现代信息技术的迅猛发展和人们生活质量的提高，使得视频处理方面的研究与应用，尤其是实时图像处理受到了广泛关注。近年来，DSP技术的不断发展，将数字信号处理领域的理论研究成果应用到实际系统中，并推动了新理论和应用的发展，对视频处理等领域的技术发展起到了十分重要的作用。同时，随着网络、移动通讯和多媒体技术的飞速发展，嵌入式系统也得到更加广泛的应用。 本文分析了嵌入式系统、DSP技术、以及视频处理系统等领域的最近发展现状，结合本实验室在嵌入式开发、H.264.图像编解码、DSP技术三个方面的研究成果和实际开发经验，提出了采用TIC6000系列的TMS320DM642和ARM(S3C2410)为主体的硬件系统架构，设计了一种基于ARM+DSP的嵌入式视频处理系统。该系统将专门用于视频图像处理的DSP与在通讯和实时控制方面具有独特优势的ARM处理器结合起来，为嵌入式实时环境下一些复杂算法的实现问题开辟了新的途径。 文中首先介绍了系统的相关技术及标准，包括控制端用到的ARM技术和处理端的DSP技术及核心处理算法H.264编码原理，给出了系统的整体架构及设计思路。整个系统分控制端和处理端以及两者之间的通信三个部分，控制端主要由一个最小系统、LCD及触摸屏和矩阵键盘构成，在ARM上移植了Linux操作系统，并在其上编写了外设驱动。处理端包括视频输入、输出模块、存储模块、网络传输模块，移植了基于基本档次的T264代码到DM642中，并进行了优化，完成了视频信号的采集和回显程序的编写，并将采集、处理、回显三个进程加入到BIOS中，实现了处理端的功能。两者通信采用HPI16模式的通信方式。最后，就系统的性能进行了测试，给出了测试效果图，并对结果进行了详细分析。 在文章的最后，总结了课题研究所取得的成果及其不足之处；给出了系统进一步研究和改进的思路。嵌入式是未来发展的主流，随着本系统的进一步完善，必将具有更加广阔的应用前景。
上传时间： 2013-04-24
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随着网络、通信和微电子技术的快速发展和人民物质生活水平的提高，视频监控系统以其直观、方便和信息内容丰富的特点而被广泛的应用。本文利用ARM+DSP的双核结构，对基于ARM+DSP嵌入式的视频监控系统进行了设计和研究。 本系统大致分成两部分-DSP图像采集处理部分和ARM实时控制应用部分两部分。子系统分别选用TMS320DM642和AT91RM9200作为两部分的主控芯片，利用它们各自的优势在系统中发挥不同的功能。 DSP的图像采集处理部分通过CCD摄像头对特定的区域采集视频图像，并由视频解码芯片进行视频解码处理。处理后的数字视频信号放入DSP内通过视频运动检测算法进行图像处理，以掌握是否有异常的情况发生。如果有异常情况发生，则立刻由DSP向ARM实时控制应用部分施加中断信号，并将识别处理后的结果全部发送过去。 ARM的实时控制应用部分实现对DSP图像采集处理部分的实时控制，实现支持Linux平台的硬件架构，实现网口、串口和USB等接口用于数据传输，实现图像的显示和友好的人机界而等等。ARM实时控制应用部分本身不参与图像识别和处理相关的算法实现，而只是配合DSP将图像处理的结果显示出来，并在恰当的时机触发外部控制器实现一定的对外控制功能。 基于ARM+DSP架构的视频监控系统的设计思想与实现原理，本系统分为控制模块和视频处理模块，二者独立开发和调试，通过HPI并行方式连接，提高了软硬件任务的模块化程度，增加了系统的稳定性、可靠性和灵活性，符合嵌入式视频监控的功能要求，可以面对日益复杂的视频应用。本文还介绍了基于AT91RM9200处理器子系统开发板的底层BootLoader程序的开发和对Linux操作系统移植的过程。最后论文在设计并实现的基础上对系统的改进提出了一些新的方法和建议。
上传时间： 2013-06-19
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视频监控以其直观方便、准确、信息内容丰富而广泛应用于许多场合，已经渗透到交通、城市治安、国防等多种领域，甚至家庭安防，在人们的日常生活中扮演着越来越重要的作用。 由于传统的视频监控系统存在着结构复杂、稳定性可靠性不高、价格昂贵而且传输距离明显受限的缺点。近年来，随着计算机、网络、电子与通信、图像处理等技术的飞速发展，嵌入式网络视频监控技术应用而生。 本文针对视频监控系统的实际需求，结合嵌入式技术、图像处理技术和网络技术，设计并实现了一种实时性好、可靠性高、成本低的嵌入式网络视频监控系统。该系统以ARM9微处理器作为硬件平台，以具有开发资源丰富、免费等优势的Linux操作系统作为软件开发平台。该系统采用以太网作为网络传输介质，并使用TCP/IP网络协议。视频数据的传输协议选择了支持组播技术的RTP/RTCP传输协议，客户端在Linux下实现了基于SDL库视频显示。 论文首先描述了嵌入式系统与视频监控技术的发展及相关技术，分析了国内外视频监控系统的现状和发展趋势，对视频监控系统研究的背景和意义进行了阐述，并讨论了几种常见的视频监控解决方案，对几种目前流行的视频压缩算法进行了对比；然后，提出了嵌入式视频监控系统的软、硬件总体架构，并逐步对硬件平台和软件模块设计进行了选择和细化。其中，硬件平台根据视频数据采集以及处理需要选择了摄像头和存储器；软件设计中，首先完成了嵌入式系统的交叉开发环境搭建，针对ARM-Linux特性，完成了在开发板上操作系统和文件系统等移植，最后完成了Linux下V4L视频采集、JPEG图像压缩、RTP/RTCP网络传输、SDL库视频显示以及avi格式视频文件保存等。 此外，对系统构建过程中所用到的某些关键技木进行了较为详尽的探讨和研究，这对于从事相关科研工作的同仁们具有一定的参考价值。
