基于dm365 dsp平台ip摄像机设计word格式论文.docxVIP

目录第一章绪论11.1网络摄像机概述11.2研究背景和意义21.3应用现状31.4设计实现内容4第二章网络摄像机的关键技术62.1 嵌入式系统62.2 实时视频传输网络协议72.3视频编码技术122.3.1 视频编码的必要性122.3.2 常用的视频编码标准122.4本章小结13第三章网络摄像机系统的总体设计143.1 系统的整体功能设计143.2系统硬件平台143.3系统软件设计163.3.1 软件系统的整体框图163.3.2 视频编码程序设计173.3.3 网络传输模块程序设计203.3.4 基于RTCP反馈自适应码率控制程序设计223.4本章小结25第四章网络摄像机系统的实现264.1系统平台的搭建264.1.1DM365 系统软件架构264.1.2USB无线网卡驱动的安装284.1.3 无线网卡的配置和启动294.2 视频网络传输模块的开发304.3 自适应码率控制模块的开发354.4本章小结39第五章系统仿真测试与评价405.1 无线信道模型设计与仿真405.1.1 三状态Markov信道模型设计原理405.1.2 三状态Markov信道模型仿真测试425.2基于RTCP反馈自适应码率仿真485.2.1 网络拓扑结构搭建485.2.2 仿真测试结果495.3系统测试515.3.1 系统功能测试515.3.2 系统性能测试545.4本章小结55第六章总结与展望566.1工作总结566.2工作展望57参考文献58发表论文和参加科研情况说明60致谢61第一章绪论1.1网络摄像机概述网络摄像机（IP摄像机）是在传统摄像机的基础上加上多种先进的技术，如网络技术、视频编码技术、芯片技术以及存储技术所产生的新一代摄像机[1]，它能够通过网络使视频数据不受地域的限制而进行传输，只需要使用通用的网络浏览器就可观看监控中的视频画面。随着安防监控市场的扩大，网络摄像机作为安防监控系统硬件设备的核心，得到大力发展及广泛应用[2]。网络摄像机基于嵌入式系统架构，能够实现安防监控的各项功能要求，其主要功能包括音视频信号的采集及压缩编码、有线或无线网络实时传输、本地存储备份、智能化处理等。网络摄像机不依赖PC，是完全独立的设备，自带处理器、操作系统及缓存，配置IP地址，可以完成视频采集、编码压缩及网络传输功能。网络摄像机在视频监控系统领域的应用越来越广泛，主要优点是易操作和网络适应性强。它能够像USB一样支持热插拔即插即用，并能够安装在任何网络环境中，用户只需通过标准浏览器或媒体播放器就能实时查看监控中的画面，还能对摄像机进行PTZ（Pan/Tilt/Zoom，云台全方位移动及镜头变倍、变焦）控制。从外在情况看，网络摄像机在一块电路板上集成了视频采集、图像处理、视音频编码压缩、网络传输、控制、报警等各种功能模块，实现视频的编码压缩与上传；从内在情况看，网络摄像机的软件部分包括嵌入式Linux实时操作系统、外围设备驱动、音视频压缩编码算法程序、应用程序等[3]。网络摄像机的主要组成部分介绍如下：1)视频采集图像传感器是网络摄像机视频采集模块中最核心的组成部分，目前广泛使用的图像传感器主要有两种：CCD（电荷耦合）元件和CMOS（互补金属氧化物导体）器件[4]。其中，CCD在色彩还原性、清晰度、灵敏度及信噪处理等方面表现优于CMOS[5]，而CMOS则在制造成本、产品功耗方面表现出的性能更佳。2)视频编码视频信号由视频采集模块获取，进而由视频编码模块对其进行压缩编码。目前普遍采用的视频编码标准是MPEG-4 和H.264。视频编码有两种架构：一种是硬件编码压缩，即把硬件压缩算法固化在芯片上；另一种是软件编码压缩，即运行在DSP（或其他处理器）上的软件对视频信号进行编码压缩。3)主控模块主控模块是网络摄像机的核心控制单元，主要完成系统各部分之间的调度工作。如果音视频压缩编码采用硬件编码压缩，主控制器就作为一个单独的硬件设备；如果是软件编码压缩，主控制器就是运行编码压缩算法的DSP，即控制与编码功能合二为一，这时就可以采用单独的芯片。主控部分主要包括主控芯片（CPU）、程序存储器Flash及存储系统及应用程序的缓存SDRAM等，Flash中固化OS内核、文件系统、应用软件和系统配置文件。4)网络模块网络模块提供网络摄像机的网络功能，接收主控芯片的控制命令，将编码压缩后的视频发送到网络上去，或从网络接收控制命令，转发给控制模块实现PTZ 控制。从主控芯片传送过来的数据通过网络模块转换成以太网物理层能够接收的数据，通过标准RJ-45 网络接口传输到网络上去。网络摄像机能够支持多种网络协议，如实时传输控制协议RTP/RTCP、文件传输协议FTP、超文本传输协议HTTP、TCP/IP等[6]，使用户能够远程对网络摄像机进行访问、参数修改、实时视频浏览