基于树莓派的无线视频监控系统+关键技术研究

学校代码10459学号或申请号201322172101密级专业硕士学位论文基于树莓派的无线视频监控系统关键技术研究作者姓名：李源导师姓名：刘玉怀教授专业名称：集成电路工程培养院系：信息工程学院完成时间：2016年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchonKeyTechnologiesforWirelessVideoMonitoringSystemBasedonRaspberryPiByYuanLiSupervisor：Prof.YuhuaiLiuIntegratedCircuitEngineeringInformationEngineeringCollegeofZhengzhouUniversityMay2016原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：日期：年月日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或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；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：日期：年月日摘要I摘要伴随着计算机网络通信技术、视频编解码技术以及嵌入式技术的迅速发展，基于嵌入式的网络视频监控系统也随之得到了快速发展，市场上出现了很多关于嵌入式网络视频监控相关产品，而且对其需求也越来越大，要求越来越高。本文主要研究如何使用嵌入式开发板结合外接设备搭建无线网络视频监控系统，主要研究内容为视频图像的采集、视频图像的处理、视频信息的打包与传输和视频图像的显示，为实现开发体积小、价格低、性能稳定的无线网络视频监控系统开辟一条新的途径。本课题是基于Raspberrypi开发平台的嵌入式无线网络视频监控系统的设计与实现，主要研究内容如下：首先使用Raspberrypi开发板连接USB摄像头和USB无线网卡组成的视频监控系统的硬件平台；然后在Raspberrypi平台上安装Raspbian系统，并进行交叉编译环境的安装和设置以及测试环境的配置；采用了VideoforLinuxtwo技术进行视频图像的采集；通过对采集视频图像的格式进行转换，统一转换为YUV420格式，使用H.264编码技术对采集到的视频数据进行编码，采取了基于IP/UDP/RTP协议的视频传输技术，通过WIFI无线网络搭建了Raspberrypi开发平台与PC机之间的Socket通信，确保视频采集平台和PC端在同一个局域网络中，实现了两者之间视频的实时传输；在PC端通过VLC流媒体播放器来实时接收和播放开发平台上所获取到的视频图像信息，实现了无线网络视频监控系统模型。关键字:Raspberrypi；VideoforLinuxtwo；H.264；RTP协议；WiFiAbstractIIAbstractWithcomputernetworkcommunicationtechnology,videocodectechnologyandtherapiddevelopmentofembeddedtechnology,embedded-basednetworkvideomonitoringsystemhasbeenobtainedrapiddevelopment,appearedonthemarketalotaboutembeddednetworkvideomonitoringandrelatedproducts,butalsoitsdemandismoreandmorewidelyexpanding,theapplicationrequirementisbecominghigherandhigher.Thisthesismainlystudieshowtousetheembeddeddevelopmentboardcombinedwithexternaldevicesforbuildingawirelessnetworkvideomonitoringsystem.Themainresearchcontentsincludevideoimagecapturing,videoimageprocessing,packagingandtransmissionofvideoinformationandvideoimagedisplay.Theworkisusefulforopeningupanewwayfortherealizationofthedevelopmentofsmallvolume,lowprice,stableperformancewirelessnetworkvideomonitoringsystem.ThecontentofthisresearchistodesignandimplementtheembeddedwirelessvideomonitoringsystembasedontheRaspberrypidevelopmentplatform.Themainworksareasfollowing.FirstuseRaspberrypidevelopmentboardtoconnectUSBcameraandUSBwirelessnetworkcardofvideomonitoringsystemhardwareplatform;TheninstallRaspbiansystemontheplatformofRaspberrypi,andcrosscompiletheenvironmentconfigurationofinstallationandsetupandtestenvironment;SelecttheVideoforLinuxtwotechnologyforVideoimageacquisition;Throughtheacquisitionofvideoimageformatconversion,theformatsareunifiedintoYUV420,whichcanbeusedtoencodethevideodatawithH.264codingtechnique.ByadoptingvideotransmissiontechnologywithIP/UDP/RTPprotocol,thevideoacquisitionplatformandPCinthesamelocalareanetworkcanbeensured.socketcommunicationbetweentheRaspberrypidevelopmentplatformandPCisconstructedbytheWiFinetworktoimplementthereal-timevideotransmission;InPCterminal,viaVLCstreamingmediaplayerisusedtoreceiveandbroadcastthereal-timevideoimageinformationonthedevelopmentplatform,achieveamodelforAbstractIIIwirelessnetworkmonitoringsystem.Keyword:Raspberrypi;VideoforLinuxtwo;H.264;RTPprotocol;WiFi目录IV目录摘要.....................................................IAbstract................................................II目录....................................................IV1绪论..................................................11.1课题研究背景与意义.........................................11.2视频监控系统发展的现状与前景...............................21.3论文研究主要内容...........................................41.4论文主要结构安排...........................................52无线视频监控系统设计方案和关键技术....................72.1系统总体设计方案...........................................72.2系统设计方案的可行性论证...................................72.3无线视频监控系统涉及的关键技术分析.........................82.3.1嵌入式技术介绍...............................................82.3.2视频采集V4L2技术...........................................112.3.3H.264视频编码技术...........................................122.3.4无线传输技术................................................133硬件平台的搭建及开发环境设计.........................153.1视频监控系统的硬件构架....................................153.1.1Raspberrypi开发板介绍......................................153.1.2摄像头和无线网卡的选择.......................................163.2开发环境的搭建............................................173.2.1Linux系统的选择.............................................173.2.2操作系统的安装..............................................183.2.3交叉编译环境的搭建...........................................203.3应用程序文件进行移植......................................214视频采集与处理.......................................234.1视频采集与处理的整体设计..................................23目录V4.2基于V4L2技术的视频采集...................................234.2.1V4L2的技术介绍..............................................234.2.2视频采集程序的实现...........................................254.3视频格式进行转换..............