近年来,监控系统从鲜为人知的幕后走进了前台、走进了人们的生活,监控技术己从第一代全模拟系统发展到第三代完全数字化的阶段。目前,随着微处理器技术和计算机网络技术的进步,基于嵌入式Web的网络视频监控系统逐渐得到了人们的广泛关注,以网络为基础的数字视频监控系统已经发展成为视频监控系统发展的主流。 本文在分析视频监控的现状和发展趋势之后,针对当前视频监控系统的不足,结合市场应用前景设计了一种较好的远程视频监控的应用方案。该方案是在当前非常流行的ARM微处理器上,利用强实时操作系统VxWorks与高性能开源的嵌入式Web服务器和嵌入式数据库相结合,建立高效的、可及时响应的嵌入式视频监控服务器,该系统支持USB摄像设备、文件存储、数据库管理,具有较高的性价比。 论文详细阐述了视频监控系统软硬件的总体设计,主要致力于嵌入式操作系统在S3C2410开发板上的移植,深入研究了闪存文件系统TFFS、以太网卡的工作机制、VxWorks USB协议栈,并实现了硬件上对应的驱动程序。在嵌入式操作系统成功实现后,完成了嵌入式Web服务器GoAhead和嵌入式数据库Berkeley DB的移植。同时,在软件层次上设计和实现了基于Web视频监控的前端服务CGI程序的功能模块。 本系统是ARM技术、VxWorks操作系统、网络技术在嵌入式领域的综合应用,本系统可应用于交通控制、实时探测、安全检查等领域,并对视频监控在其他领域的应用有一定的参考价值。
标签: ARMVxWorks Web 视频监控系统
上传时间: 2013-04-24
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随着人们对于数字视频和数字图像的需求越来越大,数字电视广播和手机电视迅速发展起来,但是人们对于数字图像质量的要求也越来越高。对于观众来讲,画面的质量几乎是最为重要的,然而由于信道传输特性不理想和加性噪声的影响,不可避免地会产生误码,导致图像质量的下降,甚至无法正常收看。因此,为了保障图像质量就需要采用纠错编码(又称信道编码)的方式来实现通信。在数字视频广播系统(DVB)中,无论是卫星传输,电缆传输还是地面传输都采用了信道编码。 本文首先深入研究DVB标准中的信道编码部分的关键技术;然后依照DVB-T标准技术要求,设计并硬件实现了数字视频传输的信道编解码系统。在该系统中,编解码器与信源端的接口利用了MPEG-2的视频传输接口同步并行接口(SPI),这种接口的应用让系统具有很强的通用性;与信道端接口采用了G.703接口,具有G.703接口功能和特性的数据通信设备可以直接与数字通信设备连接,这使得应用时对于信道的选择具有较大的灵活性。 在深入理解RS编解码算法,卷积交织/解交织原理,卷积编码/VITERBI译码算法原理的基础上,本文给出了解码部分的设计方案,并利用Xilinx公司的SpartanⅢ系列XC3S2000芯片完成方案的硬件实现。在RS解码过程中引入了流水线机制,从而很大程度上提高了解码效率。解交织器部分采用了RAM分区循环法,利用对RAM读写地址的控制实现解卷积交织,这种方法控制电路简单,实现速度比较快,代价小。VITERBI译码器采用截尾译码,在几乎不影响译码准确度的基础上大大提高了解码效率。
上传时间: 2013-07-16
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随着社会的发展,网络视频监控系统已经成为日常生产生活中的重要辅助设备,应用十分广泛。当前视频监控系统正逐步由模拟化走向数字化,随着视频压缩技术和网络技术的发展,开发新一代的基于计算机网络和多媒体MPEG-4压缩算法的视频监控系统已成为整个行业技术发展的主要方向之一。人们有时会采用DSP与MPEG-4算法结合的方案来实现,也有的部门采用了片上系统(SOC),但这些不但编程极度复杂,而且成本也过高。本文提出并研究设计了一种基于ARM微处理器S3C2410、MPEG-4专用压缩芯片MPG440、以嵌入式Linux为操作系统的视频监控系统方案,不仅开发便捷、成本低廉,而且实时性较好,适应范围广。 首先,采用软硬件协同设计的思想提出了系统的总体设计方案,系统的整体架构分为摄像头、云台控制器、网络视频服务器以及客户端PC机等四大部分。 第二,以三星公司的S3C2410芯片和DAVICOM公司的DM9000以太网接口芯片为硬件核心,对整个系统进行了模块化的硬件电路的设计。根据S3C2410的特点及系统整体需求,完成了电源复位模块、晶振模块、存储器接口模块、视频数据处理模块、以太网接口模块、云台控制模块等的硬件选型与电路连接。其中,在云台控制模块等的电路设计中充分体现了优化设计的技巧,并重点对网络接口部分和视频数据处理部分进行了详细的硬件设计与说明。阐述了整个系统的工作流程。 第三,从应用需求出发,选择嵌入式Linux操作系统作为本系统的软件平台,搭建了交叉式的开发环境,对bootloader进行了选择,并给出了加载步骤。完成了对嵌入式Linux内核的选择及移植。 第四,采用基于任务的设计方法对服务器端的软件进行了总体设计,主要包括共用程序库、config配置文件、日志文件以及多个任务等。并对运行于客户端的软件设计进行了简要说明。 第五,由于数字视频传输的实时性能和通过网络传输以后客户端接收的视频图像质量在本系统中至关重要,所以本文对传输信道和网络协议进行了优化选择,并详细阐述了IP组播技术、流媒体传输协议等在图像传输过程中的具体应用。
