基于ARM9和CCD的嵌入式视频采集与传输系统设计.pdf

武汉理工大学硕士学位论文摘要由于视频监控具有信息内容丰富、准确、实时性等特点，目前在许多领域得到了广泛的应用相对于传统的视频监控系统，嵌入式系统具有体积小、功耗低、性能好、可靠性高等突出特点，同时可以结合I n t e r n e t 实现远程监控针对当前视频监控现状，结合现在对于远程视频监控的需要设计了在S 3 C 2 4 4 0 A 微处理器平台上面的嵌入式视频监控系统，该系统采用嵌入式W E B服务器传输实时视频和G P R S 无线网络传输静态图片的结合方式，提高了监控信息的准确性和监控的自由度本文研究了当前各种嵌入式视频图像采集系统，通过对比分析进行了嵌入式视频采集处理与传输系统的选型，包括视频采集摄像头、嵌入式微处理器、嵌入式操作系统、远程监控方案等，并提出总体设计方案设计完成了系统各模块的硬件电路设计，进行了嵌入式系统内核的移植以及各个设备驱动模块程序的设计本文具体描述了L i n u x 下的ⅡC 、D M A 模块的设计，通过对于外部视频A D芯片T V P 5 1 5 0 的配置，将摄像头采集到的视频模拟信号转换成数字信号Ⅵ| J V ⅥⅣ视频信号进入S 3 C 2 4 4 0 A 的C a m e r a 模块，转化成I 硒B 5 6 5 图像格式信号，并直接写入L C D 的F r a m eB u f f e r 接口函数的虚拟空间中，通过L C D 可以显示采集到的视频图像，并通过嵌入式W e b 服务器实现视频数据的网络传输，进行远程监控。

