【正文】 支持遠程網(wǎng)絡(luò)控制，因此使得監(jiān)控系統(tǒng)上升了一個新的臺階。 與前面兩種方案相比存在顯著區(qū)別。 （ 3）功耗和成本較高，視頻前端較為 復(fù)雜，并且需要獨立服務(wù)器、獨立 管理軟件和多人值守 來控制多個 DVR 或監(jiān)控點。 基于 “PC＋多媒體卡 ”數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng) (DVR) 現(xiàn)今用的較多的 “ 模擬 數(shù)字 ” 監(jiān)控 系統(tǒng) (DVR)：以數(shù)字硬盤錄像機 DVR 為核心半模擬 半數(shù)字方案，從攝像機到 DVR 仍采用同軸纜輸出視頻信號，通過 DVR 同時支持錄像和回放，并可支持有限 IP網(wǎng)絡(luò)訪問 [3]。 （ 2） 錄像負載重 ， 用戶必須從錄像機中取出 或更換新 錄像帶 保存，且錄像帶易于丟失、被盜或無意中被擦除。纜連接到專用模擬視頻設(shè)備 ，系統(tǒng)中的信號采集、傳輸、存儲均為模擬形式。 因此本文將設(shè)計一種基于嵌入式 Linux 的圖像監(jiān)控系統(tǒng) ，即在嵌入式設(shè)備端上完成圖像和視頻的采集、并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸， 能用于臨時性監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)圖像視頻監(jiān)控服務(wù)器，可讓客戶機通過瀏覽器實時監(jiān)控遠程目標攝像頭，適用各種 USB 接口的攝像頭，并實現(xiàn)遠程共享攝像頭的圖像監(jiān)控系統(tǒng)。豐富的網(wǎng)絡(luò)功能為我們提供了實現(xiàn)這些應(yīng)用的可能性，各種視頻傳輸編碼技術(shù)的發(fā)展使我們的視頻傳輸效率越來越高，未來的監(jiān)控可以通過 移動通信設(shè)備手機、 PDA 隨時隨地隨心所欲的對交通、公共建筑、私人住宅等進行遠程監(jiān)控。 關(guān)鍵詞： 圖像監(jiān)控； linux 系統(tǒng)； S3c2440； mjpgstreamer；網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)控。 本系統(tǒng)是基于嵌入式 Linux 的圖像監(jiān)控系統(tǒng)。本人授權(quán)賀州學(xué)院可以將畢業(yè)論文（設(shè)計）的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編論文（設(shè)計）。莫炳全 基于嵌入式 Linux 的圖像監(jiān)控系統(tǒng) 獨 創(chuàng) 性 聲 明 基于嵌入式 Linux 的圖像監(jiān)控系統(tǒng) 物理與電子信息工程系 通信工程 20xx 級 0920618101 莫 炳 全 13117676667 曾繁政 講 師 20xx 3 27 莫炳全 基于嵌入式 Linux 的圖像監(jiān)控系統(tǒng) 獨 創(chuàng) 性 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計）是本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下取得的研究成果。 簽名： 年 月 日 授權(quán)聲明 本人完全理解賀州學(xué)院有關(guān)保留、使用本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）的規(guī)定，即： 學(xué)院有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交畢業(yè)論文（設(shè)計）的復(fù)印件和磁盤，允許畢業(yè)論文（設(shè)計）被查閱和借閱。隨著嵌入式技術(shù)和圖像處理技術(shù)的發(fā)展，使得監(jiān)控圖像和視頻的網(wǎng)絡(luò)實時傳輸和控制成為現(xiàn)實。 論文首先簡要介紹了圖像監(jiān)控系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀和本系統(tǒng)的課題背景和意義所在，分析了以 s3c2440 微處理器為核心的圖像監(jiān)控系統(tǒng)的硬件方案的設(shè)計，然后詳細描述基于 linux 系統(tǒng)平臺的構(gòu)建， 再者重點分析應(yīng)用軟件的程序和設(shè)計流程，并深入分析圖像采集過程和網(wǎng)絡(luò)傳輸圖片視頻的技術(shù)以及算法，以求達到處理監(jiān)控圖像視屏的作用。 隨著嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了基于嵌入式系統(tǒng)的遠程圖像視頻監(jiān)控系統(tǒng)，為信息產(chǎn)業(yè)，管理行業(yè)、監(jiān)控行業(yè)提供了快捷、高效、廉價的服務(wù)。