上传时间: 2013-04-24
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由于信道中存在干扰,数字信号在信道中传输的过程中会产生误码.为了提高通信质量,保证通信的正确性和可靠性,通常采用差错控制的方法来纠正传输过程中的错误.本文的目的就是研究如何通过差错控制的方法以提高通信质量,保证传输的正确性和可靠性.重点研究一种信道编解码的算法和逻辑电路的实现方法,并在硬件上验证,利用码流传输的测试方法,对设计进行测试.在以上的研究基础之上,横向扩展和课题相关问题的研究,包括FPGA实现和高速硬件电路设计等方面的研究. 纠错码技术是一种通过增加一定的冗余信息来提高信息传输可靠性的有效方法.RS码是一种典型的纠错码,在线性分组码中,它具有最强的纠错能力,既能纠正随机错误,也能纠正突发错误.在深空通信,移动通信以及数字视频广播等系统中具有广泛的应用,随着RS编码和解码算法的改进和相关的硬件实现技术的发展,RS码在实际中的应用也将更加广泛. 在研究中,对所研究的问题进行分解,集中精力研究课题中的重点和难点,在各个模块成功实现的基础上,成功的进行系统组合,协调各个模块稳定的工作. 在本文中的EDA设计中,使用了自顶向下的设计方法,编解码算法每一个子模块分开进行设计,最后在顶层进行元件例化,正确实现了编码和解码的功能. 本文首先介绍相关的数字通信背景;接着提出纠错码的设计方案,介绍RS(31,15)码的编译码算法和逻辑电路的实现方法,RTL代码编写和逻辑仿真以及时序仿真,并讨论了FPGA设计的一般性准则以及高速数字电路设计的一些常用方法和注意事项;最后设计基于FPGA的硬件电路平台,并利用静态和动态的方法对编解码算法进行测试. 通过对编码和解码算法的充分理解,本人使用Verilog HDL语言对算法进行了RTL描述,在Altera公司Cyclone系列FPGA平台上面实现了编码和解码算法. 其中,编码的最高工作频率达到158MHz,解码的最高工作频率达到91MHz.在进行硬件调试的时候,整个系统工作在30MHz的时钟频率下,通过了硬件上的静态测试和动态测试,并能够正确实现预期的纠错功能.
上传时间: 2013-07-01
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视频监控系统是一门集计算机技术、通信技术和数字视频技术于一体的综合系统。目前视频监控正向着数字化、网络化的方向发展。实现基于网络的视频监控系统的关键是一种嵌入式设备,它应该能够采集压缩视频数据并通过网络进行传输。 本文介绍了一种基于嵌入式Linux的网络视频监控系统的设计和实现方法。首先从整体上分析了网络视频监控系统的总体设计方案,给出了视频服务器的硬件框架和软件体系,并重点讨论了在ARM处理器上实现MPEG-4压缩编码的方法。其次在ARM硬件平台成功构建了armlinux嵌入式系统:包括引导程序Bootloader的设计、修改配置linux内核以及制作JFFS2文件系统。其中创新地提出了从nandflash启动U-BOOT具体设计方法。为了完成系统进一步的视频采集工作,系统实现了USB数码摄像头的驱动。在应用程序开发过程中,首先设计了基于Vide04Linux的视频采集程序,并采用mmap(内存映射)方式截取图片。其次重点分析了MPEG-4编码模型XVID程序中的运动估计部分,并研究了半像素快速搜索算法,从而减少了搜索点数提高了运算速度。最后利用开源JRTPLIB库实现视频数据流的RTP传送。 整个设计都是在深圳旋极公司研制的SUPER-ARM硬件平台上进行的,linux内核采用2.4.18。其中MPEG-4编码优化测试是在ARM DeveloperSuite(ADS)version 1.2中完成。 本课题为在ARM平台实现网络视频监控的设计做了有益的探索性尝试,对今后进一步完成远程嵌入式视频监控系统的设计有着积极的意义。
上传时间: 2013-07-21
