论文研究-基于ARM的嵌入式网络视频监控系统的设计与实现 .pdf

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基于ARM的嵌入式网络视频监控系统的设计与实现,方卫民,孙百生,本文设计了一种基于嵌入式linux的网络视频监控系统。针对mjpeg流的多媒体数据实时传输要求,设计并实现了在Arm-linux平台下基于JRTPLIB库�
山国科技论文在线 序要实现的任务也样,只是编译时使用的编译器、部分头文件和库文件等需要涉及到具体 处理器体系结构 前已提到,本系统选择的摄像头是中星微的 。选择 作为 摄像头驱动该驱动是专门针对嵌入式系统作了优化,需要更少的内存以节省 坎入式系统资源。驱动可以在 下载 把 拷贝到宿主机的嵌入式内核的 下,然后依次执行: 解压并打补丁后将 文件火下 和 文件中带有部分 的内容分别添加到 和 中 进入嵌入式系统内核目录,执行 项 和 项 都选为保存推出。再依次执行 ,加载新内核 启动新内核, 这样新内核在启动后貮能支持摄像头了。摄像头正常工作后,接着进行下一步:视频 数据采集编程。 视频数据采集 在下进行视频采集,都是通过调用 简称的函数实现采集摄 像头视频数据的。是中关于视频设备的内核驱动,它为针对视频设备的应用程序 编程提供一系列接口函数。对于口摄像头,其驱动程序中需要提供基本的操作接 口函数 的实现,对中断的处理实现,内存映射功能以及对通 道的控制接口函数的实现等,并把它们定义在 中。这样当应用程 序对改备文件进行诸如等系统调用操作时, 内核将通过 结构访问 驱动程序提供的函数。 常用数据结构及其作用 设备基本信息设备名称、最大最小分辨率、信号源信息等。 设备采集的图象的各种属性:如颜色、对比度、亮度等。 各个信号源的属性如信号源编号、名字、制式等。 关于 的信息 利用进行映射的帧的信息每帧人小,最多支持的帧数、 每帧相对基址的偏移等。 用于内存映射 视频编程的流程 截取视频图象有两和方法:直接读取 内存映射 通过内核缓 冲区来读取数据;而 通过把设各文件映射到內存中,绕过了内核缓冲区,最快的磁 盘访问往往还是慢于最慢的内存访问,所以 方式加速了访问。另外, 系 统调用使得进程之间通过映射同一文件实现共享内存,各进程可以像访问普通内存一样对文 件进行访问,访问时只需要使用指针而不用调用文件操作函数,这样进程可以直接读写內存, 而不需要仟何数据的拷贝, 方式显而易见的好处是效率高。因为 的以上优点, 所以在程序实现中采用了 方式来读取视频图像。 数返回的地址就是存放图 像数据的地址,摄像头取得图像会包含若干咴,每一帧图像都相对此地址徧移固定的长度 山国科技论文在线 这样通过周而复始的进行就叫以将图像数据捕获卜来。(关于-数具体用法,可以 参考参考文献),视频采集的流程图如图二所示: 开始 初始化摄像头,打开观频设备 int fd=open (videodevice, 0- RDWR) 读取设备信息 ioctl(fd, VIDIOCGCAP, &videoca p) 读取映射信息 ioct 1(fd, VIDTOCGMBUF, &videombuf 读取映射信息 oct1(fd, VTDTOCGMBUF, &videonbu 建立内存映 nemorybuf-mmap(0, videombuf size, PROT READ PROT WRITE, MAP SHARED, fd, 开始一帜的图像截取 ioct. 1(vd->fd, VIDTOCMCAPTURE, &vmmap) 处理帧图像,网终传输单独线程 等行帧截取结束 octl(vd->fd, VIDIOCSYNC, &vmmap frame) 结末 () 图二:视频采集流程图 这样,图像数据就存放在 接下来的工作就 是将视频数据网络传输到客户端. 视频数据的网络传输和接收 传输协议 对于视频监搾来说,实时性要求要高于可靠性,而闬视频数据具有数椐量人、允许有 定误码率等特点,对压缩后的 视频流采用高效率的协议传输;同时为了保证可 靠的传输质量,网终传输部分采用了实时传输协议 ,该协议建立在传统的 协议之上,能够提供流媒体数据高效率传输,同时亦对多方用户连接建立、网终状况实时侦 测、用户管理、网终异常处理等有很好的支持。。 )是用于 上针对多媒体数据沇的种传输协议。 山国科技论文在线 被定义为在·对或对多的传输情况下工作,其目的是提供时间信息和实现流同步。 当应用程序开始一个会话时将用两个端山:一个给 本身并不能 为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制,也不提供流量控制或拥塞控制,它依靠 )提供这些服务。和起提供流量控制和拥塞 控制服务。在会话期间,各参与者周期性地传送包 包中含有已发送的数据 包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料,因此,服务器可以利用这些信息动态地改变传 输速率,甚至改变有效载荷类型。和配合使用,它们能以有效的反馈和最小的开 销使传输效率最佳化,因而特别适合传送网上的实时数据。 是目前解决流媒体实时传输冋题的最好办法,要在 平台上进行实时传 送编程,可以考虑使用一些开放源代码的厍,如 库 是一个的面向对象的库,它完全遵循 设计 是一个 用语言实现的库,因此这个库在安装编译时候要选用 作为编译器。 是一个高度封装后的库,程序员在使用它时很多时候并不用关心 数据报是如何被发送和接收的,因为这些都可以由 自己来完成。只要 或者 方法被成功调用, 就能够自动对到达的数据报进行处理 并且还会在需要的时候发送 数据报,从而能够确保蕐个会话过程的正确性 多播 多播技术( 也称多址广播或组播),是一种允许一台或多台主札(多播源) 发送单·数据包到多台主机(次的,同时的)的 网络技术。多播在发送数据时将数 据沇发往某个多播地址个类地址每个多播地址代衣个多播组。接收方加入这个多播 组,就可接收发往该组的数据。多播作为一点对多点的通信,减少了不必要的重盛发送,可 有效提高网终带宽的利用率和视频数据的实时性,是节省网终带宽的有效方法之一。而且 也支持多播传输,在该系统中选用了多播的传输方式。 基于 库多播的流媒体编程 在使用 进行实时流媒体数据传输之前,首先应该生 类的一个实例 来表小此次会话。在设置端的时候,与协议不一样,首 先在初始化打廾的 的时候,设置一个 同时设置端的和,然后再 根据祧频采样的频率设置时问戳。 下面给端和端的 发送和接收数据流程框图 山国科技论文在线 求取地11号 按收端科115 创建11E会 创R11会 指定效据接收端 加入多播纠 设支多揖 获:P证 送收抛没相过x 删险]II 发][凝书 <张收完h 图∶视数据发荙流程图图视殃效据按收流!l 至此,程序祧频采集和传输凵经完毕,在客户端接收到视频数据后,笔者采用了基于 斥编程,实现了视频图像的动态显示。 小结 本文重点阐述了基于嵌入式的网络视频监控系统的视频采集和网络传输关键技 术。为了提高效率,在视频采集、传输、显小时候采取多缓冲和多线程的方法。笔者经过交 义编译,移植到嵌入式平台,经测试,显示 图像可以达到帧秒,也可压缩为一段 视频流格式,用播放器播放出来,实现了预期功能 基于嵌入式的视频图像传输系统现在在各个领域正发挥着重要的作用,并有越米越多的 厂商投身于这个领域,随着视频图像处理技术、压缩技术的发展、网络传输能力的不断増强, 网络视频的优越性会逐步体现,相信嵌人式网络视频系统的应用会更为广泛。 山国科技论文在线 参考文献 何腆举,陈明,段磊强,等基于嵌人r服务器的远程视频监控系统测控技术, 孙天泽,袁文菊,张海峰嵌入式设计及驱动开发指南北京电子工业出版社, 构建嵌入式 系统雅默,译北京中国电力出版社 陈俊宏 嵌入式系统原理与实务北京中国铁道出版社, 环境高级编程尤晋元,译北京:机械I业出版社, 张威网络编程教稈北京希望电子出版社 作者简介: 方卫民,男,硕士硏究生,研究方向:检测技术与自动化装置 孙白生,男,博士生导师,研究方向:机械电」工程和检测抆术与自动化装置: 李娜,女,硕士研究生,硏究方向:检测技术与自动化装置。

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