基于嵌入式ARM的远程视频监控系统研究
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摘要
随着科技的进步,视频监控系统正在向嵌入式、数字化、网络化方向发展。嵌入式视频监控系统充分利用大规模集成电路和网络的科技成果,实现了体积小巧、性能稳定、通讯便利的监控产品。
本文以S3C2410为核心硬件平台开发了基于嵌入式的远程视频监控系统,并对关键技术进行了论述和研究。首先给出了系统总体软硬件设计方案,针对本系统硬件对vivi进行了修改和移植,对编译和移植Linux内核以及制作YAFFS文件系统也做了深入的研究,重点讨论了在嵌入式Linux操作系统下开发USB接口摄像头驱动程序和利用linux提供的Video4Linux API函数实现视频数据采集,其次采用背景差法实现了对视频图像中运动目标的检测,然后通过MJPEG压缩算法实现了视频数据压缩,接着介绍了在Linux下基于TCP/IP协议的socket编程,实现了视频数据的网络发送。最后着重论述了嵌入式Web服务器的设计,编写了视频监控主界面程序,并实现了基于B/S模式的视频监控系统结构。
本系统采用模块化设计方法,使得设计更加简洁、高效,具有良好的扩展性和易用性,有利于系统升级。另外采用嵌入式的方法,系统成本较低,易于推广使用。
With the development of technology, the video surveillance system is developing to the direction of embedded,digital,and networked. The embedded of video monitoring system makes full use of large-scale integrated circuits and scientific and technological achievements of network, realizing compactable, stable, convenient monitoring products.
In this paper, the embedded of remote video monitor system based on S3C2410 of core hardware platform has been successfully developed,and the key technologies have been researched and discussed. Firstly, the overall hardware and software system design are given, vivi has been modified and transplanted for the hardware. The transplantation of the compiler and production of Linux kernel, file system of YAFFS also be studied in detail. It is focused on the developing of USB camera interface driver under the embedded Linux operating system, gathering video data used Video4Linux API function. Secondly, the technology of video motion detection which used the background difference method is reseached, video data compression which used MJPEG algorithm is implement, and then the video data which based on TCP / IP protocol of the socket programming sent over in the network. Finally, the paper focuses on the realization of the embedded Web server design, compiling the home page program of video surveillance, implementing the structure of the monitoring system based on B / S model.
The modular design approach is used in the system which makes the design more compactable, efficient, and ease to upgrade.the method of embedded for the syste??kes lowe??st, easy to use in promote.
本文以S3C2410为核心硬件平台开发了基于嵌入式的远程视频监控系统,并对关键技术进行了论述和研究。首先给出了系统总体软硬件设计方案,针对本系统硬件对vivi进行了修改和移植,对编译和移植Linux内核以及制作YAFFS文件系统也做了深入的研究,重点讨论了在嵌入式Linux操作系统下开发USB接口摄像头驱动程序和利用linux提供的Video4Linux API函数实现视频数据采集,其次采用背景差法实现了对视频图像中运动目标的检测,然后通过MJPEG压缩算法实现了视频数据压缩,接着介绍了在Linux下基于TCP/IP协议的socket编程,实现了视频数据的网络发送。最后着重论述了嵌入式Web服务器的设计,编写了视频监控主界面程序,并实现了基于B/S模式的视频监控系统结构。
本系统采用模块化设计方法,使得设计更加简洁、高效,具有良好的扩展性和易用性,有利于系统升级。另外采用嵌入式的方法,系统成本较低,易于推广使用。
With the development of technology, the video surveillance system is developing to the direction of embedded,digital,and networked. The embedded of video monitoring system makes full use of large-scale integrated circuits and scientific and technological achievements of network, realizing compactable, stable, convenient monitoring products.
