国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程
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| M.Bharathi Asst.教授,我部门,Bharath大学印度钦奈 |
| 相关文章Pubmed,谷歌学者 |
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有效的传递函数方法是一种新型的分散控制系统设计方法多元互动的过程。有效的传递函数的扩展方法,提出了考虑的所有交互。方法的简单性和有效性是基于直接的互动频率控制器设计。这种方法确保所有必要的信息获得和互动频率的变化。这种方法的优点是更重要的,当应用于高维过程与复杂的交互模式。因为这是ETF的扩展方法,它也可以很容易地集成到一个自动控制结构。
关键字 |
| 多变量系统,有效的传递函数,分散控制。 |
介绍 |
| 视频监控系统是一个集成系统,并有很强的保护能力。根据其直观、方便、丰富信息的视频监控系统广泛应用于多种情况。近年来,随着计算机的快速发展,网络和图像处理,大量的嵌入式视频监控系统出现了。现场监测已成为研究的热点。本文设计的嵌入式系统是一种可以收集图像和快速处理。根据系统的特点,如体积小、功耗低、速度快等,我们设计一种嵌入式图像采集系统,并有很强的通用性。 |
系统总体设计 |
| 本系统采用嵌入式系统技术mpeg - 4图像编码技术和网络传输技术。系统使用USB接口的摄像头捕捉视频的嵌入式Linux系统平台下基于S3C2440微控制芯片。交通开发板的收集数据通过USB接口进行网络传输,然后通过电脑显示后完成mpeg - 4压缩编码处理,从而实现了视频监控的功能。视频捕捉系统设计,如图1所示 |
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设计的硬件框架 |
| 的S3C2440采用这个系统是一个16/32的RISC(精简指令集计算机)嵌入式处理器基于ARM920T内核。芯片包括充分表现MMU(内存管理单元),128米闪存用于固化操作系统、图形用户界面和图像处理算法等等。32 m×2 SDRAM(同步动态随机存取记忆体)是用来运行系统程序和用户程序。 |
| rs - 232是用于开发Linux主机和以太网用于系统的网络传输。S3C2440主要面向握住设备以及高成本的应用性能和低功率损失。目前普遍采用的多媒体终端的微控制器。系统的图像输入模块选择web眼睛V2000型产品,镜头使用CMOS(互补金属氧化物半导体)感光部分,快速反应,和更低的成本与CCD(电荷耦合器件)相比,数字信号处理芯片(DSP) ov511, Linux内核通常带来了这个模型的驱动芯片,移植方便。这个硬件平台的总体结构图,如图2所示。 |
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系统软件设计 |
Linux操作系统的变换 |
| Linux操作系统的移植与硬件有关。其实质是使必要的修改Linux操作系统根据具体的硬件平台,使其在此硬件平台上运行的很好。系统的是2.6.12内核版本。Linux操作系统的移植需要完成三个工作:Linux内核引导加载程序移植,移植和文件系统移植。引导加载程序是运行在操作系统内核之前,主要作用是初始化硬件设备(包括I / O、特殊功能寄存器),建立内存空间的映射,将系统的硬件和软件环境到一个合适的状态。Linux操作系统的内核可以提供良好的支持ARM处理器和管理的大部分组件连接到处理器的外围。 |
b。使用USB视频捕获驱动程序 |
| Video4Linux是视频设备在嵌入式Linux内核驱动程序。它提供了一系列的接口函数编程应用程序在Linux下的视频设备。USB接口的司机相机需要提供基本的I / O操作功能的实现,中断处理、内存映射I / O通道的功能和IOCtl功能,控制接口,定义结构的文件操作。因此,当应用程序项目等进行系统调用打开和关闭操作,Linux内核将访问驱动程序提供的函数通过结构文件操作。 |
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| C .USB司机模块加载: |