上传时间： 2013-04-24
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随着现代科学技术的发展和人民生活水平的提高，人们对住宅的安全性提出了更高的要求。由于视频监控具有直观、方便、信息内容丰富等的特点，而被广发的应用各种安防系统中。现有的家居监控系统智能化程度低，无法更好的适应家居安防系统的要求，因此研究并开发出适合人们需要的智能化家居视频监控系统具有重要的意义。 本课题针对现有家居视频监控系统的问题，选用SAMSLING公司基于ARM9核的S3C2410芯片作为CPU，扩展了USB摄像头、Internet芯片、红外传感器模块、液晶屏、键盘等外围设备，设计出一种基于ARM的智能家居网络视频监控系统。该系统的功能主要包括：摄像头采集图像并在LCD上进行显示；在户外PC上可以通过网络查看ARM端家中情况，图像经过压缩后进行传输；截取图像进行人脸检测；当检测到人脸时，GPRS发送短信通知主人有入侵情况发生；检测到人脸的图像压缩后进行存储。 本文介绍了系统各个硬件型号的选取，硬件的性能参数，硬件引脚和寄存器参数，设计了各个硬件之间的接口电路。系统的软件部分采用嵌入式Linux作为操作系统，在目标板上移植了引导程序、Linux裁剪后的系统和文件系统，在此基础上实现了摄像头图像采集和LCD上的显示、基于肤色和模板匹配的人脸检测算法、基于DCT变换的有损图像压缩算法、GPRS短信发送、图像网络传输等软件功能。 试验结果表明，本系统能够较好的实现预期的功能，具有较好的稳定性和应用前景。
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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嵌入式系统是以应用为中心，以计算机为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序4部分组成，用于实现对其它设备的控制、监视或管理等功能。其广泛应用于控制领域、消费电子产品等行业，已成为现代电子领域的重要研究方向之一。而随着电子技术，多媒体技术及网络技术快速发展，视频监控系统也正在向嵌入式，数字化，网络化方向发展。嵌入式视频监控系统充分利用大规模集成电路和网络的科技成果，实现体积小巧，性能稳定，通讯便利的监控产品。本项的目的正是建立一个完整的基于 ARM9 核心处理器和嵌入式 Linux 操作系统的嵌入式视频监控系统。 本项目是在 ARM 微处理器平台上，移植嵌入式Linux操作系统，并完成视频采集、压缩、传输任务。系统采用 ARM 微处理器 AT91RM9200作为主处理器，以视频采集芯片 ADV7181 作为视频采集设备，用 H.263视频压缩协议对视频数据进行压缩，最后通过中兴通信公司 MG815+CDMA通信模块传输到服务器上。 本论文主要分成五个章节： 第一章:首先介绍ARM和嵌入式Linux操作系统的特点和当前的发展概况，然后说明了本文的课题背景及意义； 第二章:描述了硬件开发平台。本系统采用了 ALTMEL 的AT91RM9200为核心的开发平台，并扩展了以视频采集模块和CDMA无线传输模块； 第三章:描述了本系统的软件开发平台，包括嵌入式Linux开发流程以及移植到具体硬件平台需要完成的工作，如 U-Boot 的移植、Linux内核的编译与裁剪、文件系统的制作等； 第四章:首先论述了本系统中的难点 FIFO 设备的驱动编写，随后在对H.263视频压缩编码叙述的基础上针对块匹配运动估计给出了一种改进的菱形搜索算法代替原有的三步搜索法，并且通过实验结果证明，经算法改进优化的新菱形算法优于原先的三步搜索法； 第五章:得出了实验结果，完成了视频数据的无线网络传输。
上传时间： 2013-04-24