In this paper, the embedded of remote video monitor system based on S3C2410 of core hardware platform has been successfully developed,and the key technologies have been researched and discussed. Firstly, the overall hardware and software system design are given, vivi has been modified and transplanted for the hardware. The transplantation of the compiler and production of Linux kernel, file system of YAFFS also be studied in detail. It is focused on the developing of USB camera interface driver under the embedded Linux operating system, gathering video data used Video4Linux API function. Secondly, the technology of video motion detection which used the background difference method is reseached, video data compression which used MJPEG algorithm is implement, and then the video data which based on TCP / IP protocol of the socket programming sent over in the network. Finally, the paper focuses on the realization of the embedded Web server design, compiling the home page program of video surveillance, implementing the structure of the monitoring system based on B / S model.
The modular design approach is used in the system which makes the design more compactable, efficient, and ease to upgrade.the method of embedded for the syste??kes lowe??st, easy to use in promote.
引文
[1]刘富强.数字视频监控系统开发及应用[M].北京:机械工业出版社,2003(3):15-17
[2]孟开元,车飞锋,曹庆年.基于嵌入式Web服务器的远程视频监控系统[J].中国科技信息.2007(20):93-94
[3]解天霞,李春葆.一种适合数字远程监控系统的网络体系设计[J].计算机工程与应用.2003(23):154-156
[4]杨建全,梁华,王成友.视频监控技术的发展与现状[J].自动化技术.2006(21):84-91
[5]路林吉,吕新荣.数字图像监控技术讲座[J].电子技术.2001,7(28):45-46
[6]顾永建,高守乐.基于嵌入式系统的网络数字视频监控系统[J].计算机技术与应用.2005(1):40-42
[7]马昕,视频监控系统的现状和今后发展趋势[J].金卡工程.2005(3):71-73
[8]Wayne Wolf.Computers as Components Principles of Embedded Computing System Design[M].Beijing:Publishing House of Machinery Industry.2002,10-70.
[9]何立民.嵌入式系统的定义与发展历史[J].单片机与嵌入式系统应用.2004(1).
[10]杜春雷.ARM体系结构与编程[M].北京:清华大学出版社.2003
[11]陈赜.ARM9嵌入式技术及Linux高级实践教程[M].第1版.北京:北京航空航天大学出版社.2005,6
[12]马忠梅,马广云,徐英慧.ARM嵌入式处理器结构与应用基础[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.
[13]S3C2410X 32-BIT RISC MICROPROCESSOR USER'S MANUAL,Samsung Electronics Semiconductors,Revisionl.2
[14]詹荣开.嵌入式 BootLoader 技术开幕[EB/OI~].http://www.embeded.cn.2003.12
[15]Mizi Company.MIZI Linux SDK for S3C2410[EB/OL].http://www.mizi.com/developer/s3c2410x.2003.6
[16]刘峥嵘,张智超,许振山.嵌入式Linux应用开发详解[M].北京:机械工业出版社,2004.
[17]季志均,马文丽,陈虎.四种嵌入式实时操作系统关键技术分析[J].计算机应用研究.2005(9):4-8
[18]刘淼编著.嵌入式系统接口设计与Linux驱动程序开发[M].北京:北京航空航天大学出版社.2006.5
[19]孙纪坤,张小全编著.嵌入式Linux系统开发技术详解--基于ARM[M].北京:人民邮电出版社.2006
[20]孙天泽,袁文菊,张海峰编著.嵌入式设计及Linux驱动开发指南[M].北京:电子工业出版社,2005
[21]魏峰,王晓玲.基于ARMS3C2410的VIVI的研究[J].连云港职业技术学院学报.2006,19(3):16-19