| 为了驱动系统中USB相机平台,首先我们通用串行总线控制器驱动程序模块编译进内核动态平台支持USB接口。然后输入编译命令“menuconfig”在Linux内核的列表中,选择“视频为Linux”,“多媒体设备- - - >”下,负载video4linux模块。如图3所示,按“输入”进入“usb支持- - - >”并输入“< * >支持usb”下的列表,然后选择“usb摄像头ov511支持”,因此在内核中添加驱动程序支持usb相机采用ov511连接芯片,保存配置并退出。使管理;使图像;使模块然后生成司机涉及ov511下/司机/ usb,同时创建zImage将被放置在/ tftpboot。最后,开始板与新内核,insmod ov511.o成功加载它。编写内核成功后由DNW flash测试。插入摄像头,系统会提示发现ov511相机,它表明司机加载成功。 |
| d . V4L提供的控制字和结构: |
| 它提供了很多数据结构和控制命令在Video4linux标准;计划控制装置通过调用IOCtl函数来完成这项任务的视频收藏。主要设备的控制命令Video4linux支持的函数和数据结构应用程序 |
| )VIDIOCGCAP: VIDIOCGCAP用于获取视频设备信息;收获的信息存储在数据结构视频功能。 |
| b) VIDIOCSWIN VIDIOCGWIN: VIDIOCSWIN VIDIOCGWIN用于设置和调查显示窗口的信息,这些信息存储在视频窗口。 |
| c) VIDIOCGCAPTURE & IDIOCSCAPTURE: VIDIOCGCAPTURE和VIDIOCSCAPTURE用于亚区收集信息查询和设置。这些信息存储在视频捕捉。 |
| d) VIDIOCGPICT & VIDIOCSPICT: VIDIOCGPICT VIDIOCSPICT用于查询和设置图像属性。 |
| e) VIDIOCMCAPTURE: VIDIOCMCAPTURE用于获取视频图像。 |
| f) VIDIOSYNC: VIDIOSYNC用于判断视频图像成功拦截。 |
| g) Video_频道:视频_channel各种信号源的属性。 |
| h) Video_窗口:Video_窗口包含捕获区域的信息。 |
| 我)Video_mbuf: mmap Video_mbuf帧信息映射。 |
| j) video_mmap: mmap video_mmap使用。 |
| e .视频采集过程基于V4L: |
| The 流程图 的 视频 捕获 基于 V4L 见 Fig.4, 对应 的 设备 文件 系统 是 /dev/video0, 开放 视频 摄像机 的 设备 与 调用 函数 “vd-->fd =open(“/dev/video0”,O_RDWR)”,and function“IOCtl(vdfd,VIDIOCGCAP&(vd>capability))” 阅读 摄像头 在 视频 _capability. 的 相应 信息从内核空间信息复制到用户程序空间的成员变量vd - >功能,使用函数”IOCtl (vd - > fd, VIDIOCGPICT & (vd - >图片))”在图像缓冲区读取视频图像信息。获取视频图像信息后,如果需要设置的信息,我们可以首先为每个组件指定一个新值,然后调用“ioctl (vd - > fd, VIDIOCSPICT & (vd - >图片))“重置这些信息。上述设备的初始化后,我们可以使用V4L视频拦截。这个系统拦截视频数据通过mmap()的内存映射,一段记忆应该为缓冲通过mmap接口映射,通过VIDIOCMCAPTURE司机进行图像采集控制字后设备文件映射到内存中。mmap()系统调用使流程实现共享内存映射相同的普通文件。同一块物理内存映射到不同的进程地址空间。不同的进程可以看到彼此之间的数据更新在共享内存。进程可以访问文件一样普遍内存访问,而不是调用文件操作函数,所以使用mmap()内存映射的访问速度要快得多的标准文件I / O在处理大型文件。 |
| 第一次使用这个函数”IOCtl (vd - > fd, VIDIOCGMBUF & (vd - > mbuf))”获得相机的信息帧存储缓冲区,然后修改video_mmap和当前帧状态的设置。绑定与video_mbuf mmap,因此对应的设备文件映射到视频设备到内存中使用函数vd - >地图= mmap (0 vd - > mbuf.size PROT_READ | PROT_WRITE分别,MAP_SHARED, vd - > fd, 0)”。 |
