基于LINUX嵌入式视频监控系统的研制

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资源描述

摘要众所周知,人类通过视觉获取的信息约占其获取总信息量的70%,视觉信息具有直观、可靠等优点。近年来,随着计算机网络、通信技术和多媒体技术的飞速发展,整个世界对网络视频方面的投入逐年加大,视频监控系统已广泛的应用于日常生活、工业生产、国家安防中,它在经历了第一代模拟视频监控系统、第二代数字化本地视频监控系统后,正向着视频数字化、监控网络化与智能化的方向发展。目前,第三代数字化网络视频监控系统,以网络为依托,分布广阔、可实现对大量视频数据实时地、远距离地传输,能为远程管理者提供直观、快捷、有效的信息。本文在总结分析前人的研究成果的基础上,将嵌入式技术、视频技术和网络技术有效地结合在一起,提出了基于嵌入式平台的网络视频监控系统的设计方案。与基于PC机的视频监控系统相比,该系统具有成本低、耗电少、使用方便、易于升级与扩展等优点。它利用口网络实现远程视频监控,把摄像头采集到的视频信号经过压缩模块压缩后,通过数据总线传入web服务器,用户在客户端通过浏览器观看web服务器上的摄像头视频图像,从而使得监控无处不在,不再受距离等方面的限制。本文采用先进的基于ARM9$3C2410微处理器的硬件平台,采用2.6.14内核的嵌入式Linux作为服务器端软件的开发平台,全部采用开源软件进行服务器端软件的开发。全文分为六章,第一章介绍了视频监控系统的发展及应用,第二章嵌入式网络视频监控系统的设计,第三章介绍了嵌入式Linux操作系统向目标平台的移植,第四章介绍了网卡CS8900A、USB摄像头驱动程序的编写与移植,第五章介绍了视频监控程序的实现和系统的测试,最后一章对系统进行了总结与展望。关键词:Linux2.6,$3C2410,网络视频监控,驱动程序ABSTRACTAseveryoneknows,theinformationpeoplegetfromvisionisabout70percentofthetotalinfon-nationtheyget.visibleinformationiSintuitionistieandreliable.Inrecentyears,withthefastdevelopmentofcomputernetwork,communicationandmultimediatechnologies,theinvestmentinnetworkvideosurveillancefieldiSlagerthanbeforeallovertheworld.andvideosurveillancesystemiswidelyusedinpeople’Sdailylife.industrialfactoryandnationalsecurity.Therearethreegenerationsinthedevelopmentofvideosurveillancesystern,thefirstgenerationisvideosurveillancesystembasedonanalogsignal,thesecondgenerationislocalvideosurveillancesystembasedondistalsignal,andthetrendisdigital,network—basedandintelhgent.Recently,thetllirdgeneration.networkdigitalvideosurveillancesystem,whichiSbasedoncomputernetwork,carltransmitthemassofrealtimevideodata,andprovidemorevisiblcandeffectivevidecfortheremotemanagerthanthefirstandsecondgenerations.Onthebasisofsummarizingandanalyzingothers’previousresearchWOrk,thisthesisgivesadesignandimplementationofembeddednetworkvideosurveillancesystembycombinflagembedded,videcandnetworktechnologieStogether.ComparingwimthesystembasedonPC,thesystemisreliable,Real.time,cheapincost,easyinusageandupgrade,andusinglesspower,etc.ThesystemrealizesremotevideosurveillanceonInternetProtocolnetwork,thevideocapturedbycameraiScompressedbythevideccompressmodule,thenitistransmittedtOwebServerthroughthedatabus,usersinclientviewthevideofromwebserverbyusingbrowserorrelevanttool,andthisCanbemonitoredeverywhere,withoutthelimitationofdistalice.ThesystemselectstheadvancedmicroprocessorARM9S3C2410asthehardwareplatforill,selectsembeddedLinux皿creel2.6.14)asthesoftwareplatform,andUSeSopensourcesoftwaretodevelopapplicationsinserver.Therearcsixchaptersinthethesis.ThefIrstchapterintroducesthedevelopmentandapplicationofvidecsurveillancesystem,thesecondchapterinlroducesthedesignofembeddednetworkvideoSiltyeillancesystem,thethirdchapterintroducesthetransplantofembeddedLinux0Stothetargetplatform.thefourthchapterintroducesthedriversofNICCS8900AandUSBcamera.thefiffhchapterintroducestheimplementationofvideosurveillanceapplicationandtestofthesystem,thelastchaptergivesthesummaryandprospectofthesystem.KeyWords:EmbeddedLinux,$3C2410,NetworkVideoSurveillance,driver1.1视频监控系统第1章绪论经济水平和科学技术的飞速发展带来了整个社会生活水平的提高,与此捌伴的是各种危害到社会安定的犯罪手段的提高,社会的安全工作显得越来越重要,视频监控系统以其监控目标实时性强、信息内容丰富、适于远距离传输、便于人员管理控制等突出优点,日益受到人们的重视,它是安全防范系统的重要组成部分。视频监控系统将被监控现场的实时图像和数据等信息准确、清晰、快速地传送到监控中心服务器,监控中心将实时、直接地掌握冬个被监控现场的当前情况(包括图像、声音及其他敏感数据),从而对敏感事件进行快速反应1.1.1视频监控系统的发展视频监控系统发展了短短二十几年时间,从最早模拟监控到前些年火热数字监控再到现在方兴未艾网络视频监控,发生了翻天覆地变化。在IP技术逐步统一全球今天,我们有必要重新认识视频监控系统发展历史。从技术角度出发,视频监控系统发展划分为第一代模拟视频监控系统(CCTV),到第二代基于“PC+多媒体卡”数字视频监控系统(DVR),到第三代完全基于IP网络视频监控系统(IPVS)。。(1)第一代视频监控是传统模拟闭路视频监控系统(CCTV)依赖摄像机、缆、录像机和监视器等专用设备。例如,摄像机通过专用同轴缆输出视频信号。缆连接到专用模拟视频设备,如视频画面分割器、矩阵、切换器、卡带式录像机(VCR)及视频监视器等。模拟CCTV存在大量局限性:a)有限监控能力只支持本地监控,受到模拟视频缆传输长度和缆放大器限制。b)有限可扩展性系统通常受到视频画面分割器、矩阵和切换器输入容量限制。c)录像负载重用户必须从录像机中取出或更换新录像带保存,且录像带易于丢失、被盗或无意中被擦除。d)录像质量不高录像是主要限制因素。录像质量随拷贝数量增加而降低。(2)第二代视频监控是当前“模拟-数字”监控系统(DVR):“模拟-数字”监控系统是以数字硬盘录像机DVR为核心半模拟-半数字方案,从摄像机到DVR仍采用同轴缆输出视频信号,通过DVR同时支持录像和回放,并可支持有限IP网络访问,由于DVR产品五花八门,没有标准,所以这一代系统是非标准封闭系统,DVR系统仍存在大量局限:a)复杂布线“模拟-数字”方案仍需要在每个摄像机上安装单独视频缆,导致布线复杂性。b)有限可扩展性DVR典型限制是一次最多只能扩展16个摄像机。c)有限可管理性您需要外部服务器和管理软件来控制多个DVR或监控点。d)有限远程监视/控制能力您不能从任意客户机访问任意摄像机。您只能通过DVR间接访问摄像机。磁盘发生故障风险与RAID冗余和磁带相比,“模拟-数字”方案录像没有保护,易于丢失。(3)第三代视频监控是未来完全IP视频监控系统IPVS:全IP视频监控系统与前面两种方案相比存在显著区别。该系统优势是摄像机内置Web服务器,并直接提供以太网端口。这些摄像机生成JPEG或MPEG4数据文件,可供任何经授权客户机从网络中任何位置访问、监视、记录并打印,而不是生成连续模拟视频信号形式图像全IP视频监控系统它巨大优势是:a)简便性-所有摄像机都通过经济高效有线或者无线以太网简单连接到网络,使您能够利用现有局域网基础设施。您可使用5类网络缆或无线网络方式传输摄像机输出图像以及水平、垂直、变倍(PTZ)控制命令(甚至可以直接通过以太网供)。b)强大中心控制-一台工业标准服务器和一套控制管理应用软件就可运行整个监控系统。c)易于升级与全面可扩展性-轻松添加更多摄像机。中心服务器将来能够方便升级到更快速处理器、更大容量磁盘驱动器以及更大带宽等。l,1.2视频监控系统的应用领域视频监控系统主要应用于安全防范、信息获取和指挥调度等方面。如:①对机要部门的监视、控制和报警。如:档案室、金库、保安等部门;②对工厂等的监视。如:对工厂的生产过程、煤矿项目、变电站、高等病房、营业厅、展览厅、货场等的监视:③对交通运输的监视。如:公共交通、铁路车站、铁路调车场等的监视:④安全报警。如:对娱乐场所、企业、酒店宾馆等防盗、防火的报案f2】。1。1.3国内外研究现状和发展趋势在国内,视频监控系统的发展己有近20年的历史,从简单的模拟视频监控到现在的数字化的网络视频监控,视频监控系统的研究和开发受到了学术界、产业界和使用部门的高度重视,研究成果和开发的产品层出不穷.在国外欧美等发达国家,视频监控发展得比较快,应用也十分广泛。。典型的有瑞典Axis公司的Axis206,美国SolutionDynamicsInc.公司的DVS2001等产品。IEEE从1998年起资助了国际视觉监控系列会议,至今已分别在印度、荚国和爱尔兰召开了三届。国际权威期刊InternationalJournalOfComputerVision和IEEETram,OnPatternAnalysisandMachineIntelligence都在2000年出版了有关视觉监控的专题。信息时代,数字时代使得嵌入式产品获得了巨大的发展契机,为嵌入式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