基于ARM的远程视频监控

论文总字数：21017字

目 录

1 引言 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究意义 1

1.3 远程视频监控技术的国内外现状 2

1.4 本文设计目标 2

2 系统软硬件平台搭建 3

2.1 硬件平台 3

2.2 软件平台 3

2.2.1 嵌入式Linux操作系统 3

2.2.2 交叉编译环境 4

2.2.3 BootLoader移植 5

2.2.4 Linux内核移植 7

2.2.5 制作与NFS挂载根文件系统 8

3 视频监控系统总体设计 10

3.1 系统概述 10

3.1.1 系统结构 10

3.1.2 系统工作流程 11

3.2 系统软件设计 12

3.2.1 USB摄像头驱动移植 12

3.2.2 H.264编码库移植 12

3.2.3 视频采集传输应用程序开发 12

3.3 云服务器 16

3.4 安卓视频播放器APP 17

4 系统调试与演示 19

4.1 系统硬件平台实现 19

4.2 系统测试 21

5 总结与展望 25

5.1 设计总结 25

5.2 设计展望 25

参考文献： 26

致谢 27

基于ARM的远程视频监控

20121336073 储鹏飞

，China

Abstract: In this paper, a remote video monitoring system based on ARM microprocessor is introduced. The system is developed by embedded technology, and selects Linux as embedded operating system. Hardware platform select mini2440 development board as well as Vimicro zc301p USB camera and image data acquisition, processing and transmission. The building process of the system software and hardware platform and the design flow of the system application are introduced in detail. The working process of the system is a USB camera to capture image data, by means of the H.264 encoder on the collected image data compression coding and coding of data by UDP/IP network transmission, finally on the platform of Linux client receives the compressed data is decoded and displayed, video data synchronously and automatically uploaded to the personal cloud server, can be monitored by the mobile app.

Key words: Remote monitoring；embedded；Linux；H.264 coding；UDP/IP protocol

1 引言

1.1 研究背景

伴随着信息技术的发展与普及，安全防范系统己经成为保障人们生活和财产安全的重要手段。视频监控系统在数字视频技术尚未广泛应用之前，主要以采用模拟技术的模拟闭路电视监控系统为主，虽然这种视频监控技术已经很成熟，而且也被应用于各个领域，但是因其传输距离短、成本高、网络结构复杂、存储量大、图像质量低、可扩展性差等特点已经不能满足现代社会安全管理的需求。随着计算机技术以及数字视频技术趋于成熟，数字视频监控系统应运而生，克服了许多模拟监控系统的诸多局限，传输距离、网络结构、图像质量都得到大幅度的提升，设备成本也大大降低。文献[1]介绍了视频监控系统的处理过程：系统工作在监控现场的采集前端（摄像头）采集监控信息并进行压缩处理，通过各种传输媒体（如网络、电缆、无线等）送往监控终端，监控终端对传送过来的图像数据进行处理，并通过显示设备显示视频。目前，视频监控市场正处于从模拟系统向数字系统过渡的阶段，数字监控系统必将成为未来长时间内的发展趋势。在网络化以及云服务的发展趋势下，数字监控系统大多在网络上进行传输，并可以上传到云端，既不占用本地资源来存储录制下来的视频，又可以远程进行实时监控，大大方便了现在许多经常异地出差的人们与家人进行联系以及对家里的安全进行监控。在环境和市场需求的推动下，视频监控技术也在飞快的发展，小型专一化的视频监控系统作为智能家居的组成部分也开始走入普通百姓的生活中。

1.2 研究意义

近年来，全国各地发生了很多安全事故，比如恐怖袭击，非法绑架和入室抢劫等事故让人们对自身的安全防范和财产安全防范越加重视。所以，视频监控系统成为社会安防管理的重要组成部分，文献[2]介绍了其形象、直观、方便、时效性强以及信息丰富的主要特点，使其可以广泛应用于商场、交通、银行、企业、学校等各种需要保障公共安全的场合，就学校而言，学校宿舍可以通过视频监控技术监控人员的出入情况，一旦有不法分子进入宿舍楼，进行破坏或者抢劫，视频监控记录下来的视频将会为公安部门破案提供有力的帮助，也可以应用于教学楼，监控学生的上课情况，防止学生考试作弊破坏考试的公平性和有效性。正是视频监控的运用，为社会安全防范提供了保障，并且有力的威慑了不法分子。