当接收到警告信号的时候，视频监控系统将通过G P R S 无线网络按设置好的时间间隔上传图片到监控中心，直到接收到结束信号通过G P R S + I n t e r n e (网络的方式保证了数据的可靠性以及安全性关键字：$ 3 C 2 4 4 0 A ，无线监控，C C D 图像采集，G P R SI武汉理工大学硕十学位论文A b s t r a c tV S S ( V i d e oS u r v e i l l a n c eS y s t e m ) i sw i d e l yu s e di nm a n ya r e a sw i t hi n t u i t i v e ，r e a l —t i m ea n dc o n t e n t - r i c hi n f o r m a t i o n ．C o m p a r e dw i t ht h et r a d i t i o n a lV S S ，E m b e d d e dV i d e oS u r v e i l l a n c eS y s t e mi sm o r ea p p r o p r i a t ei nm o d e mt i m e sw i t hs m a l ls i z e ，l e s se n e r g yc o n s u m p t i o na n dh i g hr e l i a b i l i t y ．A tt h es a m et i m e ，t h es y s t e ma l s oc o u l da c h i e v er e m o t em o n i t o r i n gw i t hI n t e r n e t ．A i m i n ga tt h es t a t u so fV S Sc u r r e n t l ya n dt h ed e m a n do fr e m o t em o n i t o r i n g ，t h i sd e s i g ne x p l o i t st h ee m b e d d e dv i d e os u r v e i l l a n c es y s t e m ，w h i c hi sb a s e do nt h ep l a t f o r mo fA R M 9m i c r o p r o c e s s o r ．n _ r o u g ht r a n s m i t t i n gt h er e a l - t i m ev i d e ob y I n t e m e ta n dt h ei m a g eb yG P R Sw i r e l e s sn e t w o r k s ，i tc o u l di m p r o v et h ea c c u r a c yo fm o n i t o r i n gi n f o r m a t i o na n dt h ed e g r e eo ff r e e d o mo fv i d e om o n i t o r ．T h ep a p e ra n a l y s i s e dt h ee m b e d d e dv i d e os u r v e i l l a n c es y s t e ma n dr e s e a r c h e da l lk i n d so fs y s t e m s ．I nv i e wo ft h es t a t u so fv i d e os u r v e i l l a n c es y s t e m s ，t h eo v e r a l ld e s i g ns e l e c ts u i t a b l em o d u l e sf i n a l l y , i n c l u d i n gv i d e oc a p t u r ec a m e r a , e m b e d d e dm i c r o p r o c e s s o r , e m b e d d e do p e r a t i n gs y s t e m sa n dr e m o t em o n i t o r i n gp r o g r a m s ．T h ep a p e rc o m p l e t e dt h eh a r d w a r em o d u l e sd e s i g na n dt r a n s p l a n t e de m b e d d e ds y s t e mk e r n e la n dd e s i g n e dd e v i c ed r i v e ro f m o d u l e s ．T h ea r t i c l ed e s c r i b e dt h ed e s i g no fI I Ca n dD M Am o d u l e su n d e rL i n u xs y s t e m ．B yc o n f i g u r i n gT V P 515 0 ，w h i c hi sac h i po fe x t e r n a lv i d e oA D ，t h ea n a l o gs i g n a l so fc a m e r aw i l lc h a n g ei n t oY U vw h i c hi sd i g i t a ls i g n a l s ．T h e nt h eY U vt r a n s f o r mi n t oR G B 5 6 5i m a g ef o r m a ta n dw r i t et h ed a t ai n t ot h eC a m e r a m o d u l eo fS 3 C 2 4 4 0 A ．T h eL C DC a nf u l l yd i s p l a yt h ev i d e os i g n a lw h i c hc o l l e c t e db yt h ec a m e r a ．T h es y s t e mt r a n s m i t sv i d e op a c k e td a t ab yn e t w o r k , a c h i e v i n gt h ee m b e d d e dW E Bs e r v e rr e m o t em o n i t o r i n g ．I ft h em o n i t o r i n gc e n t e rr e c e i v e st h ew a r n i n g , i tw i l lr e q u i r eu p l o a dp i c t u r e sb yG P R Su n t i lt h ee n ds i g n a lr e c e i v e d ．I te n s u r e st h er e l i a b i l i t ya n ds e c u r i t yo fd a t ab yw a yo fG P R Sa n dI n t e m e t ．K e yw o r d s ：$ 3 C 2 4 4 0 A ，w i r e l e s sm o n i t o r i n g ，C C Di m a g es e n s o r ，G P R SI I独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意签名：盛籀生囡日期：秒丝：墨! J学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务 保密的论文在解密后应遵守此规定)研究生( 签名) ：哨斌孔胡导师(( 注：此页内容装订在论文扉页)武汉理．J = 人学硕十学位论文第一章绪论1 ．1 课题选题背景及意义目前，由于图像拥有文字、语音等无法比拟的信息优势，因此在工业控制、工业检测、医学、国防等领域视频图像采集系统已经得到了越来越多的应用【l 】视频图像采集系统在要求高清晰的图像质量以外对于采集的速度，也就是实时性也有着十分急切的需要，这样一来对于采集的频率、存储的空间以及数据传输速度都有着非常严格的要求。

近年来，视频数字化的出现对这两个问题的解决起到了巨大的作用，因此有如数字电视接收盒、数字电视机等得到了广泛应用但是现在仍然有很多视频采集系统是通过模拟信号进行存储、传输，这样存在着存储容量小、存储困难、传输易受干扰、容易累积噪声等难以克服的缺点视频数字化不但可以克服或改善以上缺点，提供清晰的图像，而且可以更好的与现有的通信、计算机技术相结合视频监控是视频图像采集系统应用十分广泛的一个领域但是种传统的视频图像采集处理系统在应用中暴露出了许多问题【2 1 首先，普通的P C 机体积比较大，不适于在某些空间狭小的场合安装其次，系统的速度受到了视频采集卡以及P C 机的处理速度等方面的限制另外，由于所有的数据都需要在P C 机上处理，因而P C 机的许多资源消耗在了并行度高但算法简单的低级图像处理上同时，由于传统的视频图像采集前端设备采用的是模拟信号，电磁环境复杂的情况下十分容易受到干扰针对以上出现的情况，嵌入式视频监控系统出现了，它克服了传统的模拟闭路监控系统的由于空间体积大小引起的使甩的局限性，支持视频通过网络进行传输和管理以及自动控制等功能，这样一来使得监控的范围得到了大幅的扩大同时，采用数字信号进行传输，这样可以不受距离限制，也不易受到电磁干扰，从而使得图像的质量。