【導(dǎo)讀】密級：?？茖W(xué)技術(shù)學(xué)院。THESISOFBACHELOR. 題目。學(xué)科部：信息。專業(yè)：自動化。班級：081班。學(xué)號：。學(xué)生姓名：。指導(dǎo)教師：。起訖日期：2020/12/5~2020/5/10. 1. 目錄

　　

【正文】 )。 (3)初始化采集窗口、顏色模式、幀狀態(tài) vfhdrwidthl=320。 vfhdrheightl=240。 vfformatInl=format。 //設(shè)置圖像格式位為 JPEG 格式，大小為 320 240。 (4)捕捉視頻幀數(shù)據(jù) read(,size)。 (5)關(guān)閉視頻設(shè)備 close(vffd)。 JPEG 圖像壓縮模塊設(shè)計 JPEG 是目前網(wǎng)絡(luò)最流行的壓縮格式，可以把圖像壓縮到最小的圖像格式，經(jīng)常用Photoshop 的人會知道，在存圖像格式時有個分級壓縮，共分為 11 級壓縮，就是最小壓縮比的 10 級壓縮，壓縮比例也可以到 5： 1，在壓縮比例最大的 0 級壓縮可 以達(dá)到 40:1。通常我們選用的 8 級壓縮壓縮比達(dá)到 24： 1，這個比例壓縮出來的圖片我們?nèi)庋蹘缀醴直娌怀龊驮瓐D的差距，雖然數(shù)據(jù)量大大的減少，但是圖像我們看不出有任何的變化。 接收到圖像數(shù)據(jù)后進(jìn)行 JPEG壓縮，其主要處理過程包括 :色彩模型轉(zhuǎn)換、離散余弦 — DCT變換、重排 DCT結(jié)果、量化、編碼等 [25]。編碼流程如 53 所示。 圖 53 JPEG 編碼流程 原始圖像 基 于 DCT 變換 DCT變換 量化 嘀編碼 壓縮圖像 參數(shù)表 18 嵌入式 WEB 服務(wù)器設(shè)計 嵌入式 WEB服務(wù)器一般由五個主要模塊組成：嵌入式 HTTP引擎，安全模塊，應(yīng)用程序接口，文件系統(tǒng)和配置模塊。由于本嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的操作系統(tǒng)選用 ARM Linux嵌入式操作系統(tǒng)，它的文件系統(tǒng)比較成熟，提供了可以使文件訪問的接口，可以直接使用文件系統(tǒng)提供的讀寫接口訪問嵌入式 WEB資源文件，解決了專門設(shè)計文件系統(tǒng)的麻煩。本系統(tǒng)中嵌入式服務(wù)器選用適合嵌入式系統(tǒng)的 Boa服務(wù)器，它是單任務(wù)的嵌入式 HTTP服務(wù)器，它占用內(nèi)存小，另外支持動態(tài) CGI技術(shù)，源代碼開放，功能強(qiáng)大。 網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊 對于現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)帶寬有限的情況，要想實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中視頻傳輸流暢的最好方法是采用 流媒體傳輸技術(shù)。流媒體是一種可以使音頻數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)和其它多媒體數(shù)據(jù)能在Inter 上以實(shí)時的、不需要下載等待的方式便可以播放的技術(shù)?，F(xiàn)在我們在網(wǎng)上看的視頻的技術(shù)都是流媒體技術(shù)。因?yàn)槟壳暗木W(wǎng)絡(luò)帶寬還不足以承擔(dān)相對比較龐大的網(wǎng)絡(luò)多媒體，音視頻等多媒體信息必須要經(jīng)過預(yù)先的處理才能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的傳輸。傳輸之前的預(yù)處理工作主要包括兩個方面 :一是需要降低數(shù)據(jù)的流量 。二是采用目前比較先進(jìn)的高效的壓縮算法進(jìn)行數(shù)據(jù)的壓縮。流媒體是在目前來說是一種比較新的媒體格式，應(yīng)用前景非常廣泛。視頻監(jiān)控系統(tǒng)對傳輸?shù)膶?shí)時性要求比較高，因 此流媒體技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用也會越來越廣泛。本文用到的流媒體傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議是實(shí)時傳輸協(xié)議 (RTP),實(shí)時傳輸控制協(xié)議(RTCP)。 RTP是用于針對多媒體數(shù)據(jù)流的一種傳輸協(xié)議。 RTP被一般用在一對一或一對多進(jìn)行傳輸情況下工作，它目的是提供數(shù)據(jù)流的時間信息和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的同步 [28]。 RTP一般采用 UDP來傳輸數(shù)據(jù)，不過 RTP也可以試用 TCP或 ATM等其他協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng) RTP工作在一對多進(jìn)行傳輸?shù)那闆r下時，這時需要依靠底層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)組播。 RTP的優(yōu)點(diǎn)是協(xié)議靈活，可以使數(shù)據(jù)流和控制流分離，并且協(xié)議的可 擴(kuò)展性和適用性非常好。因?yàn)?RTP協(xié)議具有以上特點(diǎn)，所以使用 RTP來傳輸 JPEG數(shù)據(jù)流有以下幾個優(yōu)點(diǎn) : (1)可以使 JPEG 格式的數(shù)據(jù)流與其它的 RTP 負(fù)載數(shù)據(jù)保持同步； (2)傳輸過程中使用 RTCP 傳輸控制協(xié)議對 JPEG 格式的數(shù)據(jù)流的傳輸性能進(jìn)行進(jìn)行控制； (3)可以利用 RTP 的合成器將 JPEG 數(shù)據(jù)流和其它來自多傳輸終端的實(shí)時數(shù)據(jù)流合成一個塊數(shù)據(jù)流來進(jìn)行傳輸； (4)用 RTP 的解釋器可以用來轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)類型。 