基于ARM9的视频监控系统

论文总字数：15481字

目 录

第一章绪论1

1-1 课题的发展背景及研究意义1

1-1-1 发展背景1

1-1-2 研究意义1

1-2 国内外视频监控的发展现状1

1-3 论文主要内容及各章节结构安排2

第二章软硬件开发平台3

2-1 硬件开发平台3

2-1-1 S3C2451芯片的架构3

2-1-2 视频监控系统结构设计3

2-2 嵌入式 Linux 软件开发平台3

2-2-1 BootLoader简介3

2-2-2 内核镜像的制作4

2-2-3 挂载文件系统5

第三章数据的采集与处理6

3-1 摄像头驱动的移植6

3-1-1 摄像头的介绍6

3-1-2 基于中微星 ZC301 摄像头的驱动6

3-2 数据的采集/

3-2-1 数据结构的分析/

3-2-2 mmap方式与 read 方式9

3-2-3 数据的采集9

3-3图片数据的本地存储11

3-3-1 SD卡的挂载11

3-3-2 数据的存储11

3-3-3 数据格式的转换12

3-4图像数据的处理13

3-4-1 OpenCV简介13

3-4-2 人脸识别涉及的功能模块以及人脸识别的实现13

第四章数据的传输15

4-1 网络传输15

4-1-1 TCP/IP 协议的介绍15

4-1-2 socket 简介15

4-2在网页模式模式下的视频传输16

4-2-1 套接字的使用16

4-2-2 网页编程17

4-3 S3C2451 平台下 BOA 服务器的移植17

第五章调试与结果20

5-1 系统运行与调试20

5-2 效果20

第六章总结23

参考文献24

致谢25

基于 ARM9 的视频监控系统

陈文勇

，China

Abstract：

It introduces the present situation of video surveillance system at home and abroad in this article. Designed based on a solution based on the ARM architecture of the main chip USB camera, it leverages the advantages of a fast and high network transmission reliability to realize the remote video monitoring and warning solutions.

The Linux operating system is working as a platform in this system. The speed of software development was greatly improved by the open-source Linux operating system, and the rich kernel drivers meet its peripherals used in most systems. At the same time, the Linux operating system, as an embedded system operating system, has a very strong portability and cutting. The core of this topic is based on the use of socket programming TCP / IP protocol, and boa server applications, and use opencv to achieve the video face recognition. Development platform is mainly S3C2451 development board, and the ARM microprocessor was introduced, the overall structure of the hardware system was also introduced. The main software transplant Linux system, video capture and processing, data transmission, image processing, as well as web mode video read.

Key words：ARM9 ;Linux ;USB Camera ; opencv; Socket Programming ; Boa server;

第一章 绪论

1-1课题的发展背景及研究意义

1-1-1发展背景

在安防领域和工控领域的现场，越来越多的人已经开始接受远程视频监控系统。在另一方面，作为嵌入式系统，人性化的远程视频监控系统的发展更为迅速。在内置Web服务器技术的发展，嵌入式视频监控系统的到来，已经成为最广泛使用的。执行Web服务器之后，用户简单地打开在PC端或电话终端的浏览器，就可以实时地观察到远程摄像头，并可以获取特定的数据用于处理图像，诸如例如面部识别、本地存储等作。

1-1-2 研究意义

本文是基于技术的嵌入式Web服务器，与传统的Web服务器相比，其占用的资源少，唯一的缺点是单一任务的执行。然而，在许多情况下，如果系统仍然使用传统的Web服务器，导致浪费资源不可避免地浪费，传统的服务器，它并不需要如此数量的硬件资源。这时，在一些非常适合嵌入式系统的小尺寸的功能简单的Web服务器的，它会显示其自身的优势。在本文中，利用其对视频数据进行远程传输原因是web服务器需要占用的资源少，而且稳定性还高。

1-2国内外视频监控的发展现状

海外在嵌入式视频监控方面的起步要远远早于国内，90年代以来，出现了大量的技术人员参加到嵌入式开发中。如今，许多嵌入式的远程视频监控系统已经如雨后春笋般出现。其中最为广泛使用的是mjpg-streamer 项目^[1]。任何移植了linux系统的嵌入式系统都能使用mjpg-streamer ^[2]，在 V4L 框架下通过一系列定义好的API来捕获摄像头采集到的画面^[3]，通过插件来管理输入输出，同时，该项目可以用多种方式进行同一时间输出。在所有输出方式之中使用最多是网络输出模式，该输出模式是采用网络编程将获取到的视频数据传递到 PC 端或者移动终端，并通过浏览器进行浏览，其次是以文本方式输出。与mjpg-streamer项目不同的是项目 ，视频数据的本地显示便是其最大的特色^[4]，通过查看的源代码可以知道， luvcview项目是对摄像头进行实时监控，以捕获视频数据在本地解压、显示，这样便可实时监测到摄像头捕捉到的画面。但是，没有远程监控便是其最大的缺点。

C / S模型是一个除了B / S视频数据传输模式之外的很好选择。要能够实现在Linux中远程监控，servfox / spcaview项目就可以做到。其中所述远端是一个发送程序用于通过Linux的V4L框架servfox视频访问执行图像，和所述主机计算机建立通信。 spcaview是在PC机的基于Linux的视频捕捉程序，将已被发送的数据捕捉和在PC端显示的图像。该项目的不足之处便是，用户界面不友好，因为spcaview工具是开发人员基于Linux操作系统的开发的，可能不能让你很快地习惯复杂的命令行，Linux更不能实现一个图形化友好界面。

在视频监控系统的发展中，系统开发所采用的芯片大多数是ARM架构的芯片，与其他芯片相比其最大的优势就是高超的性价比。然而，在一些监控系统的开发中，你可能必须使用FPGA芯片来代替ARM芯片，因为它有着比ARM芯片更快的速度。在FPGA 芯片中，ML507 就是一款具有非常强大性能的芯片， Linux 操作系统能够轻松地再 ML507芯片上实现是因为该芯片的内核是powerpc440架构的内核^[5]。比ARM架构更高的图像处理速度使得图像采集和高分辨率和高帧速率的传输。然而，已知方案的高昂成本，也成为了限制了发展的重要因素。

在中国，经过20多年的飞速发展，对国外先进技术的引进、超越，在视频监控系统中也发现了一些特别有效的方案。北京邮电大学的学生推出了一款森林远程无线防火监控系统^[6]，除了视频的捕获知网，其最大的特点更是能够通过GPRS的使用将视频进行实时传输。还添加温度模块的温度传感器，如果温度太高，系统便经由GPRS进行警报，在移动网络的发展的同时，移动网络被添加到远程监视系统未来的研制趋势中。

嵌入式视频监控技术的飞速发展，继续显示各种架构的设计。更高的视频分辨率，更快的处理速度比视频数据将成为行业未来发展的方向。在另一方面，以节约成本的方式的前提下，每个公司努力发展的方向是开发更具成本效益的视频监控系统。

1-3论文主要内容及各章节结构安排

本次设计是整个系统的软硬件平台的实现，除了要把远程监控的基本功能实现之外，同时还要增加了一些其他的、基本系统所没有的特殊功能，比如图像的缓存，人脸识别与预警、网页模式的设计等。本课题采用理论与实践相结合，具有一定的实用价值。系统总体结构如图一所示：

图一 总体结构图

论文的正文一共有六章，每章分别各自对软硬件的设计进行了讲解，主要概述如下：

第一章是绪论，它着重于目前的发展情况，并在国内外嵌入式视频监控不足，一些引入视频监控系统的背景和目标的研究价值，在最后介绍了本文主在内容、个别章节的简要概述。

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