目前，市场上的视频监控技术还都在为各种大型场合提供保障，但是小型化的可以应用于家庭的视频监控技术才刚刚起步。现在社会上，人们基本上都是白天上班，晚上才回家，家里一般都会找保姆进行打理，这就造成了频发的保姆偷窃案、保姆虐童案以及入室抢劫案等各种家庭安全事故。有一些人想到用摄像机进行拍摄，成功拍到保姆偷窃事件，但依然有依然不能阻止这种事件的频频发生，因为摄像机被发现后可以删除里面的本地数据，而且实时性也不强。这种家庭安全事件的频发，给人们敲响了警钟，各种小型化的视频监控技术应运而生，比如360智能网络摄像头配合专用的手机APP可以实时观看摄像拍到的信息，并且可以实时上传到云端，相比于小蚁智能摄像头保存在TF卡上方式优势更大，因为上传到云端，并不需要占用很大的本地存储空间，不仅更加方便，价格更低，而且安全性大大提高，即使摄像头被破坏，本地数据被强行删除，但是云端的数据依然存在。360智能摄像头甚至可以应用于高清视频直播，可见现在小型化视频监控技术已经成为一种趋势。但是360智能摄像头不仅需要庞大的云服务体系也需要很大的服务器开销，功能和产品服务有了很大的缺失。因此，我想出了一种可以属于用户自己的一款安全性和隐私性更高的视频监控技术，就是将拍下来的视频自动上传到用户自己的云平台，而不是厂商提供云服务，这样不仅仅为厂商减小了一部分庞大的云服务体系的开支，也提高了用户的隐私性。摄像头内部自带服务器，通过在电脑手机上安装客户端，既可以从云端下载观看视频，也可以通过局域网接入服务器实时监控。

1.3 远程视频监控技术的国内外现状

视频监控系统已经发展了大概三十几年，在人们的日常生活和社会管理中已经越来越重要。随着“平安城市”战略的提出以及不断地推进，视频监控技术成为社会关注的焦点。文献[3]给出了视频监控系统技术在这三十年中的发展历程，其按照采用技术的不同大致可分为三个时代：模拟监控时代、半数字时代、全数字时代。20世纪中后期，模拟技术被广泛应用，模拟视频监控也开始应用到各个领域。文献[4]介绍了其传输距离短，设备复杂、维护成本高等缺点。20世纪末期，数字技术成为主流，视频监控的半数字时代来临，但是只是对模拟信号进行数字化处理，图像质量依旧比较差。21世纪初，视频监控已经全都采用数字图像处理技术，文献[5]介绍了其主要特点：传输距离长、图像质量高、成本低、实时性高。因为这些特点，通过网络传输的远程视频监控系统开始广泛应用。

随着视频监控技术的飞速发展，国内外都有很多的视频监控研究小组，而20世纪90年代，我国的视频监控研究才刚刚起步，相对于国外，已经处于落后十几年的状况。国外的产品已经趋于成熟，性能各方面也比较好，但是价格比较高，国内用户大体不能接受国外产品的高价格。国内的产品采用专门的压缩芯片来压缩视频数据，相对于国外的小波压缩方法，数据处理能力比较好，但是产品维护升级时比较困难，性能方面也有很多不足。国外对视频压缩技术的研究也远远超过国内的同类研究，文献[6]介绍了1980年至今，已经推出许多不同的视频压缩标准，典型的有MPEG-X以及H.26X标准，文献[7]介绍了由ITU-T和ISO/IEC联合组成的JVT（联合视频组）开发的新的数字视频编码标准H.264，已广泛应用在数字电视传输以及视频监控等各个领域。而我国在2003年才提出AVS标准。国内的产品基本上是面向行业用户，提供一系列的解决方案，这正是国内产品相对于国外产品的强项，目前国内做安防系统的比较好的比如海康威视和大华科技。

1.4 本文设计目标

本次设计在广泛了解视频监控的发展趋势和研究现状以及市场需求的基础下，提出一种基于ARM平台的远程视频监控系统，综合利用嵌入式技术、H.264视频编码标准、UDP/IP协议、USB设备驱动、云服务器转码、Vitamio视频播放器开发框架等技术，设计并实现该系统。主要研究嵌入式软硬件平台的搭建、系统软件各个模块的实现、云服务器同步上传以及手机网络视频播放。该系统采用C/S架构（客户端/服务端），通过中星微ZC301P摄像头采集监控点信息，启动开发板中内嵌的服务器等待客户端的连接，处于同一局域网内的客户端连接服务服务器后，对视频解码后可以实时监控，并且通过七牛qrsync同步上传工具上传到个人云服务器，转码后生成视频外链地址，安卓手机上的视频播放器连接这个地址后可以播放云服务其中的监控视频。

2 系统软硬件平台搭建

2.1 硬件平台

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