[22]孙学成,刘晓东,周绍梅.基于S3C2410X的引导程序vivi的分析与移植[J].现代计算机.2008,195-197
[23]陈俊,吕恒,武穆清.VIVI在S3C2410处理器上的应用及启动流程分析.北京地区高校研究生学术交流会-通信与信息技术会议论文集(下).2006.1605-1608
[24]阙大顺,杜玮,岳鹏.vivi在S3C2410上的移植研究[J].武汉理工大学学报.2007,29(12):47-50
[25]赵炯编著.Linux内核完全注释[M].北京:机械工业出版社.2005
[26]毛德操,胡希明.LINUX内核源代码情景分析[M].杭州:浙江大学出版社,2001
[27]李会艳,胡荣强.基于嵌入式Linux2.4.18的CS8900A网卡驱动的实现[J].国外电子元器件.2007(12):58-61
[28]刘振纲,刘成安,卢剑翔.嵌入式Linux中Yaffs根文件系统的实现[J].现代电子技术.2007(10):50-52
[29]曾军财,张家泰,徐志永.YAFFS文件系统在嵌入式LINUX系统中的移植[J].应用科技.2006,33(11):15-18
[30]Yaghmour,k.d著.韩存兵,龚波改编.构建嵌入式Linux系统[M].北京,中国电力出版社.2004
[31]Laurence T.Yang.Embedded software and systems.Berlin:Stinger,2005
[32]Arlessandro Rubini,Jonathan Corbet著,魏永明等译.LINUX设备驱动程序(第三版)[M],O'REILLY&中国电力出版社.2006
[33]孙琼.嵌入式Linux应用程序开发详解[M].北京,人民邮电出版社.2006
[34]倪继利.Linux内核分析及编程[M].北京:电子工业出版社.2005
[35]刘胜军,高济.嵌入式Linux下USB主控制器驱动的研究[J].现代机械.2006/03
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[38]程科.嵌入式Linux设备驱动程序的设计与研究.[硕士学位论文].电子科技大 学.2007.6
[39]daily3,基于Video4Linux的USB摄像头图像采集实现daily3@126.Com:3-5
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[41]Alan Cox.Video4Linux Programming.Boston of USA.2000
[42]高文国.基于ARM的嵌入式视频监控终端的设计与实现.[硕士学位论文].中国科学院沈阳计算技术研究所.2006.7
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[46]Y.Z.Hsu,H.H.Nagel,G.Rekers,New Likelihood Test Methods for Chang Detection in Image Sequences,Computer Vision,Graphics,and Image Processing.Vol.26,1994.73-106
[47]付思华,张小虎.基于序列图像的运动目标实时检测方法[J].光学技术.2004,30(2):215-217
[48]张建.基于S3C2410和嵌入式Internet的家庭视频监控系统设计.[硕士学位论文].上海交通大学.2007.1
[49]何鹏举,陈明等.基于嵌入式Web服务器的远程视频监控系统[J].测控技术.2004,23(6):62-63
[50]Jenq-Neng Hwan,Qiang Liu.On realtime remote display of a digital video recording system.IEEE International Conference,2004
[51]罗苑棠,杨宗德编著.嵌入式Linux应用系统开发--实例精讲[M].北京:电子工业出版社.2007
[52]William B Pennebaker,Joan LMitchell.JPEG静止图像数据压缩标准[M].北京:学苑出版社.1996
[53]W.RiehardStevens.施振川等译.Unix网络编程第一卷[M].北京:清华大学出版社,1999
[54]Gary R.Wright,W.Richard Stevens.TCP/IP Illustrated.2002,2(4):33-35
[55]Jeremy Bentham,TCP/IP Lean Web Server for Embedded System,CMP Books,2000.
[56]M.Tim Jones,TCP/IP Systems,CHARLES RIVER MEDIA Application LayerProtacols for Embedded.2002,7
[57]Jeremy Bentham.TCP/IP Lean Web Servers for Embedded Systems.China MachinePress.2003.5
[58]陆永健,王萍,吴佳.嵌入式Web服务器Boa的移植及其应用[J].河海大学常州分校学报.2005,19(4):44-46
[59]郑伟,徐荣华,王钦若.嵌入式Linux系统CGI程序设计技术[J].单片机与嵌入式系统应用.2004(10):21-23
[60]黄光奇.CGI编程指南[M].北京:电子工业出版社.1999
[61]林海.浏览器╱服务器应用开发[M].科学出版社.2000.3
[62]赤金,聂松.Java Applet实例编程[M].北京:中国水利电利出版社,2003.1
[63]美Darby,C.著,邱仲潘等译.Java网络编程指南[M].北京:电子工业出版社,2002.3
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