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本文是四川省教育厅重点项目“经济型网络同步课堂关键技术研究与装备开发”关键技术的一部分,主要内容是实现嵌入式视频采集与存储。通过构建基于ARM微处理器和开源Linux操作系统的平台,实现视频数据的通用USB移动存储设备存储,达到经济型的目标。 本文详细介绍了整个系统平台研究开发和设计实现的过程。论文讨论了ARM微处理器在嵌入式系统中的应用,实现了SDRAM存储系统、Flash存储系统、串口、USB接口、IIC接口等模块的原理设计;分析了高速印制电路板设计中的难点并予以克服,实现了印制电路板设计。 论文介绍了Linux作为嵌入式操作系统的特点与优势,实现了将其完整移植到一个新硬件平台;论文同时还实现了引导代码、根文件系统、驱动程序等内容;视频采集与存储应用,设计采用缓冲区的方法保证其衔接,采用Linux线程机制进行多任务调度,最终实现了视频采集存储功能。 本系统充分结合了计算机科学、嵌入式技术和数字视频技术等前沿领域的众多理论和成果,体现了学科交叉与技术集成的创新。
上传时间: 2013-06-02
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LDPC码以其接近Shannon极限的优异性能在编码界引起了轰动,成为研究的热点。随着研究的不断深入和技术的发展,目前,LDPC码已经被多个通信系统定为信道编码方案,并被应用到第二代数字视频广播卫星(DVB—S2)通信系统中。由于LDPC码译码过程中所涉及的数据量庞大,译码时序控制复杂,如何实现LDPC码译码器成为了人们研究的重点。 论文以基于FPGA实现LDPC码译码器为研究目标,主要对译码算法选择、译码数据量化、定点数据表示方式、译码算法关键运算单元的FPGA设计和译码的时序控制进行了深入研究。首先分析了LDPC码的基本译码原理和常用译码算法。然后重点分析了BP算法、Log-BP算法、最小和算法和归一化最小和算法,并对四种译码算法的纠错性能和译码复杂度进行比较论证,选出适合硬件实现的译码方案。结合通信系统,对译码算法进行仿真分析,确定了译码算法的各个参数值和译码量化方案。 在系统仿真分析论证的基础之上,以归一化最小和译码算法为理论方案,利用硬件描述语言编写译码功能模块,并基于FPGA实现了固定译码长度的LDPC码译码器,利用MATLAB和Modelsim分别对译码器进行了功能验证和时序验证,最后模拟通信系统完成了译码器的硬件测试。
上传时间: 2013-04-24
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低密度校验码(LDPC,Low Density Parity Check Code)是一种性能接近香农极限的信道编码,已被广泛地采用到各种无线通信领域标准中,包括我国的数字电视地面传输标准、欧洲第二代卫星数字视频广播标准(DVB-S2,Digital Video Broadcasting-Satellite 2)、IEEE 802.11n、IEEE 802.16e等。它是3G乃至将来4G通信系统中的核心技术之一。 当今LDPC码构造的主流方向有两个,分别是结合准循环(QC,Quasi Cyclic)移位结构的单次扩展构造和类似重复累积(RA,Repeat Accumulate)码构造。相应地,主要的LDPC码编码算法有基于生成矩阵的算法和基于迭代译码的算法。基于生成矩阵的编码算法吞吐量高,但是需要较多的寄存器和ROM资源;基于迭代译码的编码算法实现简单,但是吞吐量不高,且不容易构造高性能的好码。 本文在研究了上述几种码构造和编码算法之后,结合编译码器综合实现的复杂度考虑,提出了一种切实可行的基于二次扩展(Dex,Duplex Expansion)的QC-LDPC码构造方法,以实现高吞吐量的LDPC码收发端;并且充分利用该类码校验矩阵准循环移位结构的特点,结合RU算法,提出了一种新编码器的设计方案。 基于二次扩展的QC-LDPC码构造方法,是通过对母矩阵先后进行乱序扩展(Pex,Permutation Expansion)和循环移位扩展(CSEx,Cyclic Shift Expansion)实现的。在此基础上,为了实现可变码长、可变码率,一般编译码器需同时支持多个乱序扩展和循环移位扩展的扩展因子。本文所述二次扩展构造方法的特点在于,固定循环移位扩展的扩展因子大小不变,支持多个乱序扩展的扩展因子,使得译码器结构得以精简;构造得到的码字具有近似规则码的结构,便于硬件实现;(伪)随机生成的循环移位系数能够提高码字的误码性能,是对硬件实现和误码性能的一种折中。 新编码器在很大程度上考虑了资源的复用,使得实现复杂度近似与码长成正比。考虑到吞吐量的要求,新编码器结构完全抛弃了RU算法中串行的前向替换(FS,Forward Substitution)模块,同时简化了流水线结构,由原先RU算法的6级降低为4级;为了缩短编码延时,设计时安排每一级流水线计算所需的时钟数大致相同。 