达到预定的设计目标。论文的最后,对本设计的完成内容进行了总结,分析了系统的不足之处,并提出了今后要完成的目标。