基于S3C2440的嵌入式视频网络监控系统

上海交通大学硕士学位论文基于S3C2440的嵌入式视频网络监控系统姓名：柳亚东申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：路林吉20090101基于S3C2440的嵌入式视频网络监控系统摘要IT技术特别是集成电路和IT技术的发展，使视频监控系统正由传统的基于模拟监控的模式向全数字模式发展，并越来越和网络和图像处理技术相结合。

本课题基于嵌入式系统设计了一种监控系统。

本系统由视频服务器和后台客户监控端两部分组成。

本系统采用ARM9系列处理器S3C2440作为MCU，并在其上移植嵌入式Linux做为软件开发平台。

由于当前监控系统的发展方向是以视频服务器为核心的第三代全数字化远程视频集中监控模式，而本系统顺应上述趋势采用网络和后台客户端连接。

本系统视频采集部分用CCD摄像头获取模拟视频信号，然后经由SAA7111进行AD转换，将其转换为YUV信号，并由ZR36060进行视频的压缩。

本系统有两种工作模式，无人抓拍模式和视频监控模式。

两种模式都是采用Video4Linux API抓取图像。

无人抓拍模式每隔0.5s抓取一帧原始bmp格式图像，打上时间标签并压缩为jpeg格式后将其存储至U盘；连续视频监控模式将连续抓取到的jpeg格式图像帧数据通过网络传送至后台PC进行显示和视频文件的生成。

这样一来，前端部分(摄像头和开发板)构成视频服务器，后台PC构成客户显示端，负责视频图像的显示和视频文件的生成。

后台PC端采用跨平台的用户界面开发工具Qt进行显示界面的编写，同时与音视频解决方案ffmpeg相结合，完成了视频图像的显示和视频文件的生成。

由于所采用的工具都是跨平台的，所以后台程序具有很好的移植性。

这套智能监控系统与专业设备比较，价格低廉、安装简单、即插即用、一键操作，并且体积小巧。

关键词：嵌入式系统，ARM9，Linux，视频采集，视频编码，ffmpeg，网络编程，TCP/IP,QtEmbedded video monitoring network system based on S3C2440ABSTRACTWith the development of IT and the technology of integrate circuit, the video monitoring system is going from traditional anolog monitoring mode to full-digitalized mode, it is combining the network and image processing technology more and more. However, some professional video monitoring system is always very expensive.This paper introduces a video monitoring system based on embedded system, wich consists of two parts: the video server and the back PC client. We use S3C2440 which is an ARM9 processor as the controller, and make use of embedded Linux.Nowadays, the trend of the monitoring system is that third generation of completely digitalized centralized monitoring mode whose core is visual server. So our system connects the server at the front end with the client at the back PC via net.The video capturing interface in our system uses a camera to capture the analog video sigal. The analog signal will be converted into YUV digital signal by SAA7111, then it will be compressed by ZR36060.There are two work modes in our system: unmanned-capturing mode and continual-video-monitoring mode. Both of the two modes use Video4Linux API to capture the images. The unmanned-capturing mode would capture one frame every half a second, then it will print the time stamp in the image and compress the image into Jpeg format. The continual-video-monitoring mode would send the continual frames to the back PC via net. The program in the back PC would display the continual frames and compress them into a video file. Thus, the devices in the front end (the camera and the ARM board) works as a video server while the program in the back PC works as the client which would display the continual frames and produce a video file.We use Qt to code the user interface program. Qt is a popular development kit which is portable between in different platforms. And weproduce the video file using ffmpeg which is a very excellent audio and video solution. Because all the kits we use are both portable, our program can run both in linux and windows platform.Our system is low-cost and it is very convenient to set up the system.Keywords: Embedded system, ARM9, Linux, video capturing, , video encoding, network programming, TCP/IP, Qt第一章绪论1.1 课题来源随着IT技术特别是集成电路和IT技术的发展，视频监控系统正由传统的基于模拟监控的模式向全数字模式发展，并越来越和网络和图像处理技术相结合，但目前一些高性能的专业视频监控系统往往价格昂贵。

本课题结合Internet技术和图像视频处理技术，开发一套基于嵌入式Linux 的视频监控系统，实现了独立的嵌入式智能终端设备及其与Internet的直接接入，通过网络与后台PC进行通信；在嵌入式智能设备终端上要完成视频图象采集、存储和处理工作，并通过 Internet 传输图象到后台PC。

这样，前端作为一视频服务器。

而后台PC对接收到的图像做实时显示并进行视频打包处理，作为客户端。

上述思路也正是以网络视频服务器为核心的第三代全数字化远程视频集中监控模式的发展方向。

本系统有两种工作模式，无人抓拍和视频监控。

无人抓拍模式由系统外接热释电红外传感器触发。

当有人体入侵时，红外传感器输出电平转换，启动图像抓拍，每隔0.5秒抓拍一张图片。

而连续视频捕捉则是将捕捉到的连续图像最多以每秒钟20帧的速度通过网络送往后台PC。

本课题所设计的系统成本低，操作简易，安装方便，即插即用，体积小巧。

整个系统采用ARM9处理器S3C2440作为系统核心，外接红外触发开关，可以检测例如人，动物等并启动视频监控。

无人抓拍模式（每隔一秒或者半秒）以原始RGB的格式捕捉图像，记录时间戳并压缩成JPEG格式，将其存入移动存储设备如U盘。

视频监控模式则直接捕捉JPEG流，并将捕获的连续帧通过网络传入监控室，并在后台PC上实时显示并用MPEG-4编码标准进行视频打包处理。

1.2 视频监控系统的发展趋势视频监控技术，随着计算机、编解码、网络传输技术的发展，目前正朝着数字化、智能化、IP化、网络化继续发展。

同时视频监控同其他技术相结合，产生了许多新的应用，这有助于满足不同视频监控用户的需求[1]。

1.视频监控数字化视频监控发展经历了模拟视频监控、半数字监控、数字监控三个阶段。

对于视频监控，数字化存储带来的是一场革命性的变化。

数字化是21世纪的时代特征，视频监控的数字化是监控技术的必然趋势。

2. 视频监控智能化智能化是视频监控技术发展比较高级的层次。

由于视频监控的数据量非常大，而用户真正需要的信息只是少部分，或者说真正需要监视的只是发生概率很少的某些事件，如何通过海量数据获取有价值的信息或者说如何从目视解释变为机器自动解释是视频监控技术发展的一个新方向。

因为能把视频监控从静态的、事后取证变成动态的、实时预防和告警对用户来说显得更加重要。

实际上现有的监控系统都配置有如自动位移侦测、昼夜自适应切换存储、预警设置（如可疑人物照片、指纹等）等一些低级形式的智能化功能。

随着技术的发展，全智能的监控系统将要求事发前能够识别并作出正确的判断，为人们提供最为有效、及时的快速反应措施。

3. 视频监控IP化视频网络、IPTV等都是网络快速发展的重要应用。

随着Internet技术的发展，基于IP的视频监控更能为人们所接受，网络摄像机把压缩的视频信息通过TCP/IP协议，采用流媒体技术实现视频在网上的多路复用传输，拥有授权的用户可以随时访问互联网，实现对整个监控系统的指挥、调度、存储、授权控制等功能。