这种码字构造和编码联合设计方案具有以下优势:相比RU算法,新方案对可变码长、可变码率的支持更灵活,吞吐量也更大;相比基于生成矩阵的编码算法,新方案节省了50%以上的寄存器和ROM资源,单位资源下的吞吐量更大;相比类似重复累积码结构的基于迭代译码的编码算法,新方案使高性能LDPC码的构造更为方便。以上结果都在Xilinx Virtex II pro 70 FPGA上得到验证。 通过在实验板上实测表明,上述基于二次扩展的QC-LDPC码构造和相应的编码方案能够实现高吞吐量LDPC码收发端,在实际应用中具有很高的价值。 目前,LDPC码正向着非规则、自适应、信源信道及调制联合编码方向发展。跨层联合编码的构造方法,及其对应的编码算法,也必将成为信道编码理论未来的研究重点。
上传时间: 2013-07-26
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纠错码技术是一种通过增加一定冗余信息来提高信息传输可靠性的有效方法。RS码是一种典型的纠错码,在线性分组码中,它具有最强的纠错能力,既能纠正随机错误,也能纠正突发错误,在深空通信、移动通信、磁盘阵列、光存储及数字视频广播(DVB)等系统中具有广泛的应用。 DVD是一种高容量的存储媒质。DVD技术的应用很广泛,在数字技术中占有重要地位。DVD系统中采用里德-所罗门乘积码(RS-PC:Reed-Solomon ProductCode)进行纠错,RS码译码器在伺服芯片中具有重要作用。 FPGA在开发阶段具有安全、方便、可随时修改设计等不可替代的优点,在电子系统中采用FPGA可以极大的提升硬件系统设计的灵活性,可靠性,同时提高硬件开发的速度和降低系统的成本。FPGA的固有优点使其得到越来越广泛的应用,FPGA设计技术也被越来越多的设计人员所掌握。 本文首先介绍了编码理论和常用的RS编译码算法,提出RS编码器实现方案,详细分析了译码器的ME算法和改进BM算法的实现,针对ME算法提出了一种流水线结构的纠删纠错RS译码器实现方案,在译码器复杂度和延时上作了折衷,降低了译码器的复杂度并提高了最高工作频率,利用有限域乘法器的特性对编译码电路进行优化。这些技术的采用大大的提高了RS编译码器的效率,节省了RS编译码器占用的资源。在Xilinx公司的Virtex-II系列FPGA上设计并成功实现了RS(208,192)编译码器。
上传时间: 2013-07-20
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随着计算机科学和视频技术的广泛发展,数字图像采集在电子通信与信息处理领域得到了广泛的应用,例如广播电视的数字化、网络视频、监视监控系统等. 视频图像采集卡作为计算机视频应用的前端设备,承担着模拟视频信号向数字视频信号转换的任务,在多媒体时代占据着重要的位置.设计一种功能灵活,使用方便,便于嵌入到系统中的视频信号采集电路具有重要的实用意义. 本文首先介绍数字图像采集系统的发展现状和前景,提出了本次设计的目标: 完成基于PCI总线的高分辨率图像采集卡设计.然后简单介绍了本次设计用到的基本理论:数据采集理论,特别说明了采样和量化的定义与区别,以及量化的几种方式和量化与AD技术之间的关系. 图像采集系统的基本构成,是以数字信号处理器为核心,控制外围的A/D、D/A转换器和外围存储器.本文对比了当下流行的DSP芯片和IFPGA芯片作为数字处理核心的优缺点,并根据系统实际需要,选用FPGA作为数字信号处理器.然后列举了几款常用A/D视频芯片,还介绍了SDRAM控制的基本流程,最后提出了系统的整体设计方案. 图像采集卡的硬件设计分为A/D前端模拟通道设计和FPGA数字信号传输及外围电路设计.本文重点介绍了A/D芯片外围电路连接和使用方法,对PCI总线和它的控制电路也做了详细阐述.对图像采集卡的PCB布局布线也有详细说明. 图像采集卡FPGA内部程序构成也是本文的一个重点.本次的程序设计主要分为数据采集模块,即与A/D接口模块,数据暂存模块,即SDRAM读写控制模块,数据处理模块和数据传输模块,即PCI控制模块.重点在于对的SDRAM的连续读写控制和各个模块间的协调工作.说明了.A/D采集数据从接收到存储详细过程,以及对SDRAM读写状态机和PCI总线的操控. 最后介绍了硬件调试和FPGA程序验证结果.详细说明了以Modelsim为平台的前端功能仿真和后端时序仿真,以及以SignalTapⅡ为平台,程序下载到FPGA中进行的实时验证.结果表明整个图像采集系统基本达到了系统设计中所给出的性能指标,证明了整个系统设计的正确性和合理性.
上传时间: 2013-04-24
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