RTP協(xié)議本身包括兩部分 :RTP數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和 RTCP傳輸控制協(xié)議。為了使數(shù)據(jù)可以 可靠、高效地實(shí)時傳送， RTP和 RTCP必須配合使用才能完成，通常 RTCP包的數(shù)量占所有傳輸量的百分之五。 RTP傳輸協(xié)議的主要作用是負(fù)載多媒體數(shù)據(jù)，并通過包頭時間參數(shù)的配置使其具有實(shí)時的特征。 RTP本身并不能為按順序傳送數(shù)據(jù)包提供可靠的傳送機(jī)制，也不提供流量 19 控制或擁塞控制，它依靠 RTCP傳輸控制協(xié)議提供這些服務(wù)。 RTCP傳輸控制協(xié)議主要用于周期的傳送 RTP包，監(jiān)視 RTP傳輸?shù)姆?wù)質(zhì)量。服務(wù)器端 RTP 協(xié)議的實(shí)現(xiàn)如圖 54 圖 54 服務(wù)器端 RTP協(xié)議的實(shí)現(xiàn) 壓縮后的多媒體數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)平面RPT 控制平面RTCP UDP/TCP 傳輸網(wǎng)塊 20 第六 章 性能測試與分析 首先將網(wǎng)線插入嵌入式視頻服務(wù)器的網(wǎng)口插槽，然后插上攝像頭，開啟電源啟動系統(tǒng)，本系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)置了程序自啟動，開機(jī)后自動運(yùn)行視頻服務(wù)器軟件程序，運(yùn)行結(jié)果如圖 61 所示 圖 61 系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)行界面 21 在本圖中可以看到的是攝像頭驅(qū)動已經(jīng)工作， boa 服務(wù)器開啟，準(zhǔn)備外部程序的訪問。 采集的圖像如 下 圖 62 圖 62 采集的圖像 22 總結(jié) 嵌入式系統(tǒng)的低功耗，高計算性能等特點(diǎn)滿 足了本文監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計要求，本文以嵌入式 Linux為開發(fā)平臺，在 ARM9嵌入式處理器 S3C2410的基礎(chǔ)上，利用 Linux圖像接口技術(shù)、圖像處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立并實(shí)現(xiàn)了嵌入式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。所設(shè)計和實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)以 Linux環(huán)境下圖像采集接口 V4L進(jìn)行圖像原始數(shù)據(jù)的采集，并將圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行 JPEG形式的壓縮處理。文中給出了在嵌入式 Linux環(huán)境下，利用 V4L對圖像數(shù)據(jù)源的采集處理過程，對原始圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行 JPEG壓縮處理，以及在嵌入式 Linux環(huán)境下搭建 RTP協(xié)議以支持網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪^程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)可以通過 局域網(wǎng)與用戶進(jìn)行交互，并把采集的圖像信息發(fā)送到用戶手中，并且能夠采集實(shí)時的流媒體視頻流。本文主要的工作有： 嵌入式視頻服務(wù)器硬件電路的設(shè)計：系統(tǒng)硬件由圖像傳感器 MI360,圖像壓縮芯片 ZC0301，微處理器芯片 S3C2410，以太網(wǎng)控制芯片 DM9000AEP， SDRAM 等芯片組成。 S3C2410 具有低功耗、精簡而出色的全靜態(tài)設(shè)計等特點(diǎn)，具備 MMU 存儲器管理，擁有獨(dú)立的 16KB 指令和 16KB 數(shù)據(jù)緩存，在高性能和低功耗特性方面提供了可靠的性能。 建立嵌入式開發(fā)操作系統(tǒng)，首先移植了 Bootloader， Bootloader 是操作系統(tǒng)啟動的引用程序，其次移植嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)，本文選用嵌入式 操作系統(tǒng)，然后制作了根文件系統(tǒng)，由于 cramfs 作為一種壓縮式的文件系統(tǒng)極大節(jié)省了嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)外存資源，這對資源相對緊張的嵌入式系統(tǒng)來說是至關(guān)重要的，故本系統(tǒng)選擇 cramfs 作為根文件系統(tǒng)。最后移植交叉編譯工具，由于網(wǎng)站下載的已經(jīng)編譯的工具鏈對實(shí)際平臺兼容性不是很好，所以自己下載 goc 編譯器， glibe 庫文件，內(nèi)核頭文件等，網(wǎng)上和軟件版本號很多 需要反復(fù)的修改與測試。 驅(qū)動程序的開發(fā)：驅(qū)動程序網(wǎng)上也有 相關(guān)資料，但是對本系統(tǒng)的兼容性不好，在經(jīng)過多次修改后順利加載到操作系統(tǒng)的內(nèi)核，另外完成了 攝像頭驅(qū)動程序的靜態(tài)加載。 4，嵌入式服務(wù)器軟件程序的開發(fā)，本部分內(nèi)容涉及到的知識較多，包括嵌入式 WEB服務(wù)器的移植，本文選用的是 BOA 服務(wù)器，另外包括 CGI 程序的開發(fā)，壓縮程序的編寫等相關(guān)內(nèi)容。 23 參考文獻(xiàn) （ References） [1] 黃霞 .嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn) [D]，華東交通大學(xué)碩士論文， 2020 [2] 王 天輝 . 基于 ARM嵌入式網(wǎng)關(guān)的設(shè)計 [D]，河北大學(xué)碩士論文 ,2020 [3] 肖蒙等 .基于 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