再加上在很多實際應(yīng)用中并不一定需要進行實時活動的圖像傳輸，只要在相隔一定時間內(nèi)傳輸一幅靜止的圖 片或者有意義有必要的時刻傳輸靜止圖像在來供監(jiān)控人員分析即可。例如，攝像機通過專用同軸纜輸出視頻信號 [2]。因此模擬監(jiān)控只適合小范圍的監(jiān)控使用，使用的范圍在一兩千米范圍內(nèi)。 （ 4）形成不了有效的聯(lián)動報警，由于模擬監(jiān)控系統(tǒng)的各部分是獨立動作，彼此間的協(xié)議和動作難以實現(xiàn)聯(lián)動。 （ 2） 有限可擴展性 ， DVR 典型限制是一次最多只能擴展 16 個攝像機。 基于 IP 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng) (IPVS) 基于 IP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng) ，這是未來的監(jiān)控系統(tǒng)潮流。網(wǎng)絡(luò)上用戶可以直接使用瀏覽器觀看 Web 服務(wù)器上的圖像信息，還可以通過授權(quán)的方式控制 遠程目標攝像頭 。 (2)易于升級與全面可擴展性 ， 能夠利用現(xiàn)有局域網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施 ， 輕松添加更多攝像機 ，網(wǎng)絡(luò)帶寬可復(fù)用 ，避免重新布線。由于在集成電路、圖像壓縮技術(shù)及數(shù)字通信的發(fā)展，歐美國家在這行業(yè)領(lǐng)域中占有比較明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢。而 國內(nèi)在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控方面相對落后，在高端攝像機等核心技術(shù)較薄弱，科技含量較高的產(chǎn)品以進口為主，國內(nèi)代表性的公司中興，豐林等研發(fā)的系統(tǒng)可靠性差，網(wǎng)絡(luò)傳輸實時性差。 (3)linux 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序的編寫和 USB 驅(qū)動程序的移植。 本文的 擬解決的主要問題 (1)通用 USB 攝像頭的驅(qū)動程序的編寫和移植。 (2)擴展性強，可適用市場上的通用 USB 攝像頭，可適用通用的瀏覽器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸和遠程控制。 圖 21 系統(tǒng)總體設(shè)計 整個系統(tǒng)總體設(shè)計如圖 21 所示，整體分為兩大部分：系統(tǒng)前臺和系統(tǒng)后臺。 硬件選型 系統(tǒng)硬件整體設(shè)計 本系統(tǒng)選擇三星公司的 S3C2440 作為核心處理器，負責(zé)整個系統(tǒng)的運行，采用 USB攝像頭實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，通過網(wǎng)絡(luò)進行圖像的實時傳輸，系統(tǒng)硬件整體結(jié)構(gòu)如圖 22 所示。為了處理圖像數(shù)據(jù)， CPU 工作頻率可達 400MHz。 圖 23 SDRAM 接口圖 (2)FLASH:系統(tǒng)采用 NAND Flash，型號為 K9F1G08，大 小為 128M。 100M 網(wǎng)絡(luò)接口如圖25所示。 (2) RS232 模塊 :直接從 CPU 引出后，使用 RS232 進行電平轉(zhuǎn)換，使用直連線與 PC機相互通信，用于下載調(diào)試程序使用。下載源代碼并解壓到根目 錄下，運行 gedit /root/.bashrc，然后把編譯器路徑加入系統(tǒng)環(huán)境變量中。 (1)stage1 通常包括以下步驟 (以執(zhí)行 的先后順序 )： ① 硬件設(shè)備初始化。 ⑤ 跳轉(zhuǎn)到 stage2 的 C 入口點。 ④ 為內(nèi)核設(shè)置啟動參數(shù)。本系統(tǒng)的核心電路和 SMDK2440 基本一樣，而 內(nèi)核對 SMDK2440 的支持已經(jīng)十分豐富，所以只需根據(jù)我們的目標平臺做細微的差別調(diào)整即可。 ② 修 改 時 鐘 源 頻 率 ： 進 入 文件中的原 SMDK2440 目標版上的晶振從原來的 改為12MHz。編譯內(nèi)核，最后生成 zImage。s3c_device_rtc, amp。mini2440_device_eth, 賀州學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 amp。雖然功能少，但速度快，占用內(nèi)存少，并自帶 nand flash 芯片驅(qū)動 。 (4)修改 fs/Makefile,添加： obj$(CONFIG_YAFFS2_FS) +=yaffs2/。這樣，就構(gòu)建好了系統(tǒng)所需的 linux 系統(tǒng)平臺。 系統(tǒng)軟件設(shè)備 架構(gòu) 錯誤！