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H.264作为新一代视频编码标准，相比上一代视频编码标准MPEG2，在相同画质下，平均节约64﹪的码流。该标准仅设定了码流的语法结构和解码器结构，实现灵活性极大，其规定了三个档次，每个档次支持一组特定的编码功能，并支持一类特定的应用，因此。H.264的编码器的设计可以根据需求的不同而不同。 H.264虽然具有优异的压缩性能，但是其复杂度却比一般编码器高的多。本文对H.264进行了编码复杂度分析，并统计了整个软件编码中计算量的分布。H.264中采用了率失真优化算法，提高了帧内预测编码的效率。在该算法下进行帧内预测时，为了得到一个宏块的预测模式，需要进行592次率失真代价计算。因此为了降低帧内预测模式选择的计算复杂度，本文改进了帧内预测模式选择算法。实践证明，在PSNR值的损失可以忽略不计的情况下，该算法相比原算法，帧内编码时间平均节约60﹪以上，对编码的实时性有较大帮助。 为了实现实时编码，考虑到FPGA的高效运算速度和使用灵活性，本文还研究了H.264编码器基本档次的FPGA实现。首先研究了H.264编码器硬件实现架构，并对影响编码速度，且具有硬件实现优越性的几个重要部分进行了算法研究和FPGA.实现。本文主要研究了H.264编码器中整数DCT变换、量化、Zig-Zag扫描、CAVLC编码以及反量化、逆整数DCT变换等部分。分别对这些模块进行了综合和时序仿真，并将验证后通过的系统模块下载到Xilinx virtex-Ⅱ Pro的FPGA中，进行了在线测试，验证了该系统对输入的残差数据实时压缩编码的功能。 本文对H.264编码器帧内预测模式选择算法的改进，算法实现简单，对软件编码的实时性有很大帮助。本文对在单片FPGA上实现H.264编码器做出了探索性尝试，这对H.264编码器芯片的设计有着积极的借鉴性。
上传时间： 2013-05-25
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随着科学技术的发展与公共安全保障需求的提高，视频监控系统在工业生产、日常生活、警备与军事方面的应用越来越广泛。采用基于 FPGA 的SOPC技术、H．264压缩编码技术和网络传输控制技术实现网络视频监控系统，在稳定性、功能、成本与扩展性等方面都有着突出的优势，具有重要的学术意义与实用意义， 本课题所设计的网络视频监控系统由以Nios Ⅱ为核心的嵌入式图像服务器、相关网络设备与若干PC机客户端组成。嵌入式图像服务器实时采集图像，采用H．264 编码算法进行压缩，并持续监听网络。PC机客户端可通过网络对服务器进行远程访问，接收编码数据，使用H．264解码算法重建图像并实时显示，使监控人员有效地掌握现场情况， 在嵌入式图像服务器设计阶段，本文首先进行了芯片选型与开发平台选择。然后构建图像采集子系统，采用双缓存乒乓交换的方法设计图像采集用户自定义模块。接着设计双Nios Ⅱ架构的SOPC系统，阐述了双软核设计中定制连接、内存芯片共享、数据搬移、通信与互斥的解决方法。同时完成了网络服务器的设计，采用μC/OS-Ⅱ进行多任务的管理与调度， H．264视频压缩编解码算法设计与实现是本文的重点。文中首先分析H．264．标准，规划编解码器结构。接着设计了16×16帧内预测算法，并设计宏块扫描方式，采用两次判决策略进行预测模式选择。然后设计4×4子块扫描方式，编写整数变换与量化算法程序。熵编码采用Exp-Golomb编码与CAVLC相结合的方案，针对除拖尾系数之外的非零系数值编码子算法，实现了一种基于表示范围判别的编码方法。最后设计了网络传输的码流组成格式，并针对编码算法设计相应解码算法。使用VC++完成算法验证，并进行测试，观察不同参数下压缩率与失真度的变化。 算法验证完成后，本文进行了PC机客户端设计，使其具有远程访问、H．264解码与实时显示的功能。同时将H．264 编码算法程序移植到NiosⅡ中，并将嵌入式图像服务器与若干客户端接入网络进行联合调试，构建完整的网络视频监控系统， 实验结果表明，本系统视频压缩率高，监控图像质量良好，充分证明了系统软硬件与图像编解码算法设计成功。本系统具有成本低、扩展性好及适用范围广等优点，发展前景十分广阔。
上传时间： 2013-08-03
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ISO和ITU-T制定的一系列视频编码国际标准的推出，开创了视频通信和存储应用的新纪元。从H.261视频编码建议，到H.262/3、MPEG-1/2/4等都有一个共同的不断追求的目标，即在尽可能低的码率(或存储容量)下获得尽可能好的图像质量。 本课题的研究建立在目前主流的压缩算法的基础上，综合出各种标准中实现途径的共性和优势，将算法的主体移植于FPGA(FieldProgrammableGateArray)平台上。凭借该种类嵌入式系统配置灵活、资源丰富的特点，建立一个可重构的内核处理模块。进一步的完善算法(运算速度、精度)和外围系统后，就可作为专用视频压缩编码器进行门级电路设计的原型，构建一个片上可编程的独立系统。 编码器设计有良好的应用前景，通过使用离散余弦变换和熵编码，对运动图像从空间上进行压缩编码，使得编码后的数据流适合于传输、通信、存储和编辑等方面的要求。同时，系统的设计将解码的工作量大幅度降低，功能模块在作适当的改动后可为解码器的参考设计使用。 研究所涉及的各功能模块都进行了系统性的仿真和综合，满足工程样机的前期研发需要。
上传时间： 2013-04-24
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