基于嵌入式的网络视频监控系统研究

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1、摘要近年来，视频监控系统已经在生产管理、安全防盗和远程教学等领域得到了广泛的应用。随着网络技术，图像压缩技术和嵌入式技术的快速发展，视频监控系统正在向着网络化，数字化和小型化的方向发展，目前基于嵌入式的网络视频监控系统已经成为监控系统研究的热点。考虑到稳定性、可靠性和扩展性的要求，特别是实用性的要求，本文设计了一种新型的基于嵌入式Linux的网络视频监控系统的实现方案。该方案是以嵌入式Linux系统和嵌入式控制器S3C2410为核心平台，通过嵌入式平台建立Web服务器Boa和视频服务器。利用TCP/IP协议技术实现了网络通信，把USB数字摄像头采集到的图像进行JPEG压缩，

2、然后通过网络传输到远程计算机的客户端。客户端方采用JavaApplet技术实现图像的接收并完成显示功能。客户端的用户可以通过具有Java插件的浏览器实现监控的目的。实验证明了该方案取得了较好的实验效果。针对该方案所涉及到的关键技术进行了深入的分析和研究，取得了以下主要研究成果。在嵌入式Linux系统移植方面，深入的分析了嵌入式Linux系统的运行机理，并比较了Linux2.4和Linux2.6内核的区别，选用最新的Linux2.6.11内核作为移植的目标。完成了Linux系统在ARM平台NandFlash的启动代码设计，接着主要针对ARM平台完成BootLoder的移植，L

3、inux内核的配置，Ya®s文件系统的移植，根文件系统的设计与实现。在视频采集方面，深入分析了USB驱动和v4l视频设备驱动原理，并向Linux内核加载了USB驱动。比较了视频采集的两种方式的优缺点，舍弃了原始的Read直接从内核缓冲区来读取数据的方式，而采用Mmap共享内存的方式将设备映像到内存，使得进程从共享内存中获取视频数据，提高了通信的速度和效率。在网络监控方面，比较当前流行的几种Web服务器，选择移植了面向嵌入式领域的Boa服务器，并采用C语言设计实现了用户验证的CGI程序。网络通信服务器的设计是采用面向连接的可靠的TCP通信方式，客户端的设计是利用JavaApp

4、let完成的，使用新的Swing类集合完成窗口界面的设计，并设计实现了JApplet完成与服务器的通信，达到远程网络监控的目的。关键词：嵌入式Linux；web服务器；视频监控；TCP/IP；JavaApplet70第一章绪论1.1课题的背景和意义视频监控系统以其能够实时、形象、真实地反映被监视控制对象的特性广泛应用于生产管理、银行监控和交通安防等重要领域。特别当今社会生活水平的不断提高以及计算机的普及，家庭小型监控系统的需求量也越来越大。传统的模拟信号监控系统存在着诸多局限性：模拟图像信息容易受损，图像质量不高；布线工程大，传输距离受限；数据存储量大，查询不便。虽然数字监

5、控系统克服了上述缺点，但本身也存在一些问题：稳定性可靠性不高，视频前端采集复杂，图像压缩传输不便等。随着网络技术、图像压缩技术和数字信息技术的不断发展，监控系统也在快速变化和发展中。目前这几种技术结合嵌入式技术催生了全新的基于嵌入式技术的网络视频监控系统。该监控系统是把摄像机输出的模拟视频信号通过嵌入式视频编码器直接转换成IP数字信号。嵌入式视频编码器具备视频编码处理、网络通信、自动控制等强大功能，直接支持网络视频传输和网络管理，使得监控范围达到前所未有的广度。基于嵌入式技术的网络视频监控系统克服了传统的模拟信号监控系统和数字监控系统的缺点，这种系统的硬件是一个同嵌入式处理

6、器和操作系统捆绑较为紧密、功能专一、专门设计的独立的设备，不像插卡系统那样受通用计算机系统中其它软件硬件的影响，因此性能上更稳定，且便于安装、维护，易于实现系统的模块化设计，便于管理、维护。该监控系统是目前研究的主要方向。本课题是基于这种背景下建立的，其目的是设计实现一套基于嵌入式Linux的网络视频监控系统，针对网络视频监控系统的各项关键技术展开研究，包括嵌入式Linux技术、网络视频的压缩传输和用于客户端的JavaApplet技术等。该系统充分利用了网络资源，不需要为监控系统增加额外设备，轻而易举地实现远程视频监控功能，具有良好的扩展性和灵活性，成本低，且便于安装、维护

7、和管理。该系统不仅适用于智能小区、银行、校园和重点实验室的监控，还可用于医疗设备的维护管理、工业生产过程的实时监控、环境与安保集中监控以及水利系统的监控和电力系统的监控等。其设计成本也将随着技术的发展和网络的普及而大大降低，具有较强的实际应用价值和借鉴意义。1.2国内外发展现状和发展趋势国外监控系统起步较早，它几乎是随着黑白电视机的诞生就出现。近年来，随着半导体工艺、视频压缩技术、网络传输技术的突飞猛进，监控系统得到了飞速的发展，出现了一大批生产监控系统的专业公司以及附带提供监控产品的公司。如美国的Digitals