鏈接無效。 (3)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)層功能：該層主要使用開源軟件 mjpgstreamer 模塊，該軟件利用共享庫來處理輸入輸出， 處理文件輸入，可輸入圖片和視頻文件， 和 等是以 HTTP 視頻數(shù)據(jù)服務(wù)流形式輸出，為高層圖像提供較友好的 數(shù)據(jù)接口。 (4)驅(qū)動層功能：在此主要是驅(qū)動 USB 攝像頭和網(wǎng)絡(luò)芯片 DM9000。 (2)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口層 :向協(xié)議接口層提供 _device，用來描述具體網(wǎng)絡(luò)設(shè)備屬性和操作的結(jié)構(gòu)體。 錯誤！鏈接無效。 ④在 PORT0 寄存器循環(huán)寫入要發(fā)送的數(shù)據(jù)。 ③循環(huán)繼續(xù)對 PORT0 寄存器讀取 rxLength 次，直到獲得整個數(shù)據(jù)包 USB 攝像頭的驅(qū)動 在 linux 系統(tǒng)中，提供了主機側(cè)和設(shè)備測的 USB 驅(qū)動框架 [3]。為了識別不同的 V4L1和 V4L2 芯片的攝像頭，安裝 GSPCAV1 來支持 V4L1，用 UVCVIDEO 來支持 V4L2。 USB 核心負責(zé) USB 驅(qū)動管理和協(xié)議處理的主要工作， 包括：通過定義一些數(shù)據(jù)接口、宏和功能函數(shù)，向上為設(shè)備驅(qū)動提供編程接口，向下為 USB 主機控制器驅(qū)動提供編程接口；通過全局變量維護整個系統(tǒng)的 USB 設(shè)備信息；完成設(shè)備熱插拔控制、總線數(shù)據(jù)傳輸控制等。 (2)初始化，被安排給一個特定 USB 設(shè)備的特定端點。 (5)被 USB 主機控制器處理，進行一次到 USB 設(shè)備的傳送。接著再詳細介紹了本系統(tǒng)中關(guān)于網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序的編寫流程和 USB 攝像頭驅(qū)動程序的移植。 圖像采集的實現(xiàn) video4linux(v4l)經(jīng)常使用在需要采集圖像的場合，如視頻監(jiān)控 ， webcam, 可視電話，經(jīng)常應(yīng)用在 embedded linux 中 ， 是 linux 嵌入式開發(fā)中經(jīng)常使用的系統(tǒng)接口[7]。 (4)獲得采集到的圖像數(shù)據(jù)（ v4l 提供了兩種方式，直接通過打開的設(shè)備讀取數(shù)據(jù)，使用 mmap 內(nèi)存映射的方式獲取數(shù)據(jù)）。 圖 51 V4L 圖像采集的流程圖 系統(tǒng)獲得 采集的圖像 數(shù)據(jù)的關(guān)鍵函數(shù) 系統(tǒng)采用 mmap 內(nèi)存映射來獲取圖像 。 (2)extern int v4l_grab_init(v4l_device *, int, int)。 (4)extern int v4l_grab_sync(v4l_device *)。流式套接字提供了一套可靠的面向連接的數(shù)據(jù)傳輸方法，流式套接字需要由socket()函數(shù)來創(chuàng)建 [9]，而調(diào)用時必須要用 bind()函數(shù)為它分配一個地址?？蛻舳藶榱送ㄖ?wù)器端接收其發(fā)出的連接請求，也必須先建立一個 Socket,接著調(diào)用 connect()函數(shù)來發(fā)送連接請求。當客戶端不斷顯示圖片，即可形成相應(yīng)的圖像。 ③ 然后 ipcam 開 始發(fā)送 JPG 數(shù)據(jù)，首先是發(fā)送類型和長度。 ① 首先是發(fā)送 GET /？ action=stream\n\n ② 服務(wù)器響應(yīng) 200 表示聯(lián)接成功。 6 系統(tǒng)測試 (1)通過瀏覽器監(jiān)控步驟： ①連接好硬件：系統(tǒng)接好 5V 電源，接好網(wǎng)線、串口線，插裝好 USB 攝像頭。 ⑤換另外的攝像頭，重新上述操作進行系統(tǒng)測試。 表 1 攝像頭測試表 CLASSIC T06霸王眼 √ ANC 酷吧吸盤版 05OTA √ 表 2 瀏覽器支持測試表 瀏覽器 √ 瀏覽器 √ 360 瀏覽器 √ 遨游瀏覽器 √ ⑦在分辨率為 640x480 的情況下， T06霸王眼幀率大概為每秒 11 幀， ANC05OTA幀率大概為每秒 9 幀。最終確定了本方案并基本實現(xiàn)目標。認為有以下幾個方面需要改進： (1)可 以加入智能控制的監(jiān)控方法，設(shè)計算法并編寫算法代碼，如運動物體檢測、行為識別、人臉識別等。 (4)增加遠程對攝像頭的云臺控制，使其更符合監(jiān)控的要求。正是在曾老師科學(xué)、嚴謹?shù)闹笇?dǎo)下，我的畢業(yè)論文才得以完成。同時感謝學(xué)院為我們提供了物電系大學(xué)生創(chuàng)新基地這么好的