| 函数“IOCtl (vd > fd, VIDIOCMCAPTURE, & (vd - > mmap))”完成一帧数据拦截。我们可以判断当前帧的视频捕获由函数完成“IOCtl (vd - > fd, VIDIOCSYNC帧)”。 |
| 为了获得连续的帧视频图像,需要设置的数量vd - > mmap.frames以便确定捕捉帧数据的周期时间。使用的句子“vd - >地图+ vd - > mbuf。补偿(vd - >帧)”获得地址帧,每帧捕获数据存储在文档的风格,然后将获取的数据复制到mpeg - 4压缩缓冲区,捕获将停止当捕获的帧数达到设定vd - > mmap.frames的价值。 |
| f .视频压缩和网络传输的信息 |
| 视频数据进行传输之前必须进行预处理的以太网由于网络带宽的限制。这个系统使用新一代的mpeg - 4编码标准基于反对;它有巨大的优势在交互,anti-code自然和高效的压缩。XVID是最新的mpeg - 4编解码器,并发表的GPL协议的mpeg - 4编码器和第一个真正的开放源码。为了使嵌入式系统有mpeg - 4解码功能,我们必须首先将软件编解码器移植到嵌入式系统,然后根据函数编写特定的应用程序提供了实现视频编码功能。这里我们选择版本的xvidcore1.1.2,实现的具体方法如下: |
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| g .配置内核: |
| 通过以下命令配置内核的XVID: [(电子邮件保护))#。/ |
| 配置——prefix = / home / 123 CC = arm-Linux-gcc主机= arm-Linux,配置主要是平台系统、主机和目标系统,编译器类型,一些默认的文件格式,必要的头文件。 |
| h .编译源代码: |
| 编译源代码,使一些一般性的源文件生成目标文件,然后包动态链接仓库根据这些对象文件。动态链接库是一些编译后的代码块,当需要程序跑,lib / ld。也会动态地装载它。动态链接库保存软盘和内存空间和编译时间。 |
| 我。编写应用程序项目: |
| 复制文档libxvidcore仓库。所以这是由交叉编译libs交叉编译程序的工作目录的子目录。这个库文件提供了系统的其他模块的编程接口。编写自己的应用程序项目实际需要的系统实时传输视频数据通过使用RTP(实时传输协议)服务器(实时传输控制协议)协议由IETF声音视频工作团队。压缩编码视频数据处理组RTP的模块,它包RTP包通过添加的报头和传输传输模块。为了满足降低包的延迟和网络视频数据实时传输的要求,我们需要配合RTP和媒体服务器提供数据实时传输,其中包含统计信息发送包的数量和丢失包,服务器可以根据统计信息动态地改变传输速率。 |
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| 现在已经有很多开源库提供的实现网络协议RTP媒体服务器功能。Jrtplib是一种面向对象的RTP图书馆完全遵循RFC1889设计,这是一个RTP仓库,由C语言实现。为了实现视频数据的网络传输jrtplib,我们必须首先形成和complie jrtplib源生成jrtplib图书馆嵌入式环境。生产静态仓库后,我们可以编写应用程序通过调用静态库jrtplib实现编码图像传输。 |
| 程序分为发送方和接收方,发送方的视频采集部分收集视频信息和发送数据为mpeg - 4编码器编码,然后加上RTP报头之前VOP编码(视频对象平面)数据,实现网络传输的jrtplib网络传输模块。接收者累西腓RTP视频数据,消除了RTP报头并将其发送给mpeg - 4的解码器解码了。 |
| 系统采用mpeg - 4压缩算法具有较高的压缩比,一般的带宽传输速度一般是8帧/ s带宽、视频显示的系统是光滑的和稳定的。视频采集系统显示效果如图7所示。在后续工作中,如果我们使用mpeg - 4视频编码芯片,系统可以实现更好的视频监控的结果 |
结论 |
| 视频采集系统选择S3C2440 32位嵌入式微控制器芯片高频率和基于ov511 V2000型相机,结合V4L视频接口技术和mpeg - 4视频编码和解码技术和流媒体视频传输技术,它可以实现快速的视频采集和实时传输。这个视频采集系统性能稳定,成本较低。在后续工作中,该系统在视频捕捉和V4L标准仍然需要改进,如果有必要,它可以添加图像处理算法。这篇文章具有一定的研究价值在视频图像的应用方面。 |
引用 |
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